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1、第十三章 萬(wàn)向傳動(dòng)裝置
13。1 概述 2
13。2 萬(wàn)向節(jié)?3
13.3 傳動(dòng)軸與中間支承?7
學(xué)習(xí)目標(biāo):
1。掌握十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)和特性; ?2。掌握準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)和等速萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)類型;
3.掌握傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn); ?4.了解傳動(dòng)軸的布置型式及萬(wàn)向節(jié)的裝配特點(diǎn)。
學(xué)習(xí)方法:
介紹典型萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),通過(guò)實(shí)物和多媒體課件動(dòng)態(tài)演示相結(jié)合,并和汽車拆裝與調(diào)整實(shí)踐教學(xué)相輔相承,使學(xué)生掌握各萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
學(xué)習(xí)內(nèi)容:
§13.1 概述 ?§13.2 萬(wàn)向節(jié)
§13.3 傳動(dòng)軸與中間支承
學(xué)習(xí)重點(diǎn):
1.十字軸式萬(wàn)
2、向節(jié);
2 準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)和等速萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)類型;
3.傳動(dòng)軸的布置型式及萬(wàn)向節(jié)的裝配特點(diǎn)。
作業(yè)習(xí)題:
1.汽車傳動(dòng)系中為什么要設(shè)萬(wàn)向傳動(dòng)裝置?該裝置由哪幾部分組成?
2。萬(wàn)向節(jié)可分為哪幾種類型?
3.試述十字軸式萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的不等速性,如何實(shí)現(xiàn)等速傳遞??4.上海桑塔納轎車采用哪些結(jié)構(gòu)型式的萬(wàn)向節(jié)?各有何特點(diǎn)??5.簡(jiǎn)述依維柯汽車傳動(dòng)軸的構(gòu)造,裝配時(shí)有哪些要求?為什么?
6.為什么要設(shè)中間支承?它有哪幾種類型?
13。1 概述
萬(wàn)向傳動(dòng)裝置一般由萬(wàn)向節(jié)和傳動(dòng)軸組成,有的還設(shè)置有中間支承.萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的功用是能在軸間夾角及相互位置經(jīng)常變化的兩轉(zhuǎn)軸之間傳遞動(dòng)力。
3、 萬(wàn)向傳動(dòng)裝置在汽車上應(yīng)用廣泛,主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面:如圖13—1-1
13。2 萬(wàn)向節(jié)
萬(wàn)向節(jié)的功用是保證不在同一軸線上的兩軸之間可靠地傳遞動(dòng)力。萬(wàn)向節(jié)按其剛度的大小分為剛性萬(wàn)向節(jié)和撓性萬(wàn)向節(jié)。前者是靠剛性鉸鏈?zhǔn)搅慵鬟f動(dòng)力,其彈性較小;而后者則是靠彈性元件傳遞動(dòng)力,其彈性較大,且具有緩沖減振作用,汽車上普遍采用剛性萬(wàn)向節(jié)。根據(jù)其輸出軸和輸入軸軸線夾角大于零時(shí)傳動(dòng)的瞬時(shí)角速度是否相等,剛性萬(wàn)向節(jié)又分為不等速萬(wàn)向節(jié)、準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)和等速萬(wàn)向節(jié)等。
13。2.1 十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)(不等速萬(wàn)向節(jié))
十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)是目前汽車上應(yīng)用最廣泛的一種萬(wàn)向節(jié),它允許兩軸在夾角不大于
4、15°~20°的情況下工作。
?。?1 ) 十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)構(gòu)造?
如圖13-2-1 所示,十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)主要由萬(wàn)向節(jié)叉和、十字軸及軸承等組成。兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)叉軸分別與主、從動(dòng)軸相連,其叉形上的孔分別活套在十字軸的兩對(duì)軸頸上.當(dāng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),從動(dòng)軸既能隨之轉(zhuǎn)動(dòng),又可繞十字軸中心在任意方向擺動(dòng)。為了減小摩擦和磨損,提高傳動(dòng)效率,在十字軸軸頸和萬(wàn)向節(jié)叉孔之間裝有由滾針和套筒組成的滾針軸承,并用軸承蓋定位、螺釘緊固,然后用鎖片將螺釘鎖緊。為了潤(rùn)滑軸承,十字軸內(nèi)鉆有互相貫通的油道,并與潤(rùn)滑脂嘴、安全閥及四個(gè)軸頸外端面相通。軸頸端面上加工有徑向凹槽,從潤(rùn)滑脂嘴注入的潤(rùn)滑脂通過(guò)油道、軸頸端
5、部凹槽進(jìn)入軸承的工作面.為防止?jié)櫥瑥妮S承內(nèi)端溢出及外面塵垢進(jìn)入軸承,在十字軸軸頸上套裝有帶金屬殼的毛氈油封。在十字軸中部裝有安全閥,當(dāng)十字軸內(nèi)腔的潤(rùn)滑脂壓力超過(guò)允許值時(shí),安全閥即頂開(kāi)使油脂外泄,避免因油壓過(guò)高而損壞油封。近年來(lái)在十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)上多采用橡膠油封,其密封性能好,且當(dāng)十字軸內(nèi)腔潤(rùn)滑脂壓力超過(guò)允許值時(shí),潤(rùn)滑脂即從油封與軸頸配合面溢出,故可以不裝設(shè)安全閥。?
? ?。?2 )十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)的速度特性
普通的萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng),其主動(dòng)叉是等速傳動(dòng)的,從動(dòng)叉是不等速的,當(dāng)主動(dòng)叉軸以等角速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),從動(dòng)叉軸是不等角速轉(zhuǎn)動(dòng)的,即主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的瞬時(shí)角速度不相等。這就是十字軸式剛性萬(wàn)向
6、節(jié)的速度特性 - 傳動(dòng)的不等速性。從動(dòng)軸角速度的變化以 180°為一個(gè)周期,在 180°內(nèi)時(shí)快時(shí)慢,且不等速程度隨軸間夾角 α 的增大而增大,但兩軸的平均速度相等。所謂“傳動(dòng)的不等速性”是指從動(dòng)軸在轉(zhuǎn)動(dòng)一周內(nèi)其角速度不均勻而言.
單十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)的不等速性,將使從動(dòng)軸及與其相連的傳動(dòng)部件產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng),從而產(chǎn)生附加交變載荷,加劇零件的損壞。從上述分析可以知道,若采用兩個(gè)十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié),中間以傳動(dòng)軸相連接,利用第二個(gè)萬(wàn)向節(jié)的不等速效應(yīng)抵消第一個(gè)萬(wàn)向節(jié)的不等速效應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)兩軸間的等速傳動(dòng),因此,要滿足等速轉(zhuǎn)動(dòng),必須滿足以下兩個(gè)條件:?
a. 傳動(dòng)軸兩端的萬(wàn)向節(jié)叉處于同一平
7、面內(nèi);?? b。 第一個(gè)萬(wàn)向節(jié)兩軸之間的夾角 α1 與第二個(gè)萬(wàn)向節(jié)兩軸之間的夾角 α2 相等。
? 13.2.2 準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)
? 準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)實(shí)際上是根據(jù)兩個(gè)十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)實(shí)現(xiàn)等速傳動(dòng)的原理設(shè)計(jì)而成的,只能近似地實(shí)現(xiàn)等速傳動(dòng),所以稱為準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)。其結(jié)構(gòu)型式有雙聯(lián)式、三銷軸式。
? 雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)是將按等速排列雙十字軸萬(wàn)向節(jié)中的傳動(dòng)軸長(zhǎng)度縮短至最小而得到的一種萬(wàn)向節(jié)。雙聯(lián)叉即相當(dāng)于處于同一平面上的兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)叉及傳動(dòng)軸。欲使軸 1 和 2 的角速度相等,應(yīng)保證兩軸間的夾角相等,即 a l = a 2 。為此,有的雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)中裝有分度機(jī)構(gòu),以使雙聯(lián)叉的軸線平分所連二軸
8、的夾角。?? ?。ā。?)雙聯(lián)式? 雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)可使兩軸之間有較大的夾角,并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、工作可靠等特點(diǎn),因此在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中應(yīng)用較廣泛。北京切諾基、延安 SX(jué)2150 、斯泰爾等汽車均采用了這種結(jié)構(gòu)。
? ?。?2?。┤N軸式?
三銷軸式萬(wàn)向節(jié)主要由主動(dòng)偏心軸叉 、從動(dòng)偏心軸叉 、兩個(gè)三銷軸和及六個(gè)軸承等組成。主、從動(dòng)偏心軸叉分別與內(nèi)、外半軸制為一體,叉孔中心線與叉軸中心線垂直但不相交.三銷軸軸小端軸頸中心線與大端軸承孔中心線重合,裝合時(shí)每個(gè)三銷軸大端兩側(cè)的兩個(gè)軸頸與偏心軸叉上的兩個(gè)叉孔配合,兩個(gè)三銷軸軸小端的軸頸互相插入對(duì)方大端的軸承孔內(nèi),這樣便形成了 Q l - Q l
9、 ' 、 R 一 R '、 Q 2 - Q 2 ' 三根軸線。
三銷軸式萬(wàn)向節(jié)最大的特點(diǎn)是允許相鄰兩軸有較大的夾角,最大可達(dá) 45°, 因此用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋可獲得大的轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角.其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)尺寸大。
? 3 、等速萬(wàn)向節(jié)?? 等速萬(wàn)向節(jié)的基本原理是從結(jié)構(gòu)上保證萬(wàn)向節(jié)在工作過(guò)程中,其傳力點(diǎn)始終處于兩軸交角的平分面上。這一原理可用一對(duì)大小相同的錐齒輪傳動(dòng)來(lái)說(shuō)明,如 圖13 - 9 所示。兩齒輪夾角為 α, 兩齒輪嚙合點(diǎn) P 位于夾角的平分面上,因此兩個(gè)齒輪旋轉(zhuǎn)的角速度也相等。在汽車上采用較廣泛的等速萬(wàn)向節(jié)有球叉式和球籠式萬(wàn)向節(jié)。
?。?1 )球叉式萬(wàn)向節(jié)
球
10、叉式萬(wàn)向節(jié)的構(gòu)造如 圖13—10 所 示,由主動(dòng)叉、從動(dòng)叉、四個(gè)傳動(dòng)鋼球、定心鋼球組成.其主、從動(dòng)叉分別與內(nèi)、外半軸制為一體,叉內(nèi)各有四條曲面凹槽,裝合后,形成兩條相交的環(huán)形槽,作為鋼球的滾道,四個(gè)傳動(dòng)鋼球裝于槽中,定心鋼球裝在兩叉中心凹槽內(nèi),以定中心.
? 球叉式萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,允許軸間最大交角為 32° ~ 33° 。但由于工作時(shí)只有兩個(gè)傳動(dòng)鋼球傳力,而另兩個(gè)鋼球則在反轉(zhuǎn)時(shí)傳力,因此鋼球與滾道之間接觸壓力大,磨損快,影響其使用壽命.所以通常用于中、小型越野汽車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。?
( 2 )球籠式萬(wàn)向節(jié)
籠式碗形萬(wàn)向節(jié)的構(gòu)造 如 圖13—12 所示,主要由內(nèi)球座、球籠
11、、碗形外球座及鋼球等組成。內(nèi)球座通過(guò)花鍵與中半軸相連接,用卡環(huán)、隔套和碟形墊圈(軸向彈性)軸向限位。內(nèi)球座的外表面有有六條曲面凹槽,形成內(nèi)滾道.外球座與帶花鍵的外半軸制為一體,內(nèi)表面制有相應(yīng)的六條曲面凹槽,形成外滾道.球籠上有六個(gè)窗孔.裝合后六個(gè)鋼球分別裝于六條凹槽中,并用球籠使之保持在一個(gè)平面內(nèi).動(dòng)力由中段半軸傳至內(nèi)球座,經(jīng)六個(gè)鋼球、外球座及外半軸傳給轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)輪.?
這種萬(wàn)向節(jié)允許在軸間最大交角為 42 ° 的情況下傳遞轉(zhuǎn)矩,且在工作時(shí),無(wú)論傳動(dòng)方向如何,所有鋼球全都傳力。與球叉式萬(wàn)向節(jié)相比,其承載能力大,磨損小面,結(jié)構(gòu)緊湊,拆裝方便,因此應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛。
13.3 傳動(dòng)軸與中間支承
12、
13.3。1傳動(dòng)軸
傳動(dòng)軸是萬(wàn)向傳動(dòng)裝置中的主要傳力部件。通常用來(lái)連接變速器(或分動(dòng)器)和驅(qū)動(dòng)橋,在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋和斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋中,則用來(lái)連接差速器和驅(qū)動(dòng)輪?!?
為了減輕傳動(dòng)軸的質(zhì)量,節(jié)省材料,提高軸的強(qiáng)度、剛度及臨界轉(zhuǎn)速,傳動(dòng)軸多為空心軸,一般用厚度為 1 . 5mm ~ 3 .?。癿m 且厚薄均勻的鋼板卷焊而成。由于傳動(dòng)軸所連接的兩部分的相對(duì)位置經(jīng)常變化,為避免運(yùn)動(dòng)干涉,前傳動(dòng)軸上設(shè)有由滑動(dòng)叉和花鍵軸組成的滑動(dòng)花鍵連接,使傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度能隨傳動(dòng)距離的變化而伸縮。傳動(dòng)軸在工作過(guò)程中處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài),其轉(zhuǎn)速和所傳遞的轉(zhuǎn)矩都在不斷發(fā)生變化.為了避免由于離心力引起傳動(dòng)軸的振動(dòng).在
13、傳動(dòng)軸和萬(wàn)向節(jié)裝配后,必須進(jìn)行平衡試驗(yàn)以滿足不平衡的要求.因此,在有的傳動(dòng)軸上貼焊有平衡片。平衡后在滑動(dòng)花鍵部分還制有箭頭標(biāo)記,以便拆裝時(shí)保持二者的相對(duì)位置。為了減輕花鍵處的摩擦和磨損,還在花鍵套上裝有滑脂咀、油封和防塵罩等,可對(duì)花鍵部位進(jìn)行潤(rùn)滑并保持清潔。由于萬(wàn)向傳動(dòng)裝置中潤(rùn)滑脂嘴較多,為了加注潤(rùn)滑脂方便,裝配正確的萬(wàn)向傳動(dòng)裝置應(yīng)保證所有潤(rùn)滑脂嘴處于同一條母線上,且十字軸上的潤(rùn)滑脂嘴指向傳動(dòng)軸.
13.3。2傳動(dòng)軸的布置型式及萬(wàn)向節(jié)的裝配特點(diǎn)
由于驅(qū)動(dòng)橋與車架是彈性連接的,所以采用十字軸式萬(wàn)向節(jié)所組成的萬(wàn)向傳動(dòng)裝置不可能在任何情況上都保證等速傳動(dòng)??紤]到汽車滿載時(shí)傳動(dòng)系負(fù)荷已很大
14、,此時(shí)應(yīng)盡量減小傳動(dòng)的不等速程度,以減小慣性附加負(fù)荷;而輕載或空載時(shí),傳動(dòng)系負(fù)荷小,傳動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)變形小,可利用其進(jìn)一步的彈性變形來(lái)吸收因傳動(dòng)的不等速性而產(chǎn)生的沖擊負(fù)荷,因此,傳動(dòng)軸的布置及其萬(wàn)向節(jié)的裝配應(yīng)首先盡量保證汽車滿載時(shí)為等速傳動(dòng)。
13。3.3中間支承
傳動(dòng)軸分段時(shí)需加設(shè)中間支承,中間支承除對(duì)傳動(dòng)軸起支承作用外,還應(yīng)能補(bǔ)償傳動(dòng)軸軸向和角度方向的安裝誤差,以及汽車行駛過(guò)程中由于發(fā)動(dòng)機(jī)竄動(dòng)或車架變形等引起的位移。
普通中間支承通常用彈性元件來(lái)滿足上述要求,它主要由軸承及其帶油封的蓋、支架和使軸承與車架間成彈性連接的彈性元件所組成。由于采用彈性支承,傳動(dòng)軸可在一定范圍內(nèi)向任意方向擺動(dòng),并能隨軸承一起作適當(dāng)?shù)妮S向移動(dòng),因此能有效地補(bǔ)償安裝誤差及軸向位移.此外,還可以吸收振動(dòng)、減少噪聲傳導(dǎo)等。這種支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,效果良好,應(yīng)用較廣泛。依維柯汽車即采用這種形式.
不足之處,敬請(qǐng)諒解
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