详解汽车万向传动装置的构造与维修是什么?

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万向节是汽车传动系统中的关键部件,它允许不同角度的轴之间传递动力。万向节分为刚性和挠性两种,刚性万向节依靠铰链式连接传递动力,而挠性万向节则通过弹性零件传递,具有缓冲和减振功能。刚性万向节进一步分为不等速、准等速和等速万向节。十字轴式刚性万向节因其结构简单、工作可靠、传动效率高而被广泛应用。然而,它在有夹角时会导致传动的不等速性,从而产生扭转振动和附加载荷,影响部件寿命。为了解决这一问题,人们开发了等速和准等速万向节,如球叉式和球笼式万向节,它们能够实现或基本实现等角速传动。在维修方面,万向节的拆卸和装配需要按照一定的顺序进行,同时要检查各零件的磨损和损伤情况,并进行相应的更换或修复。球笼式万向节因其结构特点,能够保证在任意交角下两轴以相等的角速度旋转,广泛应用于现代汽车中。

二、万向节的构造与维修万向节是实现转轴之间变角度传递动力的部件,按其在扭转方向上是否有明显的弹性可分为刚性万向节和挠性万向节。在前者中,动力是靠两轴间的铰链式连接传递的,而在后者中则靠弹性零件传递,且有缓冲减振作用。刚性万向节又可分为不等速万向节(常用的为十字轴式)、准等速万向节(双联式、三销轴式等)和等速万向节(球叉式、球笼式等)。

(一)、十字轴式刚性万向节十字轴式刚性万向节因其结构简单,工作可靠,传动效率高,且允许相邻两传动轴之间有较大的交角(一般为15°~20°),故普遍应用于各类汽车的传动系统中。

2)主动叉在水平位置,并且十字轴平面与从动轴垂直时的情况(见图11b)。此时主动叉与十字轴连接点a的线速度υa。在平行于从动叉的平面内,并且垂直于主动轴。线速度υa可分解为在十字轴平面内的速度υ′a和垂直于十字轴平面的速度υ″a,根据上述同样道理,在数值上,υa>υ′a,而υ′a=υb,因此,υa>υb,即当主、从动叉转到所述位置时,从动轴转速小于主动轴转速。

由上述两个特殊情况的分析,可以看出,十字轴式万向节在传动过程中,主、从动轴的转速是不相等的。图11c表示两轴转角差(τ1-τ2)随主动轴转角τ1的变化关系。由图可见,主动轴转τ1在0°到90°的范围内,从动轴转角相对主动轴是超前的,即τ2>τ1,并且两角差在τ1为45°时达最大值,随后差值减小,即在此区间从动轴旋转速度相对主动轴旋转速度是先加速后减速。当主动轴转到90°时,从动轴也同时转到90°。τ1从90°到180°,从动轴转角相对主动轴是滞后的,即τ2<τ1,并且两角差值在τ1为135°时达最大值,随后差值减小,即在此区间从动轴旋转速度相对主动轴旋转速度是先减速后加速。当主动轴转到180°时,从动轴也同时转到180°。后半转情况与前半转相同。因此,如果主动轴以等角速转动,而从动轴则是时快时慢,此即单个十字轴万向节在有夹角时传动的不等速性。必须注意的是,所谓“传动的不等速性”,是指从动轴在一周中角速度不均匀,而主、从动轴的平均转速是相等的,即主动轴转过一周从动轴也转过一周。

由图11c还可看出,两轴交角a愈大,转角差(τ2-τ1)愈大,即万向节传动的不等速性愈严重。此现象由上述两个特殊情况下的速度分析也可得到说明。从图11a和图11b中可看出,υa与υb之差值,实际上就是υa与υ′a或υb与υ′b之差值。在速度直角三角形内,若夹角a(即主、从动轴的交角)增大,则υa与υ′a或υb与υ′b的差值就愈大。

单万向节传动的不等速性,将使从动轴及与其相连的传动部件产生扭转振动,从而产生附加的交变载荷,影响部件寿命。

就每一个万向节而言,只要存在着交角a1或a2,万向节在工作过程中内部各零件之间就有相对运动,因而导致摩擦损失,降低传动效率。交角愈大,则效率愈低。故在汽车总体布置时,应将变速器输出轴后端稍向下倾斜,主减速器输入轴前端略向上翘,以尽量减小a1或a2。上述双万向节传动虽能近似地解决等速传动问题,但在某些情况下,例如转向驱动桥的分段半轴间,在布置上受轴向尺寸限制,而且转向轮要求偏转角度大(30°~40°),因而上述双万向节传动已难以适应。在长期实践过程中,人们创造了各种形式的等速和准等速万向节。只要用一个这样的万向节即能实现或基本实现等角速传动。在转向驱动桥及独立悬架的后驱动桥中广泛采用等角速万向节。

(二)、十字轴式刚性万向节的检修(1)拆卸打开锁片的锁爪,拆下轴承盖固定螺栓,取下锁片和轴承盖。用手推出轴承套筒及滚针。对于较紧的轴承,可用手握住传动轴或伸缩套,用锤子敲击万向节叉,使十字轴撞击轴承套筒,振出滚针。(2)装配按与拆卸相反的顺序进行。(3)检修万向节分解完成后,需要用汽油清洗各零件,以便暴露出零件的损伤、磨损情况,而且应按以下要求检查和修复。1)检查滚针轴承,如果滚针断裂、油封失效,应更换新件。2)检查十字轴轴颈磨损、压痕剥落等情况。十字轴轴颈轻微磨损、轻微压痕或剥落,仍可继续使用,如果轴颈磨损过甚、严重压痕(深度超过0.1mm)或严重剥落时,应予以更换。3)检查万向节叉不得有裂纹或其他严重损伤,否则更换新件。4)万向节装配完毕后,可用手扳动十字轴进行检验,以转动自如没有松旷感觉为合适。若装配过紧或过松,应查明原因,必要时应拆检及重新装配。

(三)、准等速万向节和等速万向节

目前采用较广泛的球叉式万向节和球笼式万向节均根据这一原理制成。

2.球笼式万向节球笼式万向节按主、从动叉在传递转矩过程中轴向是否产生位移分为:固定型球笼式万向节(RF节)和伸缩型球笼式万向节(VL节)。

由图20可见,由于OA=OB,CA=CB,CO是共边,则两个三角形△COA与△COB全等。故∠COA=∠COB,即两轴相交任意交角a时,传力的钢球C都位于交角平分面上。此时钢球中心到主、从动轴轴线的距离a和b相等,从而保证了从动轴与主动轴以相等的角速度旋转。

固定型球笼式等速万向节(RF节)两轴允许交角范围较大(45°~50°),例如奥迪、捷达、红旗CA7220型等轿车采用的RF节的两轴交角最大可达47°,且在工作时,无论传动方向如何,6个钢球全部传力。与球叉式万向节相比,其承载能力强、结构紧凑、拆装方便,因此应用越来越广泛。目前国内外大多数轿车的前转向驱动桥在转向节处均采用这种固定型球笼式等速万向节(RF节)。

当输出轴与输入轴交角为0°时,因三枢轴的自动定心作用,能使两轴轴线重合;当输出轴与输入轴有交角时,由于球面滚轮既可沿枢轴轴线移动,又可沿槽形轨道滑动。这样就可以保证球面滚轮的传力点始终位于两轴交角的平分面上。因此,该万向节是等速传动。三枢轴—-球面滚轮式万向节有两种结构形式:固定型万向节(GlaenzerExterior,简称GE)和伸缩型万向节(GlaenzerIntertor,简称GI)。这两种万向节仅在结构细节上有所区别。例如在GE型万向节中有止动夹和旋钮来限止伸缩量,而在GI型万向节中的球面滚轮中有滚子轴承。

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