萬向傳動裝置

萬向傳動裝置是用來在工作過程中相對位置不斷改變的兩根軸間傳遞動力的裝置。其作用是連線不在同一直線上的變速器輸出軸和主減速器輸入軸，並保證在兩軸之間的夾角和距離經常變化的情況下，仍能可靠地傳遞動力。

它主要由萬向節、傳動軸和中間支承組成。安裝時必須使傳動軸兩端的萬向節叉處於同一平面。

基本介紹

• 中文名：萬向傳動裝置
• 外文名：universaldrive device
• 組成：萬向節、傳動軸和中間支承

工作原理

萬向節即萬向接頭，是實現變角度動力傳遞的機件，用於需要改變傳動軸線方向的位置，它是汽車驅動系統的萬向傳動裝置的 “關節”部件。萬向節與傳動軸組合，稱為萬向節傳動裝置。萬向傳動裝置一般由萬向節和傳動軸組成，有時還要有中間支承，主要用於以下一些位置： 1-萬向節；2-傳動軸；3-前傳動軸；4-中間支承。在萬向節配合中，一個零部件（輸出軸）繞自身軸的旋轉是由另一個零部件萬向節（輸入軸）繞其軸的旋轉驅動的。

按萬向節在扭轉方向上是否有明顯的彈性可分為剛性萬向節和撓性萬向節。剛性萬向節又可分為不等速萬向節（常用的為十字軸式）、準等速萬向節（如雙聯式萬向節）和等速萬向節（如球籠式萬向節）三種。

不等速萬向節

萬向節連線的兩軸夾角大於零時，輸出軸和輸入軸之間以變化的瞬時角速度比傳遞運動，但平均角速度相等的萬向節。

十字軸式剛性萬向節由萬向節叉、十字軸、滾針軸承、油封、套簡、軸承蓋等件組成。工作原理為：轉動叉中之一則經過十字軸帶動另一個叉轉動，同時又可以繞十字軸中心在任意方向擺動。轉動過程中滾針軸承中的滾針可自轉，以便減輕摩擦。與輸入動力連線的軸稱輸入軸（又稱主動軸），經萬向節輸出的軸稱輸出軸（又稱從動軸）。在輸入、輸出軸之間有夾角的條件下工作，兩軸的角速度不等，並因此會導致輸出軸及與之相連的傳動部件產生扭轉振動和影響這些部件的壽命。

準等速萬向節

指在設計的角度下以相等的瞬時角速度傳遞運動，而在其他角度下以近似相等的瞬時角速度傳遞運動的萬向節。它又分為：

a）雙聯式準等速萬向節。指該萬向節等速傳動裝置中的傳動軸長度縮短到最小時的萬向節。

b）凸塊式準等速萬向節。由兩個萬向節又和兩個不同形狀的凸塊組成。其中兩凸塊相當於雙聯萬向節裝置中的中間傳動軸及兩十字銷。

c）三銷軸式準等速萬向節。由兩個三銷軸，主動偏心軸叉，從動偏心軸叉組成。

d）球面滾輪式準等速萬向節。由銷軸、球面滾輪、萬向節軸和圓筒組成。滾輪可在槽內做軸向移動，起到伸縮花鍵作用。滾輪與槽壁接觸可傳遞轉矩。

等速萬向節

萬向節所連線的輸出軸和輸入軸以始終相等的瞬時角速度傳遞運動的萬向節。它又分為：

a）球叉式等速萬向節。由有滾道的球叉和鋼球組成的萬向節。而其中的圓弧槽滾道型球叉式萬向節是指球義上的鋼球滾道為圓弧型的萬向節。其節結構特點是在球叉的主動叉和從動叉上做有圓弧凹槽，兩者裝合後形成四個鋼球滾道，滾道內共容納4個鋼球。定心鋼球裝在主、從動叉中心的球形凹槽內。直槽滾道型球叉式萬向節是指球叉上的鋼球滾道為直槽滾道型的萬向節。它的結構特點是在兩個球叉上做有直槽，各直槽與軸的中心線相傾斜，且傾斜的角度相同並彼此對稱。於兩個球叉之間的滾道內裝有4個鋼球。

b）球籠式等速萬向節。根據萬向節軸向能否運動，又可區分為軸向不能伸縮型（固定型）球籠式萬向節和可伸縮型球籠式萬向節。結構上固定型球籠式萬向節的星形套的內表面以內花鍵與傳動軸連線，它的外表面制有6個弧形凹槽作為鋼球的內滾道，外滾道做在球形殼的內表面上。星形套與球形殼裝合後形成的6個滾道內各裝1個鋼球，並由保持架（球籠）使6個鋼球處於同一平面內。動力由傳動軸經鋼球、球形殼傳出（圖2）。可伸縮型球籠式萬向節的結構特點是於筒形殼的內壁和星形套的外部做有圓柱形直槽，在兩者裝合後所形成的滾道內裝有鋼球。鋼球同時也裝在保持架的孔內。星形套內孔做有花鍵用來與輸入軸連線。這一結構允許星形套與簡形殼相對在軸向方向移動。

傳動軸和中間支撐

傳動軸（drive shaft）萬向傳動裝置的傳動軸中能夠傳遞動力的軸。傳動軸除去傳遞動力以外，有些傳動軸長度可以伸縮，用來防止在所連線兩軸之間有距離變化時產生運動干涉。

汽車行駛過程中，變速器與驅動橋的相對位置經常變化，為避免運動干涉，傳動軸用由滑動叉和花鍵軸組成的滑動花鍵連線，以適應傳動軸長度的變化。為減少磨損，還裝有用以加注滑脂的滑脂嘴，油封，堵蓋和防塵套。

萬向傳動裝置

傳動軸在高速旋轉時，由於質量不均勻引起的離心力將使傳動軸發生劇烈震動。因此當傳動軸與萬向節裝配後必須進行動平衡。

中間支承（mid-support） 傳動軸過長時需在中間斷開，並將它們通過支承裝置支持在車架（身）上的機構。

中間支承安裝在車架橫樑或車身底架上，要求它具有能補償傳動軸的安裝誤差功能，及適應行駛中由於發動機的彈性懸置引起的發動機竄動和車架變形引起的位移功能。同時其中橡膠彈性元件還有吸收傳動軸振動、降低噪聲及承受徑向力的功能。中間支承由橡膠彈性元件、軸承等組成。由於蜂窩形橡膠墊有彈性，可滿足補償安裝誤差和行駛中發動機竄動和車架變形引起的位移作用。有的中間支承採用雙列圓錐滾子軸承。

傳動軸分段時需加中間支撐。通常中間支撐安裝在車架橫樑上，應能補償傳動軸軸向和角度方向的安裝誤差以及車輛行駛過程中由於發動機竄動或車架等變形所引起的位移。

主要類型

萬向傳動裝置可分為閉式和開式兩種.

1.閉式萬向傳動裝置採用單萬向節,傳動軸被封閉在套管中,套管與車架做球鉸連線,而與驅動橋固定連線.其最大特點是:傳動著外殼作為推力管來傳遞汽車的縱向力,從而使傳動軸外殼起到了懸架系統導向機構中縱向擺臂的作用,這對於其後懸架拆用螺旋彈簧作為彈性元件是十分必要的。

2.開式萬向傳動裝置結構簡單,重量輕,現代汽車廣泛套用開式萬向傳動裝置。

主要套用

萬向傳動裝置在汽車上的套用主要有以下幾個方面：

①變速器(或分動器)與驅動橋之間：一般汽車的變速器、離合器與發動機三者合為一體裝在車架上，驅動橋通過懸架與車架相連。在負荷變化及汽車在不平路面行駛時引起的跳動，會使驅動橋輸入軸與變速器輸出軸之間的夾角和距離發生變化。

②越野汽車變速器與分動器之間：為消除車架變形及製造、裝配誤差等引起的其軸線同軸度誤差對動力傳遞的影響，須裝有萬向傳動裝置。

③汽車轉向驅動橋的半軸是分段的，轉向時兩段半軸軸線相交巳交角變化，因此要用萬向節。

萬向傳動裝置

④斷開式驅動橋的半軸：主減速器殼在車架上是固定的，橋殼上下擺動，半軸是分段的，須用萬向節。

⑤某些汽車的轉向軸裝有萬向傳動裝置，有利於轉向機構的總體布置。

故障維修

萬向傳動裝置故障案例分析
案例一：煩人的車輛顫動故障故障現象
一輛1997年款道奇大捷龍MPV商用車，車主反映車速在60km/h時能明顯感覺到車身左右顫動，前部車身感覺特別明顯，提速的過程中顫動更加厲害，急速踏加速踏板則顫動變得非常劇烈，但若是緩踏加速踏板，顫動感會輕一些，不踏加速踏板則幾乎感覺不到。車主還反映車輛在重載上坡時讓人更是難以忍受，但當車速超過70km/h後，車輛又能恢復正常。

故障診斷與排除
根據多年的維修經驗判定，此類故障多是由於懸架的鬆動，或鉸接部分配合間隙變大引起振動，當振動與車身振動頻率在某一瞬間相重合而引起振動的振幅變大，形成共振。將車輛升起，仔細檢查底盤，用撬棍撬動各膠套及球頭發現，右下控制臂球頭略有鬆動，更換該球頭後試車，故障略有好轉，但仍存在：
車輪的軸向擺動量超標也會出現此類情況，將前輪拆下，重新做動平衡，並且觀察了車
輪的偏擺情況，發現偏擺並不嚴重，但還是從四個車輪中選擇了偏擺量較輕的兩個安裝在了前輪，再次試車觀察。故障依舊存在。
反覆試車，檢查底盤，沒有發現有價值的線索，看來應該轉移思考的方向了。車輛的顫動源會不會來自發動機或者變速器，最終傳導到車身的呢？將車升起，起動發動機讓前輪旋轉，保持車速在60km/h。此時在車下可以明顯地感覺到發動機和變速器左、右的擺動要比車身更劇烈。經仔細觀察，發現振動源來自左側傳動軸。將車熄火後用力晃動左側傳動軸，能夠聽到“哐當”的響聲，因此可判定是傳動軸內球籠的內部間隙過大所引起的故障。
拆卸傳動軸內球籠，檢查發現此種內球籠為星形三銷式萬向節，左側內球籠傳動軸防塵套的卡子已鬆動，潤滑脂已經漏光，並且有水分進入。由於長時間缺少油脂的潤滑，球籠的內壁上受力側已經磨損出很深的溝槽，三個小軸承的滾針有的也因磨損脫離了滑道。
由於球籠的內壁上有溝槽，使得傳動軸的伸縮受到限制，所以引起發動機左右擺動，進而導致車身的左右擺動。當車速在60km/h時，傳動軸伸縮的頻率與發動機通過發動機支撐座擺動的固有頻率相重疊，導致車輛擺振的幅度最大；車速達到70km/h時，傳動軸伸縮的頻率與發動機通過支撐座擺動的固有頻率相差較多，所以車速超過70km/h時擺振現象就會消失。

更換左側傳動軸總成後，故障排除。

案例二：行車時左前輪有“喀吧”聲

故障現象
一輛行駛了65400km捷達的轎車，在車輛行駛時，左前輪處有“喀吧、喀吧”聲，類似金屬擠壓聲，轉向時異響更加嚴重。

故障診斷與排除用舉升器將車輛升起，經檢查後發現右傳動軸外等速萬向節防塵套破裂，其內部潤滑脂溢出。將右傳動軸拆下，拆下防塵套，發現外等速萬向節珠架滾道內有許多泥沙。通過用汽油清洗乾淨後，發現萬向節珠架有兩處裂紋，滾道有劃痕和麻點，已無法使用。更換新外等速萬向節和防塵套，故障即排除。根據要求捷達轎車應定期進行檢查、保養，一旦發現球籠防塵套損壞應及時更換，以免造成球籠損壞：

萬向傳動裝置

案例三：傳動軸異晌

故障現象
一車主訴說其車輛在起步、變速過程中放鬆離合器踏板時，傳動軸出現明顯、清脆的金
屬敲擊聲。汽車以高速檔低速行駛時，其響聲連續且有節奏。

故障診斷與排除
傳動軸異響的最常見原因是萬向節不良。當萬向節軸承磨損松曠，配合間隙會變得過大，一旦離合器踏板放鬆，主、從動件接觸時就會產生撞擊而發出金屬敲擊聲。而當汽車在高速檔低速行駛時，因發動機運轉不均勻，傳動軸抖動，此時又會出現連續而有節奏的響聲。經檢查發現十字軸及軸承磨損嚴重，更換十字軸及軸承，故障排除。