萬向節(jié)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(jié)
(輸入軸)繞其軸的旋轉驅動的。
萬向節(jié)即萬向接頭,英文名稱universal joint,是實現(xiàn)變角度動力傳遞的機件,用于需要改變傳動軸線方向的位置,它是汽車驅動系統(tǒng)的萬向傳動裝置的 “關節(jié)”部件。萬向節(jié)與傳動軸組合,稱為萬向節(jié)傳動裝置。
萬向節(jié)的結構和作用有點像人體四肢上的關節(jié),它允許被連接的零件之間的夾角在一定范圍內變化。為滿足動力傳遞、適應轉向和汽車運行時所產(chǎn)生的上下跳動所造成的角度變化,前驅動汽車的驅動橋,半軸與輪軸之間常用萬向節(jié)相連。但由于受軸向尺寸的限制,要求偏角又比較大,單個的萬向節(jié)不能使輸出軸與軸入軸的瞬時角速度相等,容易造成振動,加劇部件的損壞,并產(chǎn)生很大的噪音,所以廣泛采用各式各樣的等速萬向節(jié)。在前驅動汽車上,每個半軸用兩個等速萬向節(jié),靠近變速驅動橋的萬向節(jié)是半軸內側萬向節(jié),靠近車軸的是半軸外側萬向節(jié)。在后驅動汽車上,發(fā)動機、離合器與變速器作為一個整體安裝在車架上,而驅動橋通過彈性懸掛與車架連接,兩者之間有一個距離,需要進行連接。汽車運行中路面不平產(chǎn)生跳動,負荷變化或者兩個總成安裝的位差等,都會使得變速器輸出軸與驅動橋主減速器輸入軸之間的夾角和距離發(fā)生變化,因此在后驅動汽車的萬向節(jié)傳動形式都采用雙萬向節(jié),就是傳動軸兩端各有一個萬向節(jié),其作用是使傳動軸兩端的夾角相等,從而輸出軸與輸入軸的瞬時角速度始終相等。
等速萬向節(jié)的英文名稱是constant velocity universal joint,我想這不多不少會是大家將CVD和萬向節(jié)相混淆的原因吧。
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按萬向節(jié)在扭轉方向上有明顯的彈性可分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)。鋼性萬向節(jié)又可分為不等速萬向節(jié)(常用的為十字軸式)、準等速萬向節(jié)(如雙聯(lián)式萬向節(jié))和等速萬向節(jié)(如球籠式萬向節(jié))三種。
不等速萬向節(jié)
十字軸式剛性萬向節(jié)為汽車上廣泛使用的不等速萬向節(jié),允許相鄰兩軸的較大交角為15゜~20゜。下圖所示的十字軸式萬向節(jié)由一個十字軸,兩個萬向節(jié)叉和四個滾針軸承等組成。兩萬向節(jié)叉1和3上的孔分別套在十字軸2
十字萬向節(jié)工作原理
的兩對軸頸上。這樣當主動軸轉動時,從動軸既可隨之轉動,又可繞十字軸中心在任意方向擺動,這樣就適應了夾角和距離同時變化的需要。在十字軸軸頸和萬向節(jié)叉孔間裝有滾針軸承5,滾針軸承外圈靠卡環(huán)軸向定位。為了潤滑軸承,十字軸上一般安有注油嘴并有油路通向軸頸。潤滑油可從注油嘴注到十字軸軸頸的滾針軸承處。
十字軸式剛性萬向節(jié)具有結構簡單,傳動效率高的優(yōu)點,但在兩軸夾角α不為零的情況下,不能傳遞等角速轉動。
當滿足以下兩個條件時,可以實現(xiàn)由變速器的輸出軸到驅動橋的。
十字軸式剛性萬向節(jié)
構造
潤滑密封、內外擋圈定位
工作原理
1. 主動叉在垂直位置,并且十字軸平面與主動軸垂直時。此時,主動叉與十字軸連接點a和從動叉與十字軸連
十字軸式剛性萬向節(jié)
接點b在十字軸平面上的線速度相等。 (從動叉 向十字軸平面的速度投影) 。
2. 主動叉在水平位置,并且十字軸平面與從動軸垂直時。 (主動叉 向十字軸平面的速度投影) 。
3. 主從動軸的轉角轉速關系。
兩軸交角越大,轉速 越大,傳動軸的不等速性越差。
十字軸萬向節(jié)的不等速性:是指從動軸在一周中角速度不均勻,若主動軸以等角速度轉動,則從動軸時快時慢,即單個十字軸萬向節(jié)在有夾角時傳動的不等速性。
雙十字軸式萬向節(jié)實現(xiàn)兩軸間(變速器的輸出軸和驅動橋的輸入軸)的等速傳動的條件:
①. 個萬向節(jié)兩軸間的夾角與第二個萬向節(jié)兩軸間夾角相等(設計);
②. 個萬向節(jié)的從動叉與第二個萬向節(jié)的主動叉處于同一平面(由裝配)。
由于在采用非獨立懸架時,變速器和主減速器相對位置不斷變化,條件一很難滿足,只能做到不等速性盡可能小。
十字軸雙萬向節(jié)傳動的等速條件:在變速器的輸出軸和驅動橋的輸入軸之間,采用雙萬向節(jié)傳動,則萬向節(jié)的不等速效應就有可能被第二萬向節(jié)的不等速效應所抵消,從而實現(xiàn)兩軸間的等角速傳動。根據(jù)運動學分析得知,要達到這一目的,需滿足兩個條件①萬向節(jié)兩軸間夾角α1與第二萬向節(jié)兩軸間夾角α2相等;②萬向節(jié)的從動叉與第二萬向節(jié)的主動叉于同一平面內。個條件只有在驅動輪采用獨立懸架時,才有可能通過整車的總體布置設計和總裝配工藝的而實現(xiàn)。
十字軸式萬向節(jié)等速條件:
(1)采用雙萬向節(jié)傳動;
雙萬向節(jié)
(2)萬向節(jié)兩軸間的夾角α1與第二萬向節(jié)兩軸間的夾角α2 相等;
(3)萬向節(jié)的從動叉與第二萬向節(jié)的主動叉在同一平面內。
準等速萬向節(jié)
常見的準等速萬向節(jié)有雙聯(lián)式和三銷軸式兩種,它們的工作原理與雙十字軸式萬向節(jié)實現(xiàn)等速傳動的原理是一樣的。
雙聯(lián)式萬向節(jié)實際上是一套將傳動軸長度減縮至小的雙十字軸式萬向節(jié)等速傳動裝置,雙聯(lián)叉相當于傳動軸及兩端處在同一平面上的萬向節(jié)叉。在當輸出軸與輸入軸的交角較小時,處在圓弧上的兩軸軸線交點離上述中垂線很近,使得α1與α2 的差很小,能使兩軸角速度接近相等,所以稱雙聯(lián)式萬向節(jié)為準等速萬向節(jié)。
雙聯(lián)式和三銷軸式
萬向節(jié)
雙聯(lián)式:
原理:根據(jù)雙十字軸萬向節(jié)實現(xiàn)等速傳動的原理。當萬向節(jié)叉2相對萬向節(jié)叉1在一定的角度范圍內擺動時,雙聯(lián)叉也被帶動偏轉相應角度,使兩十字軸中心連線與兩萬向節(jié)叉的軸線的交角差值很小,從而兩軸角速度接近相等,在差值允許范圍內,雙聯(lián)式萬向節(jié)具有準等速性。
優(yōu)點:允許較大的軸間夾角,結構簡單,制造方便,工作,交角較大可達50