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萬向軸的作用和應(yīng)用

如題，麻煩大家了: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-08-02

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所謂萬向節(jié)，指的是利用球型連接實現(xiàn)不同軸的動力傳送的機械結(jié)構(gòu)。萬向節(jié)，是汽車上有一個很重要的部件。萬向節(jié)與傳動軸組合，稱為萬向節(jié)傳動裝置。在前置發(fā)動機后輪驅(qū)動的車輛上，萬向節(jié)傳動裝置安裝在變速器輸出軸與驅(qū)動橋主減速器輸入軸之間；而前置發(fā)動機前輪驅(qū)動的車輛省略了傳動軸，萬向節(jié)安裝在既負(fù)責(zé)驅(qū)動又負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向的前橋半軸與車輪之間。萬向節(jié)配合 (Universal Joint Mate) 在萬向節(jié)配合中，一個零部件（輸出軸）繞自身軸的旋轉(zhuǎn)是由另一個零部件（輸入軸）繞其軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)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(qū)動系統(tǒng)的萬向傳動裝置的 “關(guān)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(jié)構(gòu)和作用有點象人體四肢上的關(guān)節(jié)，它允許被連接的零件之間的夾角在一定范圍內(nèi)變化。為滿足動力傳遞、適應(yīng)轉(zhuǎn)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(qū)動汽車的驅(qū)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，加劇機件的損壞，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(qū)動汽車上，每個半軸用兩個等速萬向節(jié)，靠近變速驅(qū)動橋的萬向節(jié)是半軸內(nèi)側(cè)萬向節(jié)，靠近車軸的是半軸外側(cè)萬向節(jié)。在后驅(qū)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(qū)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(jìn)行連接。汽車運行中路面不平產(chǎn)生跳動，負(fù)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(qū)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(qū)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，保證輸出軸與軸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。（1）萬向節(jié)的分類按萬向節(jié)在扭轉(zhuǎn)方向上是否有明顯的彈性可分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)。剛性萬向節(jié)又可分為不等速萬向節(jié)（常用的為十字軸式）、準(zhǔn)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。（2）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)，允許相鄰兩軸的最大交角為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的兩對軸頸上。這樣當(dāng)主動軸轉(zhuǎn)動時，從動軸既可隨之轉(zhuǎn)動，又可繞十字軸中心在任意方向擺動，這樣就適應(yīng)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)動。當(dāng)滿足以下兩個條件時，可以實現(xiàn)由變速器的輸出軸到驅(qū)動橋的輸入軸的等角速傳動： 1）傳動軸兩端萬向節(jié)叉處于同一平面內(nèi)； 2）第一萬向節(jié)兩軸間夾角α1與第二萬向節(jié)兩軸間夾角α2相等。因為在行駛時，驅(qū)動橋要相對于變速器跳動，不可能在任何時候都有α1＝α2，實際上只能做到變速器到驅(qū)動橋的近似等速傳動。在以上傳動裝置中，軸間交角α越大，傳動軸的轉(zhuǎn)動越不均勻，產(chǎn)生的附加交變載荷也越大，對機件使用壽命越不利，還會降低傳動效率，所以在總體布置上應(yīng)盡量減小這些軸間交角。（3）準(zhǔn)等速萬向節(jié) 常見的準(zhǔn)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最小的雙十字軸式萬向節(jié)等速傳動裝置，雙聯(lián)叉相當(dāng)于傳動軸及兩端處在同一平面上的萬向節(jié)叉。在當(dāng)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(zhǔn)等速萬向節(jié)。（4）等速萬向節(jié) 目前轎車上常用的等速萬向節(jié)為球籠式萬向節(jié)，也有采用球叉式萬向節(jié)或自由三樞軸萬向節(jié)的。球籠式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)見下圖。星形套7以內(nèi)花鍵與主動軸1相連，其外表面有六條弧形凹槽，形成內(nèi)滾道。球形殼8的內(nèi)表面有相應(yīng)的六條弧形凹槽，形成外滾道。六個鋼球6分別裝在由六組內(nèi)外滾道所對出的空間里，并被保持架4限定在同一個平面內(nèi)。動力由主動軸1（及星形套）經(jīng)鋼球6傳到球形殼8輸出: 回答者：網(wǎng)友

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