万向传动装置检修

学习情境5万向传动装置检修学习目标：1、能够描述万向传动装置的功用，并能指出组成零件名称；2、能够识别不同类型的万向节，指出各种类型的万向节所使用的位置；3、能够理解各种类型万向节的工作原理；4、能正确识别前轮驱动和后轮驱动汽车的万向传动装置零部件；5、能够诊断万向传动装置的常见故障，分析其故障原因；6、能够拆卸和安装前轮驱动和后轮驱动的万向传动装置；7、能够对故障零部件进行检测，并推荐正确的维修方案完成修理任务。学习领域1汽车传动系统检修学习情境5万向传动装置检修情境描述：维修业务接待员接待一个客户要求维修传动轴异响和车身振抖的车辆后，售后服务经理要求你对该车的万向传动装置进行检修，他要求你对每一个工作步骤做出过程计划和信息采集，并确诊故障原因，完成检修工作。学习领域1汽车传动系统检修5.1概述5.1.1万向传动装置的功用及组成万向传动装置的功用是能在汽车上任何一对轴间夹角和相对位置经常发生变化的转轴之间传递动力。它一般由万向节和传动轴组成，对于传动距离较远的分段式传动轴，还需设置中间支承（如图5-2所示）。学习情境5万向传动装置检修5.1概述5.1.2万向传动装置在汽车上的应用表5-1万向传动装置在汽车上的应用序号安置位置应用特点1变速器（或分动器）与驱动桥之间一般FR型汽车变速器（或越野车的分动器）的输出轴线与驱动桥的输入轴线难以布置重合，并且汽车在负荷变化及在不平路面行驶时引起的跳动，将使驱动桥输入轴与变速器输出轴之间的夹角和距离发生变化，故须万向传动装置连接。2变速器与离合器或与分动器之间虽然变速器、离合器、分动器等都支承在车架上，且它们的轴线也可以设计重合，但为消除车架变形及制造、装配误差等引起的轴线同轴度误差对动力传递的影响，其间也常装有万向传动装置。3转向驱动桥和断开式驱动桥中汽车的转向驱动桥需满足转向和驱动的功能，其半轴是分段的，转向时两段半轴轴线相交且交角变化，因此要用万向传动装置。在断开式驱动桥中，主减速器壳在车架上是固定的，桥壳上下摆动，半轴是分段的，也须用万向传动装置。4转向操纵机构中某些汽车的转向操纵机构受整体布置的限制，转向盘轴线与转向器输入轴线不重合，因此在转向操纵机构中装有万向传动装置。学习情境5万向传动装置检修5.2万向节5.2.1十字轴式万向节十字轴式万向节，它允许相邻两轴的最大交角为150-200，在汽车上应用最广。1．十字轴式万向节的构造图5-3所示为十字轴式万向节。它主要由万向节叉，十字轴及轴承等组成。两个万向节叉分别与主、从动轴相连，其叉形上的孔分别套在十字轴的四个轴颈上。在十字轴轴颈与万向节叉孔之间装有滚针和套筒，用带有锁片的螺钉和轴承盖来使之轴向定位。为了润滑轴承，十字轴内钻有油道（图5-4），且与滑脂嘴、安全阀相通。学习情境5万向传动装置检修5.2万向节5.2.1十字轴式万向节2．十字轴式万向节的速度特性与等速排列条件十字轴式万向节在其运动中具有不等角速性。即当十字轴式万向节的主动叉是等角速转动时，从动叉是不等角速转动的，其运动情况用图5-6来分析。设主动叉轴以等角速ω1旋转，从动叉轴与主动叉轴有一夹角α，其角速度为ω2，十字轴旋转半径OA＝OB＝r。当万向节处于图6-4a所示位置时，由于主、从动叉轴在十字轴上A点的瞬时线速度相等，为：所以此时当主动叉轴转过90°至图6-4b所示位置时，主、从动叉轴在十字轴上B点的瞬时线速度相等，为：所以此时cos/12cos21rrvA12cos12rrvB21cos12学习情境5万向传动装置检修5.2万向节5.2.1十字轴式万向节综上所述，当主动叉轴以等角速旋转时，从动叉轴是不等角速的，并在ω1/cosα≥ω2≥ω1cosα范围内变化，变化的周期为180°。且从动叉轴不等角速程度随轴间夹角α的加大而加大。但主、从动轴的平均转速是相等的，即主动轴转一圈，从动轴也转一圈。所谓不等速性是指从动轴在转动一周内其角速度的不均匀。学习情境5万向传动装置检修5.2万向节5.2.1十字轴式万向节单个十字轴万向节的不等角速性，会使从动轴及与其相连的传动部件产生扭转振动，产生附加的交变载荷及振动噪声，影响零部件使用寿命。为避免这一缺陷，在汽车上均采用两个十字轴万向节，且中间以传动轴相连，利用第二个万向节的不等速效应来抵消第一个万向节的不等速效应，从而实现输入轴与输出轴等角速传动，但要达到这一目的，还必须满足两个条件：（1）第一个万向节的从动叉和第二个万向节的主动叉应在同一平面内，即传动轴两端的万向节叉在同一平面内；（2）输入轴、输出轴与传动轴的夹角相等，即α1＝α2。如图6-5所示。满足上述两条件的等速传动有两种排列方式：①平行排列（图5-7a）；②等腰三角形排列（图5-75b）。学习情境5万向传动装置检修5.2万向节5.2.2等角速万向节等角速万向节的基本原理可用一对大小相同的锥齿轮传动来说明，如图5-8所示。两个大小相同锥齿轮的接触点P位于两齿轮轴线交角α的平分面上，由P点到两轴的垂直距离都等于r。P点处两齿轮的圆周速度相等，故两齿轮的角速度也相等。可见，若万向节的传力点在其交角变化时，只要从结构上保证其传力点始终位于两轴夹角的平分面上，就能保证等角速传动。等角速万向节的常见类型有：球叉式、球笼式和三叉式等。学习情境5万向传动装置检修5.2万向节5.2.2等角速万向节1．球叉式万向节球叉式万向节如图5-9所示，它主要由主、从动叉、四个传动钢球、定心钢球、定位销及锁止销组成。主、从动叉分别与内、外半轴制成一体，叉内各有四条曲面凹槽，装合后形成两条相交的环槽，作为钢球4的滚道，定心钢球装在两叉中心凹槽内，以定中心。球叉式万向节等速传动的原理如图5-10所示，主、从叉曲面凹槽的中心线分别是以O1、O2为圆心的两个半径相等的圆，且圆心O1、O2到万向节中心O的距离相等，这样无论主、从动轴以任何角度相交，传动钢球中心都位于两圆的交点上，从而保证传动钢球始终位于两轴交角α的平分面上，因而保证了等速传动。学习情境5万向传动装置检修5.2万向节5.2.2等角速万向节2．球笼式万向节图5-11所示为奥迪100型和上海桑塔纳轿车半轴外万向节所采用的RF型球笼万向节。它主要由内球座7、球笼4、外球座8及钢球6等组成。内球座通过花键与中段半轴相连。内球座的外表面有六条曲面凹槽，形成内滚道。外球座与带外花键的外半轴制成一体，内表面制有相应的六条曲面凹槽，形成外滚道。六个钢球分别装于六条凹槽中，并用球笼使之保持在一个平面内。动力由中段半轴1传至内球座7，经六个钢球6、外球座8输出。当中段半轴1（主动轴）和外球座轴8（从动轴）之间夹角α发生变化时，传力钢球中心始终位于两轴交角的平分面上，并且到两轴线的距离相等（图5-12），从而保证了主、从动轴以相等的角速度旋转。学习情境5万向传动装置检修5.2万向节5.2.2等角速万向节3.十字槽式万向节十字槽式万向节又称为伸缩型等速万向节，如图5-13所示为奥迪100型和上海桑塔纳轿车转向驱动桥半轴内万向节（靠近主减速器处）所采用的VL型球笼式万向节。其内、外滚道为圆筒形，且内、外滚道不与轴线平行，而是以相同的角度相对于轴线倾斜着，装合后，同一周向位置内、外滚道的倾斜方向刚好相反，即对称交叉，而钢球则处于内外滚道的交叉部位。当内半轴7与中半轴1以任意夹角相交时，所有传力钢球都位于轴间交角的平分面上，从而实现等角速传动。在动力传递过程中，内、外球座可以沿轴向相对移动，故采用这种万向节可以省去万向传动装置中的滑动花键。学习情境5万向传动装置检修5.2万向节5.2.2等角速万向节4．三叉式等速万向节图5-14所示为三叉式等速万向节（也称三角式万向节），主要由三销总成和万向节套组成。三销总成的花键孔与传动轴内花键配合，三个销轴上均装有轴承，以减小磨损。万向节套的凸缘用螺栓连接，为防止润滑脂外露，万向节由防护罩封护，并用卡箍紧固。三叉式等速万向节结构简单，磨损小，并且可以轴向伸缩，在轿车的应用也逐渐增多，常用于转向驱动桥半轴内端。学习情境5万向传动装置检修5.2万向节5.2.2等角速万向节5.双效补偿式万向节双效补偿式万向节是另一种伸缩式万向节。如图5-15所示，其外球座为圆筒形，内、外滚道是与轴线平行的直线凹槽（即圆筒形），在传递转矩过程中，内球座与外球座可以相对轴向移动。球笼的内外球面在轴线方向是偏心的，内球面中心B与外球面中心A分别位于万向节中心O的两边，且OA＝OB。同样，钢球中心C到A、B的距离相等，以保证万向节作等角速传动。由于这种万向节能轴向相对移动，因此可省去万向传动装置中的滑动花键等伸缩机构，使结构简化，且轴向位移是通过钢球沿内、外滚道的滚动来实现，与滑动花键相比，滚动阻力小，磨损轻、寿命长。故最适用于断开式驱动桥。学习情境5万向传动装置检修5.3传动轴与中间轴承5.3.1传动轴传动轴通常用来连接变速器（或分动器）和驱动桥，在转向驱动桥和断开式驱动桥中，则用来连接差速器和驱动轮。为适应汽车行驶过程中变速器与驱动桥的相对位置变化，传动轴上设有由滑动叉和花键轴组成的滑动花键连接，使传动轴的长度能随传动距离的变化而伸缩。当传动距离较远时，为了避免因传动轴过长而使自振频率降低，高速时产生共振，将传动轴分为两段，前段称为中间传动轴，后段称主传动轴，其后端部设有中间支承（图5-16）。学习情境5万向传动装置检修5.3传动轴与中间轴承5.3.2中间支承传动轴分段时须加设中间支承，通常将其安装在车架横梁上。中间支承除对传动轴起支承作用外，还应能补偿传动轴轴向和角度方向的安装误差，以及汽车行驶过程中由于发动机窜动或车架变形等引起的位移。普通中间支承通常用弹性元件来满足上述要求。它主要由轴承、带油封的轴承盖、支架和使轴承与支架间成弹性连接的弹性元件所组成。常见的类型有双列圆锥滚子轴承式中间支承（图5-17所示）、蜂窝软垫式中间支承、摆动中间支承以及中间支承轴式中间支承等。学习情境5万向传动装置检修5.4万向传动装置的故障诊断与检修5.4.1万向传动装置的故障诊断1．前轮驱动故障诊断（1）故障现象1）润滑脂从传动轴防尘罩中溢出；2）汽车转向时外侧万向节处出现咔哒声；3）汽车加速或减速时内侧万向节处出现金属敲击声；4）汽车加速时有振动或抖动。（2）故障原因1）防尘罩破裂；2）传动轴外侧万向节磨损（转向时产生异响）；3）传动轴内侧万向节磨损（速度变化时产生异响和振动）。学习情境5万向传动装置检修5.4万向传动装置的故障诊断与检修5.4.1万向传动装置的故障诊断1．前轮驱动故障诊断（3）故障诊断1）泄漏故障的诊断①用举升机将汽车举升起来；②把一个车轮的前端向外偏转，使外侧防尘罩完全显露出来，边旋转轮胎，边用手指放在防尘罩的折叠处检查有无裂缝或撕裂痕迹（图5-18a）；当防尘罩出现破损和泄漏时，还需要检查万向节润滑脂的污损情况（图5-18b）。若润滑脂里有硬粒，则需进一步检查万向节，有可能需要更换万向节。③把内侧防尘罩的折叠部分拉开进行彻底检查；④重复上述步骤检查另一根传动轴。学习情境5万向传动装置检修(a)（b）图5-18检查防尘罩5.4万向传动装置的故障诊断与检修5.4.1万向传动装置的故障诊断（2）异响和振动故障的诊断①驾驶汽车进行试验，先使车轮直行，并轻轻加速，然后向一个方向转向，再向另一个方向转向，若转向时噪声变大，可能是外万向节有故障；②若车轮直行时，万向节处发出咔哒声或产生振动，一般为万向节严重磨损；③将汽车加速直线前进或上坡，若出现振动或抖动表明内侧万向节发卡，出现金属敲击声表明万向节磨损。学习情境5万向传动装置检修5.4万向传动装置的故障诊断与检修5.4.1万向传动装置的故障诊断2.后轮驱动故障诊断（1）故障现象1）在汽车起步和突然改变车速时，万向传动装置发出“抗”的响声；在汽车缓行时，发出“咣当、咣当”的响声（多为万向节、传动轴伸缩叉响）。2）汽车运行中出现一种连续的“呜呜”响声，车速愈高响声愈大（多为中间支承松旷）。3)在万向节和滑动叉技术状况良好时，汽车行驶中发出周期性的响声；速