本新聞由汽車家園提供：灑水車   汽車公告       www.zyqc.cn   
      萬向節

所謂萬向節，指的是利用球型連接實現不同軸的動力傳送的機械結構，是汽車上有一個很重要的部件。萬向節與傳動軸組合，稱為萬向節傳動裝置。在前置發動機后輪驅動的車輛上，萬向節傳動裝置安裝在變速器輸出軸與驅動橋主減速器輸入軸之間；而前置發動機前輪驅動的車輛省略了傳動軸，萬向節安裝在既負責驅動又負責轉向的前橋半軸與車輪之間。

介紹

在汽車傳動系及其它系統中，為了實現一些軸線相交或相對位置經常變化的轉軸之間的動力傳遞，必須采用萬向傳動裝置。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，主要用于以下一些位置： 1-萬向節；2-傳動軸；3-前傳動軸；4-中間支承。

　　發動機前置后輪驅動汽車的變速器與驅動橋之間。當變速器與驅動橋之間距離較遠時，應將傳動軸分成兩段甚至多段，并加設中間支承。多軸驅動的汽車的分動器與驅動橋之間或驅動橋與驅動橋之間。由于車架的變形，會造成軸線間相互位置變化的兩傳動部件之萬向節配合間。所示為在發動機與變速器之間。

采用獨立懸架的汽車的與差速器之間。轉向驅動車橋的差速器與車輪之間。 汽車的動力輸出裝置和轉向操縱機構中。

萬向節配合

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(輸入軸)繞其軸的旋轉驅動的。

萬向節即萬向接頭，英文名稱universal joint，是實現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。

萬向節的結構和作用有點像人體四肢上的關節，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，并產生很大的噪音，所以廣泛采用各式各樣的等速萬向節。在前驅動汽車上，每個半軸用兩個等速萬向節，靠近變速驅動橋的萬向節是半軸內側萬向節，靠近車軸的是半軸外側萬向節。在后驅動汽車上，發動機、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生變化，因此在后驅動汽車的萬向節傳動形式都采用雙萬向節，就是傳動軸兩端各有一個萬向節，其作用是使傳動軸兩端的夾角相等，從而保證輸出軸與輸入軸的瞬時角速度始終相等。

等速萬向節的英文名稱是constant velocity universal joint，我想這不多不少會是大家將CVD和萬向節相混淆的原因吧。

萬向節的分類

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

十字軸式剛性萬向節為汽車上廣泛使用的不等速萬向節，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由一個十字軸，兩個萬向節叉和四個滾針軸承等組成。兩萬向節叉1和3上的孔分別套在十字軸2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叉孔間裝有滾針軸承5，滾針軸承外圈靠卡環軸向定位。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具有結構簡單，傳動效率高的優點，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，可以實現由變速器的輸出軸到驅動橋的

十字軸式剛性萬向節

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在有夾角時傳動的不等速性。

雙十字軸式萬向節實現兩軸間(變速器的輸出軸和驅動橋的輸入軸)的等速傳動的條件：

①.第一個萬向節兩軸間的夾角與第二個萬向節兩軸間夾角相等(設計保證)

②.第一個萬向節的從動叉與第二個萬向節的主動叉處于同一平面(由裝配保證)。
由于在采用非獨立懸架時，變速器不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。

準等速萬向節和等速萬向節

準等速萬向節

常見的準等速萬向節有雙聯式和三銷軸式兩種，它們的工作原理與雙十字軸式萬向節實現等速傳動的原理是一樣的。

雙聯式萬向節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等速傳動裝置，雙聯叉相當于傳動軸及兩端處在同一平面上的萬向節叉。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，所以稱雙聯式萬向節為準等速萬向節。

雙聯式和三銷軸式

雙聯式：

原理：根據雙十字軸萬向節實現等速傳動的原理。當萬向節叉2相對萬向節叉1在一定的角度范圍內擺動時，雙聯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叉的軸線的交角差值很小，從而保證兩軸角速度接近相等，在 差值允許范圍內，雙聯式萬向節具有準等速性。

優點：允許較大的軸間夾角，結構簡單，制造方便，工作可靠，交角最大可達50º

雙聯式萬向節用于轉向驅動橋，可以沒有分度機構，但必須在結構上保證雙聯式萬向節中心位于主銷軸線與半軸軸線的交點，以保證等速傳動。

三銷軸式萬向節：

由雙聯式萬向節演變而來。

優點：允許相鄰兩軸有較大的交角，最大達45º，在轉向驅動橋中可使汽車獲得較小的轉彎半徑，提高汽車機動性。

缺點：所占空間較大。

球面滾輪式萬向節：

裝在與萬向節軸制成一體的三根銷軸上的球面滾輪，可沿與另一萬向節軸1相連的筒狀體的三個軸向槽移動，起到伸縮花鍵的作用。三個球面滾輪與筒狀體的槽壁之間可傳遞轉矩。結構上應保證沿圓周等分的三個球面滾輪的軸線始終位于或近似位于萬向節兩軸夾角的等分面上。該萬向節允許的軸間夾角可達43°，加工業比較容易。

等速萬向節

目前轎車上常用的等速萬向節為球籠式萬向節，也有采用球叉式萬向節或自由三樞軸萬向節的。

球籠式萬向節的結構見下圖。星形套7以內花鍵與主動軸1相連，其外表面有六條弧形凹槽，形成內滾道。球形殼8的內表面有相應的六條弧形凹槽，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。動力由主動軸1(及星形套)經鋼球6傳到球形殼8輸出。

球叉式萬向節、球籠式萬向節

基本原理：從結構上保證萬向節在工作過程中，其傳力點永遠位于兩軸交點的平面上。

球叉式萬向節：

優點：結構簡單，允許最大交角32º-33º

缺點：壓力裝配，拆裝不方便，鋼球與曲面凹槽單位壓力大，磨損快；只有兩個鋼球傳力，反轉時，另兩個鋼球傳力。

球籠式萬向節

優點：兩軸最大交角為42º

工作時無論傳動方向，六個鋼球全部傳力。與球叉式萬向節相比，承載能力強，結構緊湊，拆裝方便。

若內外滾道采用圓桶形，則變成伸縮型球籠式萬向節，省去傳動裝置中的滑動花鍵，滑動阻力小，適用斷開式驅動橋。

撓性萬向節

撓性萬向節是依靠彈性件的彈性變形來保證兩軸間傳動時不發生機械干涉。

一般用于兩軸夾角不大于3°-5°和微量軸向位移的萬向傳動場合。

優點：消除制造安裝誤差和車架變形對傳動的影響；吸收沖擊，衰減扭轉振動；結構簡單無須潤滑。

輸入軸的等角速傳動

滿足條件

(1)傳動軸兩端萬向節叉處于同一平面內

(2)第一萬向節兩軸間夾角α1與第二萬向節兩軸間夾角α2相等。

因為在行駛時，驅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，傳動軸的轉動越不均勻，產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盡量減小這些軸間交角。