万向传动装置的工作原理

万向传动装置的工作原理

万向传动装置是用来在工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传递动力的装置。其作用是连接不在同一直线上的变速器输出轴和主减速器输入轴，并保证在两轴之间的夹角和距离经常变化的情况下，仍能可靠地传递动力。
它主要由万向节、传动轴和中间支承组成。安装时必须使传动轴两端的万向节叉处于同一平面。

万向节即万向接头，是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置，它是汽车驱动系统的万向传动装置的 “关节”部件。万向节与传动轴组合，称为万向节传动装置。万向传动装置一般由万向节和传动轴组成，有时还要有中间支承，主要用于以下一些位置： 1-万向节；2-传动轴；3-前传动轴；4-中间支承。在万向节配合中，一个零部件（输出轴）绕自身轴的旋转是由另一个零部件万向节（输入轴）绕其轴的旋转驱动的。
按万向节在扭转方向上是否有明显的弹性可分为刚性万向节和挠性万向节。刚性万向节又可分为不等速万向节（常用的为十字轴式）、准等速万向节（如双联式万向节）和等速万向节（如球笼式万向节）三种。[1] 
不等速万向节
万向节连接的两轴夹角大于零时，输出轴和输入轴之间以变化的瞬时角速度比传递运动，但平均角速度相等的万向节。
十字轴式刚性万向节由万向节叉、十字轴、滚针轴承、油封、套简、轴承盖等件组成。工作原理为：转动叉中之一则经过十字轴带动另一个叉转动，同时又可以绕十字轴中心在任意方向摆动。转动过程中滚针轴承中的滚针可自转，以便减轻摩擦。与输入动力连接的轴称输入轴（又称主动轴），经万向节输出的轴称输出轴（又称从动轴）。在输入、输出轴之间有夹角的条件下工作，两轴的角速度不等，并因此会导致输出轴及与之相连的传动部件产生扭转振动和影响这些部件的寿命。[2] 

准等速万向节
指在设计的角度下以相等的瞬时角速度传递运动，而在其他角度下以近似相等的瞬时角速度传递运动的万向节。它又分为：
a）双联式准等速万向节。指该万向节等速传动装置中的传动轴长度缩短到最小时的万向节。
b）凸块式准等速万向节。由两个万向节又和两个不同形状的凸块组成。其中两凸块相当于双联万向节装置中的中间传动轴及两十字销。
c）三销轴式准等速万向节。由两个三销轴，主动偏心轴叉，从动偏心轴叉组成。
d）球面滚轮式准等速万向节。由销轴、球面滚轮、万向节轴和圆筒组成。滚轮可在槽内做轴向移动，起到伸缩花键作用。滚轮与槽壁接触可传递转矩。

等速万向节
万向节所连接的输出轴和输入轴以始终相等的瞬时角速度传递运动的万向节。它又分为：
a）球叉式等速万向节。由有滚道的球叉和钢球组成的万向节。而其中的圆弧槽滚道型球叉式万向节是指球义上的钢球滚道为圆弧型的万向节。其节结构特点是在球叉的主动叉和从动叉上做有圆弧凹槽，两者装合后形成四个钢球滚道，滚道内共容纳4个钢球。定心钢球装在主、从动叉中心的球形凹槽内。直槽滚道型球叉式万向节是指球叉上的钢球滚道为直槽滚道型的万向节。它的结构特点是在两个球叉上做有直槽，各直槽与轴的中心线相倾斜，且倾斜的角度相同并彼此对称。于两个球叉之间的滚道内装有4个钢球。
b）球笼式等速万向节。根据万向节轴向能否运动，又可区分为轴向不能伸缩型（固定型）球笼式万向节和可伸缩型球笼式万向节。结构上固定型球笼式万向节的星形套的内表面以内花键与传动轴连接，它的外表面制有6个弧形凹槽作为钢球的内滚道，外滚道做在球形壳的内表面上。星形套与球形壳装合后形成的6个滚道内各装1个钢球，并由保持架（球笼）使6个钢球处于同一平面内。动力由传动轴经钢球、球形壳传出（图2）。可伸缩型球笼式万向节的结构特点是于筒形壳的内壁和星形套的外部做有圆柱形直槽，在两者装合后所形成的滚道内装有钢球。钢球同时也装在保持架的孔内。星形套内孔做有花键用来与输入轴连接。这一结构允许星形套与简形壳相对在轴向方向移动。[3] 

传动轴和中间支撑
传动轴（drive shaft）万向传动装置的传动轴中能够传递动力的轴。传动轴除去传递动力以外，有些传动轴长度可以伸缩，用来防止在所连接两轴之间有距离变化时产生运动干涉。
汽车行驶过程中，变速器与驱动桥的相对位置经常变化，为避免运动干涉，传动轴用由滑动叉和花键轴组成的滑动花键连接，以适应传动轴长度的变化。为减少磨损，还装有用以加注滑脂的滑脂嘴，油封，堵盖和防尘套。


传动轴在高速旋转时，由于质量不均匀引起的离心力将使传动轴发生剧烈震动。因此当传动轴与万向节装配后必须进行动平衡。
中间支承（mid-support） 传动轴过长时需在中间断开，并将它们通过支承装置支持在车架（身）上的机构。
中间支承安装在车架横梁或车身底架上，要求它具有能补偿传动轴的安装误差功能，及适应行驶中由于发动机的弹性悬置引起的发动机窜动和车架变形引起的位移功能。同时其中橡胶弹性元件还有吸收传动轴振动、降低噪声及承受径向力的功能。中间支承由橡胶弹性元件、轴承等组成。由于蜂窝形橡胶垫有弹性，可满足补偿安装误差和行驶中发动机窜动和车架变形引起的位移作用。有的中间支承采用双列圆锥滚子轴承。
传动轴分段时需加中间支撑。通常中间支撑安装在车架横梁上，应能补偿传动轴轴向和角度方向的安装误差以及车辆行驶过程中由于发动机窜动或车架等变形所引起的位移。