車輛中的聯(lián)軸器

鄭耿樂

車輛裝備的變速器輸出軸線與驅(qū)動橋的輸入軸線難以布置得重合，并且在車輛行駛過程中，由于路面的沖擊等因素，彈性懸架系統(tǒng)產(chǎn)生振動，軸間相對位置經(jīng)常變化，采用什么裝置解決這一問題呢，這就是今天我們一起來談?wù)劦能囕v裝備萬向聯(lián)軸器

一、萬向聯(lián)軸器的功用

聯(lián)軸器是聯(lián)結(jié)兩軸或軸和回轉(zhuǎn)件，在傳遞轉(zhuǎn)矩和運動過程中一同回轉(zhuǎn)而不脫開的一種機械裝置。其主要功能有聯(lián)接、補償、吸震以及充當安全裝置的作用。

用聯(lián)軸器聯(lián)接的兩傳動軸在機器工作時不能分離，只有當機器停止運轉(zhuǎn)后，用拆卸的方法才能將它們分開。

聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后變形、工作溫度變化等影響，軸線往往不能共線，且在工作時兩軸之間可能還會產(chǎn)生一定范圍的相對位移，包括軸向位移、徑向位移、角位移和綜合位移。為了對可能產(chǎn)生的位移進行補償，聯(lián)軸器在結(jié)構(gòu)上必須采取各種不同的措施，使之具有適應(yīng)一定范圍的相對位移的性能，否則就會在軸、聯(lián)軸器和軸承中引起附加載荷，導(dǎo)致機器在運行時出現(xiàn)劇烈振動，工作情況嚴重惡化，甚至引起軸折斷，軸承或聯(lián)軸器中的元件損壞。

根據(jù)工作性能，聯(lián)軸器分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器兩種。萬向聯(lián)軸器屬于剛性聯(lián)軸器的典型代表。

萬向聯(lián)軸器主要用于汽車和自行式工程機械上，任何一對軸線相交且相對位置經(jīng)常變化的轉(zhuǎn)軸之間的動力傳遞。在車輛裝備中，萬向聯(lián)軸器廣泛用于傳動系、還可以用于動力輸出裝置和轉(zhuǎn)向操作機構(gòu)。如在車輛裝備中，為使動力系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩能順利輸出，就使用了該聯(lián)軸器進行軸間連接。

處于不同位置的萬向聯(lián)軸器的作用不盡相同，如在變速器與驅(qū)動橋以及變速器與分動器之間，所使用的萬向聯(lián)軸器。其作用為聯(lián)接兩根距離較遠的軸，同時補償二者相對位置的變化。驅(qū)動橋無論整體式還是斷開式，使用此聯(lián)軸器連接則是為了確保半軸在車輛偏轉(zhuǎn)過程中不斷地把動力從主減速器傳到車輪。

當連接的兩部件，雖名義上軸線是同心的，但考慮到安裝不準確和工作中的變形，同時也考慮到拆裝方便，也可采用萬向聯(lián)軸器。例如，履帶式推土機主離合器與變速箱輸入軸之間的連接。

了解完萬向聯(lián)軸的功能，下面來介紹其實現(xiàn)其功能的核心部分——萬向節(jié)。看看幾種典型萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)和特點。

二、萬向節(jié)的類型。

作為萬向聯(lián)軸器最重要的組成部分，按其在扭轉(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)。

在前者中，動力是依靠零件的鉸鏈式聯(lián)接傳遞的，可分為不等速萬向節(jié)、準等速萬向節(jié)和等速萬向節(jié)。

撓性萬向節(jié)是靠彈性元件傳遞動力的，具有緩沖減振作用。

車輛裝備中所使用的屬于剛性萬向節(jié)，其結(jié)構(gòu)主要由萬向節(jié)叉、十字軸、滾針軸承及其軸向定位件和橡膠密封件等組成。

這類萬向節(jié)具有結(jié)構(gòu)簡單，強度高，耐久性好，傳動效率高，生產(chǎn)成本低等特點，應(yīng)用十分廣泛。

采用單個萬向節(jié)時，當主動叉勻速轉(zhuǎn)動，從動叉轉(zhuǎn)動時快時慢，呈周期性變化。這種性質(zhì)稱為不等速性。不等速性將引起附加動載荷，產(chǎn)生振動，使傳動質(zhì)量下降，進而影響零部件壽命。

為避免這種現(xiàn)象，可將萬向節(jié)成對使用，這樣兩個萬向節(jié)的“不等速性”相互抵消，達到主動軸和從動軸同步轉(zhuǎn)動。當然這需要滿足特定的要求。

即： （1）第一個萬向節(jié)兩軸間的夾角與第二個萬向節(jié)兩軸間的夾角相等，即α1=α2;

（2）傳動軸兩端的萬向節(jié)叉處于同一平面內(nèi)。

這其中第二個條件完全可以由傳動軸和萬向節(jié)叉的正確裝配來保證。但是，第一個條件只有在采用驅(qū)動輪獨立懸架時，才有可能通過整車的總布置設(shè)計和總裝配工藝來保證實現(xiàn)。

雙萬向節(jié)傳動雖然能近似地解決等速傳動問題，但在某些情況下，可能難以適應(yīng)。在長期的實踐過程中，人們創(chuàng)造了各種形式的等速和準等速萬向節(jié)，它既能實現(xiàn)或基本實現(xiàn)各種形式的等速角速傳動。準等速萬向節(jié)可分為雙聯(lián)式和三銷軸式。

雙聯(lián)式實際上是一套傳動軸長度縮減至最小的雙十字軸萬向節(jié)等速傳動裝置。位于中間的雙聯(lián)叉相當于兩個在同一平面上的萬向節(jié)叉。雙聯(lián)式萬向節(jié)允許有較大的軸間夾角，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、工作可靠等優(yōu)點，故在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中的應(yīng)用普遍，例如斯太爾卡車中使用了雙聯(lián)式萬向節(jié)。

三銷軸式則是將兩個十字軸轉(zhuǎn)化為兩個三銷軸插在一起，取消了中間架。最大的特點是允許相鄰兩軸有較大夾角，最大可達45°。在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中采用這種萬向節(jié)可以使汽車獲得較小的轉(zhuǎn)彎半徑，提高汽車的機動性。其缺點是所占空間較大。如東風EQ2080型汽車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋就采用了三銷軸式萬向節(jié)。使用這類萬向節(jié)可使車輛獲得較小的轉(zhuǎn)彎半徑，提高了車輛的機動性

介紹完準等速萬向節(jié)，最后再來看看等速萬向節(jié)。等速萬向節(jié)的基本原理是從結(jié)構(gòu)上保證萬向節(jié)在工作過程中，其傳力點永遠位于兩軸交點的平分面上。若萬向節(jié)的傳力點在其交角變化時始終位于角平分面內(nèi)，則可使兩萬向節(jié)叉保持等速性。

目前采用較為廣泛的球叉式萬向節(jié)和球籠式萬向節(jié)均是根據(jù)這一原理制成。

球籠式萬向節(jié)主要結(jié)構(gòu)有：球籠、6個鋼球、內(nèi)外滾道等。這類等角速萬向節(jié)磨損小，由于工作時同時有六個鋼球傳遞動力，故承載能力、壽命較球叉式高，且能在夾角35°～42°下傳力，適用于重型車輛。

于球籠式萬向節(jié)承載能力強，結(jié)構(gòu)緊湊，拆裝方便，因此應(yīng)用越來越廣泛。例如捷達、桑塔納、夏利等轎車，其前轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋的轉(zhuǎn)向節(jié)處均采用這種球籠式等角速萬向節(jié)。確保車輛裝備在兩軸交角較大時仍能正常工作。

球叉式萬向節(jié)主要結(jié)構(gòu)中，主動叉和從動車分別于內(nèi)外半軸制成一體。在主、從動叉上各有四個曲面凹槽，每個凹槽各裝一個鋼球，其外還有一個鋼球通過定位銷安裝在兩叉的正中間。球叉式萬向節(jié)工作時，只有兩個鋼球傳力，反轉(zhuǎn)時，則由另兩個鋼球傳力，因此，鋼球與曲面凹槽之間的單位壓力較大、磨損快，影響使用壽命。

本文主要了解了萬向聯(lián)軸器的功用，在此基礎(chǔ)上分析了萬向節(jié)的類型、結(jié)構(gòu)、傳動特點以及在車輛裝備中應(yīng)用實例。

（火箭軍士官學校）