车辆中的联轴器

郑耿乐

车辆装备的变速器输出轴线与驱动桥的输入轴线难以布置得重合，并且在车辆行驶过程中，由于路面的冲击等因素，弹性悬架系统产生振动，轴间相对位置经常变化，采用什么装置解决这一问题呢，这就是今天我们一起来谈谈的车辆装备万向联轴器

一、万向联轴器的功用

联轴器是联结两轴或轴和回转件，在传递转矩和运动过程中一同回转而不脱开的一种机械装置。其主要功能有联接、补偿、吸震以及充当安全裝置的作用。

用联轴器联接的两传动轴在机器工作时不能分离，只有当机器停止运转后，用拆卸的方法才能将它们分开。

联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后变形、工作温度变化等影响，轴线往往不能共线，且在工作时两轴之间可能还会产生一定范围的相对位移，包括轴向位移、径向位移、角位移和综合位移。为了对可能产生的位移进行补偿，联轴器在结构上必须采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能，否则就会在轴、联轴器和轴承中引起附加载荷，导致机器在运行时出现剧烈振动，工作情况严重恶化，甚至引起轴折断，轴承或联轴器中的元件损坏。

根据工作性能，联轴器分为刚性联轴器和挠性联轴器两种。万向联轴器属于刚性联轴器的典型代表。

万向联轴器主要用于汽车和自行式工程机械上，任何一对轴线相交且相对位置经常变化的转轴之间的动力传递。在车辆装备中，万向联轴器广泛用于传动系、还可以用于动力输出装置和转向操作机构。如在车辆装备中，为使动力系统转矩能顺利输出，就使用了该联轴器进行轴间连接。

处于不同位置的万向联轴器的作用不尽相同，如在变速器与驱动桥以及变速器与分动器之间，所使用的万向联轴器。其作用为联接两根距离较远的轴，同时补偿二者相对位置的变化。驱动桥无论整体式还是断开式，使用此联轴器连接则是为了确保半轴在车辆偏转过程中不断地把动力从主减速器传到车轮。

当连接的两部件，虽名义上轴线是同心的，但考虑到安装不准确和工作中的变形，同时也考虑到拆装方便，也可采用万向联轴器。例如，履带式推土机主离合器与变速箱输入轴之间的连接。

了解完万向联轴的功能，下面来介绍其实现其功能的核心部分——万向节。看看几种典型万向节的结构和特点。

二、万向节的类型。

作为万向联轴器最重要的组成部分，按其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。

在前者中，动力是依靠零件的铰链式联接传递的，可分为不等速万向节、准等速万向节和等速万向节。

挠性万向节是靠弹性元件传递动力的，具有缓冲减振作用。

车辆装备中所使用的属于刚性万向节，其结构主要由万向节叉、十字轴、滚针轴承及其轴向定位件和橡胶密封件等组成。

这类万向节具有结构简单，强度高，耐久性好，传动效率高，生产成本低等特点，应用十分广泛。

采用单个万向节时，当主动叉匀速转动，从动叉转动时快时慢，呈周期性变化。这种性质称为不等速性。不等速性将引起附加动载荷，产生振动，使传动质量下降，进而影响零部件寿命。

为避免这种现象，可将万向节成对使用，这样两个万向节的“不等速性”相互抵消，达到主动轴和从动轴同步转动。当然这需要满足特定的要求。

即： （1）第一个万向节两轴间的夹角与第二个万向节两轴间的夹角相等，即α1=α2;

（2）传动轴两端的万向节叉处于同一平面内。

这其中第二个条件完全可以由传动轴和万向节叉的正确装配来保证。但是，第一个条件只有在采用驱动轮独立悬架时，才有可能通过整车的总布置设计和总装配工艺来保证实现。

双万向节传动虽然能近似地解决等速传动问题，但在某些情况下，可能难以适应。在长期的实践过程中，人们创造了各种形式的等速和准等速万向节，它既能实现或基本实现各种形式的等速角速传动。准等速万向节可分为双联式和三销轴式。

双联式实际上是一套传动轴长度缩减至最小的双十字轴万向节等速传动装置。位于中间的双联叉相当于两个在同一平面上的万向节叉。双联式万向节允许有较大的轴间夹角，具有结构简单、制造方便、工作可靠等优点，故在转向驱动桥中的应用普遍，例如斯太尔卡车中使用了双联式万向节。

三销轴式则是将两个十字轴转化为两个三销轴插在一起，取消了中间架。最大的特点是允许相邻两轴有较大夹角，最大可达45°。在转向驱动桥中采用这种万向节可以使汽车获得较小的转弯半径，提高汽车的机动性。其缺点是所占空间较大。如东风EQ2080型汽车的转向驱动桥就采用了三销轴式万向节。使用这类万向节可使车辆获得较小的转弯半径，提高了车辆的机动性

介绍完准等速万向节，最后再来看看等速万向节。等速万向节的基本原理是从结构上保证万向节在工作过程中，其传力点永远位于两轴交点的平分面上。若万向节的传力点在其交角变化时始终位于角平分面内，则可使两万向节叉保持等速性。

目前采用较为广泛的球叉式万向节和球笼式万向节均是根据这一原理制成。

球笼式万向节主要结构有：球笼、6个钢球、内外滚道等。这类等角速万向节磨损小，由于工作时同时有六个钢球传递动力，故承载能力、寿命较球叉式高，且能在夹角35°～42°下传力，适用于重型车辆。

于球笼式万向节承载能力强，结构紧凑，拆装方便，因此应用越来越广泛。例如捷达、桑塔纳、夏利等轿车，其前转向驱动桥的转向节处均采用这种球笼式等角速万向节。确保车辆装备在两轴交角较大时仍能正常工作。

球叉式万向节主要结构中，主动叉和从动车分别于内外半轴制成一体。在主、从动叉上各有四个曲面凹槽，每个凹槽各装一个钢球，其外还有一个钢球通过定位销安装在两叉的正中间。球叉式万向节工作时，只有两个钢球传力，反转时，则由另两个钢球传力，因此，钢球与曲面凹槽之间的单位压力较大、磨损快，影响使用寿命。

本文主要了解了万向联轴器的功用，在此基础上分析了万向节的类型、结构、传动特点以及在车辆装备中应用实例。

（火箭军士官学校）