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汽车步的进教程
汽车步进教程
第一章传动系
传动系概述
一.传动系的功用
汽车发动机所发出的动力靠传动系传递到驱动车轮。
传动系具有减速、变速、倒车、中断动力、轮间差速和轴间差速等功能,与发动机配合工作,能保证汽车在各种工况条件下的正常行驶,并具有良好的动力性和经济性。
二.传动系的种类和组成
传动系可按能量传递方式的不同,划分为机械传动、液力传动、液压传动、电传动等。
机械传动系
机械传动系一般由离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、差速器和半轴等组成
如下图所示,为发动机纵向安装在汽车前部,后桥驱动的4×2汽车布置示意图。
发动机发出的动力经离合器、变速器、万向传动装置传到驱动桥。
在驱动桥处,动力又经主减速器、差速器和半轴等到达驱动车轮。
液力传动
液力传动也叫动液传动,它靠液体介质在主动元件和从动元件之间循环流动过程中动能的变化来传递动力。
动液传动装置有液力偶合器和液力变矩器两种。
液力偶合器能传递转矩,但不能改变转矩大小。
液力变矩器除了具有液力偶合器的全部功能以外,还能实现无级变速。
一般液力变矩器还不能满足各种汽车行驶工况的要求,往往需要串联一个有级式机械变速器,以扩大变矩范围,这样的传动称为液力机械传动。
液压传动
液压传动也叫静液传动,它靠液体传动介质静压力能的变化来传递能量,主要由油泵、液压马达和控制装置等组成。
发动机输出的机械能通过油泵转换成液压能,然后再由液压马达将液压能转换成机械能。
液压传动有布置灵活等优点,但其传动效率较低、造价高、寿命与可靠性不理想,目前只用于少数特种车辆。
电传动
电传动是由发动机带动发电机发电,再由电动机驱动驱动桥(见图3-6)或由电动机直接驱动带有减速器的驱动轮。
一.离合器的功用和工作原理
离合器的功用
离合器安装在发动机与变速器之间,用来分离或接合前后两者之间动力联系。
其功用为:
1)使汽车平稳起步。
2)中断给传动系的动力,配合换档。
3)防止传动系过载。
离合器的工作原理
离合器的主动部分和从动部分借接触面间的摩擦作用,或是用液体作为传动介质(液力偶合器),或是用磁力传动(电磁离合器)来传递转矩,使两者之间可以暂时分离,又可逐渐接合,在传动过程中又允许两部分相互转动。
目前在汽车上广泛采用的是用弹簧压紧的摩擦离合器(简称为摩擦离合器)。
发动机发出的转矩,通过飞轮及压盘与从动盘接触面的摩擦作用,传给从动盘。
当驾驶员踩下离合器踏板时,通过机件的传递,使膜片弹簧大端带动压盘后移,此时从动部分与主动部分分离。
摩擦离合器应能满足以下基本要求:
(1)保证能传递发动机发出的最大转矩,并且还有一定的传递转矩余力。
(2)能作到分离时,彻底分离,接合时柔和,并具有良好的散热能力。
(3)从动部分的转动惯量尽量小一些。
这样,在分离离合器换档时,与变速器输入轴相连部分的转速就比较容易变化,从而减轻齿轮间冲击。
(4)具有缓和转动方向冲击,衰减该方向振动的能力,且噪音小。
(5)压盘压力和摩擦片的摩擦系数变化小,工作稳定。
(6)操纵省力,维修保养方便。
二.离合器的种类
汽车离合器有摩擦式离合器、液力偶合器、电磁离合器等几种。
摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。
液力偶合器靠工作液(油液)传递转矩,外壳与泵轮连为一体,是主动件;涡轮与泵轮相对,是从动件。
当泵轮转速较低时,涡轮不能被带动,主动件与从动件之间处于分离状态;随着泵轮转速的提高,涡轮被带动,主动件与从动件之间处于接合状态。
电磁离合器靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。
如在主动与从动件之间放置磁粉,则可以加强两者之间的接合力,这样的离合器称为磁粉式电磁离合器。
目前,与手动变速器相配合的绝大多数离合器为干式摩擦式离合器,按其从动盘的数目,又分为单盘式、双盘式和多盘式等几种。
湿式摩擦式离合器一般为多盘式的,浸在油中以便于散热。
采用若干个螺旋弹簧作为压紧弹簧,并将这些弹簧沿压盘圆周分布的离合器称为周布弹簧离合器(如图所示)。
采用膜片弹簧作为压紧弹簧的离合器称为膜片弹簧离合器。
三.离合器的构造
离合器由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成。
主动部分
主动部分包括飞轮、离合器盖、压盘等机件组成。
这部分与发动机曲轴连在一起。
离合器盖与飞轮靠螺栓连接,压盘与离合器盖之间是靠3-4个传动片传递转矩的。
从动部分
从动部分是由单片、双片或多片从动盘所组成,它将主动部分通过摩擦传来的动力传给变速器的输入轴。
从动盘由从动盘本体,摩擦片和从动盘毂三个基本部分组成。
为了避免转动方向的共振,缓和传动系受到的冲击载荷,大多数汽车都在离合器的从动盘上附装有扭转减震器。
为了使汽车能平稳起步,离合器应能柔和接合,这就需要从动盘在轴向具有一定弹性。
为此,往往在动盘本体园周部分,沿径向和周向切槽。
再将分割形成的扇形部分沿周向翘曲成波浪形,两侧的两片摩擦片分别与其对应的凸起部分相铆接,这样从动盘被压缩时,压紧力随翘曲的扇形部分被压平而逐渐增大,从而达到接合柔和的效果。
扭转减振器
离合器接合时,发动机发出的转矩经飞轮和压盘传给了动盘两侧的摩擦片,带动从动盘本体和与从动盘本体铆接在一起的减振器盘转动。
动盘本体和减振器盘又通过六个减振器弹簧把转矩传给了从动盘毂。
因为有弹性环节的作用,所以传动系受的转动冲击可以在此得到缓和。
传动系中的扭转振动会使从动盘毂相对于动盘本体和减振器盘来回转动,夹在它们之间的阻尼片靠摩擦消耗扭转振动的能量,将扭转振动衰减下来。
捷达轿车的从动盘有两级减振装置。
第一级为预减振装置,第二级为减振弹簧,其扭转特性为变刚度特性。
第一级预减振装置很软,在发动机怠速时,它能避免将发动机的波动传给变速器,从而消除了变速器的噪声。
当传动系在小转矩负荷下工作(包括减速滑行)时,预减振装置也能减小变速器和主减速器内齿轮和系统内其他机件的扭转振动和噪声。
第二级减振弹簧刚度较大。
拿安装减振器弹簧的长方孔比较,在这里从动盘毂的孔要比从动盘本体和减振器盘的孔长,因此,这一级减振器弹簧要在动盘毂与从动盘本体相互正向(发动机带动传动系)转过5度,或反向(传动系带动发动机)转过2.5度时才起作用,否则,将只有第一级预减振装置起作用。
第二级减振装置能够降低发动机曲轴与传动系接合部分的扭转刚度,调谐传动系扭振固有频率,使传动系共振应力下降。
还能缓和汽车改变行驶状态时对传动系产生的扭转冲击,并改善离合器的接合平顺性。
捷达轿车从动盘两级减振装置的扭转角度与作用转矩的关系
在离合器从分离到接合的过程中,从动片与飞轮和压盘之间要发生摩擦,产生大量热量。
这些热量需要及时散出,以避免摩擦片因温度过高而损坏,所以在离合器盖上都设有窗口,有的还制有导风片,以加强其内部的通风散热。
压紧机构
压紧机构主要由螺旋弹簧或膜片弹簧组成,与主动部分一起旋转,它以离合器盖为依托,将压盘压向飞轮,从而将处于飞轮和盘压间的从动盘压紧。
螺旋弹簧分为沿周向布置和在中央布置两种。
将一个圆柱形或圆锥形弹簧布置在中央的离合器称为中央弹簧离合器。
一.变速器概述
变速器功用
1)改变传动比,满足不同行驶条件对牵引力的需要,使发动机尽量工作在有利的工况下,满足可能的行驶速度要求。
(2)实现倒车行驶,用来满足汽车倒退行驶的需要。
3)中断动力传递,在发动机起动,怠速运转,汽车换档或需要停车进行动力输出时,中断向驱动轮的动力传递。
变速器分类
1)按传动比的变化方式划分,变速器可分为有级式、无级式和综合式三种。
(a)有级式变速器:
有几个可选择的固定传动比,采用齿轮传动。
又可分为:
齿轮轴线固定的普通齿轮变速器和部分齿轮(行星齿轮)轴线旋转的行星齿轮变速器两种。
(b)无级式变速器:
传动比可在一定范围内连续变化,常见的有液力式,机械式和电力式等。
(c)综合式变速器:
由有级式变速器和无级式变速器共同组成的,其传动比可以在最大值与最小值之间几个分段的范围内作无级变化。
(2)按操纵方式划分,变速器可以分为强制操纵式,自动操纵式和半自动操纵式三种。
(a)强制操纵式变速器:
靠驾驶员直接操纵变速杆换档。
(b)自动操纵式变速器:
传动比的选择和换档是自动进行的。
驾驶员只需操纵加速踏板,变速器就可以根据发动机的负荷信号和车速信号来控制执行元件,实现档位的变换。
(c)半自动操纵式变速器:
可分为两类,一类是部分档位自动换档,部分档位手动(强制)换档;另一类是预先用按钮选定档位,在采下离合器踏板或松开加速踏板时,由执行机构自行换档。
二.普通齿轮变速器
普通齿轮变速器主要分为三轴变速器和两轴变速器两种。
它们的特点将在下面的变速器传动机构中介绍。
变速器传动机构
(1)三轴变速器这类变速器的前进档主要由输入(第一)轴、中间轴和输出(第二)轴组成。
(2)两轴变速器这类变速器的前进档主要由输入和输出两根轴组成。
三轴五档变速器有五个前进档和一个倒档,由壳体、第一轴(输入轴)、中间轴、第二轴(输出轴)、倒档轴、各轴上齿轮、操纵机构等几部分组成。
第一轴和第一轴常啮合齿轮为一个整体,是变速器的动力输入轴。
第一轴前部花键插于离合器从动盘毂中。
在中间轴上制有(或固装)有六个齿轮,作为一个整体而转动。
最前面的齿轮与一轴常啮合齿轮相啮合,称为中间轴常啮合齿轮,从离合器输入一轴的动力经这一对常啮合齿轮传到中间轴各齿轮上。
向后依次称各齿轮为中间轴三档、二档、倒档、一档和五档齿轮。
在第二轴上,通过花键固装有三个花键毂,通过轴承安装有二轴各档齿轮。
其中从前向后,在第一和第二花键毂之间装有三档和二档齿轮,在第二和第三花键毂之间装有一档和五档齿轮,它们分别与中间轴上各相应档齿轮相啮合。
在三个花键毂上分别套有带有内花键的接合套,并设有同步机构。
通过接合套的前后移动,可以使花键毂与相邻齿轮上的接合齿圈连接在一起,将齿轮上的动力传给二轴。
其中在第二个接合套上还制有倒档齿轮。
第二轴前端插入一轴齿轮的中心孔内,两者之间设有滚针轴承。
第二轴后端通过凸缘与万向传动装置相连。
当变速器第一轴被离合器从动片驱动时,第一轴常啮合齿轮通过中间轴常啮合齿轮带动中间轴转动,中间轴上各档齿轮又带动二轴上相应各档齿轮转动。
在各接合套都位于花键毂中央,未挂档时,二轴上各档齿轮都在二轴上空转,二轴不输出动力,变速器处于空档状态;当变速器操纵机构将二轴上某一档齿轮的接合齿圈与其邻近的花键毂通过接合套挂通时,已传到中间轴齿轮的动力经过中间轴和二轴上的这一对齿轮、接合套及花键毂又传到二轴上,变速器处于该档工作状态。
当第一花键毂通过接合套与前面第一轴常啮合齿轮的接合齿圈挂通时,来自输入轴的动力直接传到输出轴上,这时变速器的传动效率最高,这一档位称为直接档。
为了能够在发动机曲轴转动方向不变的情况下倒车行驶,在变速器中设置了倒档轴。
倒档齿轮通过轴承活套在倒档轴上(图中未画出)。
当第二接合套位于中间位置时,其上边齿轮正好与中间轴倒档齿轮相对。
用换档拨叉把倒档齿轮拨到与这两个齿轮相啮合位置,中间轴上的动力就会经倒档齿轮、第二接合套上的齿轮和第二花键毂传到二轴上。
倒档齿轮起到了改变转动方向的作用。
变速器处在某一档位时,输入轴与输出轴的转速之比称为变速器该档的传动比。
对于三轴变速器,其传动比的计算可以用下式进行:
传动比i=输入轴转速/输出轴的转速
=(中间轴常啮合齿轮齿数N2/第一轴常啮合齿轮齿数N1)
×(第二轴某档齿轮齿数N4/中间轴某档齿轮齿数N3)
例如:
解放CA1091型汽车六档变速器的第三档:
传动比i3=(中间轴常啮合齿轮齿数N2/第一轴常啮合齿轮齿数N1)
×(第二轴三档齿轮齿数N4/中间轴三档齿轮齿数N3)
=(43/22)×(38/26)
=2.857
为了防止脱档,可以在接合齿上采取各种措施。
在该变速器上,各轴上倒档齿轮均为直齿园柱齿轮,采用移动齿轮换档方式。
其余各齿轮全部为斜齿园柱齿轮,具有传动平稳的特点。
在有些变速器上,二轴上齿轮及相应中间轴上各齿轮均为直齿园柱齿轮。
二轴上齿轮通过花键安装在二轴上,可以沿轴向相对于二轴滑动。
采用移动二轴上齿轮的换档方式,使二轴上的各档齿轮与中间轴各档齿轮有选择地挂通,从而实现不同档位的变换。
也有的变速器只采用接合套换档,而没有同步装置。
这样的变速器在换档时,都存在不能避免齿轮冲击的缺点,随着制造技术的发展,目前变速器普遍采用了同步器换档方式。
在五档变速器中,往往将第五档设计为超速档。
变速器处于超速档工况时传动比小于1,输出轴比输入轴转得要快。
在路况良好,汽车不需要频繁加减速的情况下,使用超速档能让发动机工作在接近最经济状态的满负荷情况;又因为行驶同样的路程,使用超速档时曲轴转的圈数要少于使用直接档时曲轴转的圈数,这样就减少了由于活塞上下运动所造成的摩擦损失,减少了单位行驶里程的油耗。
变速器传动比的减小造成了对发动机输出转矩要求的增加,但由于汽车驱动能力不需为加速留出很大的余地,发动机输出转矩的能力是完全可以胜任的。
同步器
1)为什么要采用同步器
以下图所示两轴变速器三、四档间换档过程为例(并假设在换档机构中只有接合套而无同步环)
从结构图中可以看出,输出轴三挡齿轮6与输入轴三档齿轮2的齿数之比(z6/z2)大于输出轴四挡齿轮5与输入轴四挡齿轮4的齿数之比(z5/z4)。
由相互啮合传动齿轮的转速与齿数关系(n2/n6=z6/z2,n4/n5=z5/z4),可以得出齿轮2与齿轮6转速之比(n2/n6)大于输入轴四挡齿轮4与输出轴四挡齿轮5转速之比(n4/n5)的结论。
而输出轴三挡齿轮6与齿轮5的转速又是一样的(n6=n5),所以在传动过程中,齿轮2转速永远比齿轮4转速高,即n2>n4。
当变速器从低速档(三档)换人高速档(四档)时,首先要踩离合器踏板,使离合器分离,接着通过变速杆等将接合套3右移,进入空档位置。
在接合套3与齿轮2刚分离这一时刻,两者转速还是相等的,即n3=n2。
而n2>n4,由此可以得出n3>n4,即接合套3的转速大于齿轮4转速的结论。
这时如果立即把接合套3推向齿轮4上接合齿圈,就会发生打齿现象。
此时,由于变速器处于空档,接合套和齿轮之间没有联系,离合器从动盘又与发动机脱离,所以接合套与齿轮的转速都在分别逐渐降低。
因为齿轮与齿轮、输出轴、万向传动装置、驱动桥、行驶系以及整个汽车联系在一起,惯性很大,所以n4下降较慢;而接合套只与输入轴和离合器从动盘相联系,惯性很小,故n3下降较快。
因为n3原先大于n4,n3下降得又比n4快,所以过一会儿后,必然会有n3=n4(同步)的情况出现。
最好能在n3=n4的时刻使接合套右移而挂入四档。
与接合套联系的一系列零件的惯性越小,则n3下降得越快,达到同步所需时间越少,并且在同样速度差的情况下,齿间的冲击力也小,因此离合器从动部分转动惯量应尽可能小一些。
当变速器从高速档(四档)换人低速档(三档)时,刚从四档推到空档的接合套与齿轮的转速相同,即n3=n4,同时又有n2>n4,所以n2>n3。
进入空档后,由于n3下降得比n2快,所以在接合套停下来之前,随着时间的推移,两者(n2与n3)差值将越来越大。
为了使接合套3与齿轮2的转速达到相同,驾驶员应在此时重新接合离合器,同时踩一下加速踏板,使变速器输入轴及接合套3的转速高于齿轮2转速(动画子步骤(6)),即n3>n2,然后再分离离合器,等待片刻,到n3=n2时,即可让接合套3与齿轮2上接合齿圈相接合,从而挂入三档。
上述相邻档位相互转换时,应该采取不同操作步骤的道理同样适用于移动齿轮换档的情况,只是前者的待接合齿圈与接合套的转动角速度要求一致,而后者的待接合齿轮啮合点的线速度要求一致,但所依据的速度分析原理是一样的。
以上变速器的换档操作,尤其是从高档向低档的换档操作比较复杂,而且很容易产生轮齿或花键齿间的冲击。
为了简化操作,并避免齿间冲击,可以在换档装置中设置同步器。
同步器有常压式,惯性式和自行增力式等种类。
这里仅介绍目前广泛采用的惯性式同步器。
惯性式同步器是依靠摩擦作用实现同步的,在其上面设有专设机构保证接合套与待接合的花键齿圈在达到同步之前不可能接触,从而避免了齿间冲击。
惯性同步器按结构又分为锁环式和锁销式两种。
轿车和轻、中型货车的变速器广泛采用锁环式惯性同步器,其细部结构多种多样,但工作原理是一样的。
其工作原理可以北京BJ212型汽车三档变速器中的二、三档同步器(见图3-33)为例说明。
花键毂7与第二轴用花键连接,并用垫片和卡环作轴向定位。
在花键毂两端与齿轮1和4之间,各有一个青铜制成的锁环(也称同步环)9和5。
锁环上有短花键齿圈,花键齿的断面轮廓尺寸与齿轮1,4及花键毂7上的外花键齿均相同。
在两个锁环上,花键齿对着接合套8的一端都有倒角(称锁止角),且与接合套齿端的倒角相同。
锁环具有与齿轮1和4上的摩擦面锥度相同的内锥面,内锥面上制出细牙的螺旋槽,以便两锥面接触后破坏油膜,增加锥面间的摩擦。
三个滑块2分别嵌合在花键毂的三个轴向槽11内,并可沿槽轴向滑动。
在两个弹簧圈6的作用下,滑块压向接合套,使滑块中部的凸起部分正好嵌在接合套中部的凹槽10中,起到空档定位作用。
滑块2的两端伸入锁环9和5的三个缺口12中。
只有当滑块位于缺口12的中央时,接合套与锁环的齿方可能接合。
在挂三档时,用拨叉3拨动接合套8并带动滑块2一起向左移动。
当滑块左端面与锁环9的缺口12的端面接触时,便推动锁环9压向齿轮1,使锁环9的内锥面压向齿轮1的外锥面。
由于两锥面具有转速差(n1>n9),所以一接触便产生摩擦作用。
齿轮1即通过摩擦作用带动锁环相对于接合套超前转过一个角度,直到锁环9的缺口12与滑块的另一侧面,接触时,锁环便与接合套同步转动。
此时,接合套的齿与锁环的齿错开了约半个齿厚,从而使接合套的齿端倒角面与锁环相应的齿端倒角面正好互相抵触而不能进入啮合。
变速器操纵机构
变速器操纵机构能让驾驶员使变速器挂上或摘下某一档,从而改变变速器的工作状态。
为了保证变速器的可靠工作,变速器操纵机构应能满足以下要求:
(1)挂档后应保证结合套于与结合齿圈的全部套合(或滑动齿轮换档时,全齿长都进入啮合)。
在振动等条件影响下,操纵机构应保证变速器不自行挂档或自行脱档。
为此在操纵机构中设有自锁装置。
(2)为了防止同时挂上两个档而使变速器卡死或损坏,在操纵机构中设有互锁装置。
(3)为了防止在汽车前进时误挂倒档,导致零件损坏,在操纵机构中设有倒档锁装置。
第三节万向传动装置
在汽车传动系及其它系统中,为了实现一些轴线相交或相对位置经常变化的转轴之间的动力传递,必须采用万向传动装置。
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:
发动机前置后轮驱动汽车(见图D-C4-1(a))的变速器与驱动桥之间。
当变速器与驱动桥之间距离较远时,应将传动轴分成两段甚至多段,并加设中间支承。
多轴驱动的汽车的分动器与驱动桥之间或驱动桥与驱动桥之间(见图D-C4-1(b))。
由于车架的变形,会造成轴线间相互位置变化的两传动部件之间。
如图D-C4-1(c)所示为在发动机与变速器之间。
采用独立悬架的汽车的与差速器之间(见图D-C4-1(d))。
转向驱动车桥的差速器与车轮之间(见图D-C4-1(e))。
汽车的动力输出装置和转向操纵机构中(见图D-C4-1(f))。
万向节
万向节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。
万向节的分类
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。
不等速万向节
十字轴式刚性万向节为汽车上广泛使用的不等速万向节,允许相邻两轴的最大交角为15゜~20゜。
图D-C4-2所示的十字轴式万向节由一个十字轴,两个万向节叉和四个滚针轴承等组成。
两万向节叉1和3上的孔分别套在十字轴2的两对轴颈上。
这样当主动轴转动时,从动轴既可随之转动,又可绕十字轴中心在任意方向摆动。
在十字轴轴颈和万向节叉孔间装有滚针轴承5,滚针轴承外圈靠卡环轴向定位。
为了润滑轴承,十字轴上一般安有注油嘴并有油路通向轴颈。
润滑油可从注油嘴注到十字轴轴颈的滚针轴承处。
十字轴式刚性万向节具有结构简单,传动效率高的优点,但在两轴夹角α不为零的情况下,不能传递等角速转动。
设主动叉由图D-C4-1(a)所示初始位置转过φ1角,从动叉相应转过φ2角,由机械原理分析可以得出如下关系式:
tgφ1=tgφ2·cosα
以主动叉转角φ1为横坐标,主动叉转角和从动叉转角之差φ1-φ2为纵坐标,可以画出φ1-φ2随φ1变化曲线图(见图D-C4-1(b),图中画出了α=10゜,α=20゜,α=30゜的情况)。
从这张图可以看出:
如果主动叉匀速转了180゜,那么从动叉就经历了:
比主动叉转得快→比主动叉转得慢→又比主动叉转得快这样一个过程。
但总起来讲,当主动叉转过90゜时,从动叉也转过90゜;当主动叉转过180゜时,从动叉也转过180゜。
从这张图还可以看出,万向节两轴夹角α越大,从动叉转角φ2和主动叉转角φ1之差也越大。
这说明,如果主动叉是匀速转动的,那么随着万向节两轴夹角的增大,从动叉转速的不均匀性越大。
单个十字轴万向节传动的不等速性,将使从动轴及与其相连的传动部件产生扭转振动,从而产生附加的交变载荷,影响零部件使用寿命。
既然十字轴式万向节可以将匀速转动变为非匀速转动,那么它就有可能将某种非匀速转动还原为匀速转动。
例如在变速器的输出轴和驱动桥的输入轴之间,采用如图D-C4-5(缺)所示的两个十字轴万向节和一根传动轴传动,就有可能实现这种传动。
D-C4-5
设变速器的输出轴由图D-C4-5所示初始位置转过ψ1角,传动轴相应转过ψ2角,驱动桥的输入轴相应转过ψ4角,则有以下关系:
tgψ1=tgψ2·cosα1
tgψ4=tgψ2·cosα2
若有α1=α2,则有ψ4=ψ1
也就是当满足以下两个条件时,可以实现由变速器的输出轴1到驱动桥的输入轴4的等角速传动:
1)传动轴两端万向节叉处于同一平面内;
2)第一万向节两轴间夹角α1与第二万向节两轴间夹角α2相等。
因为在行驶时,驱动桥要相对于变速器跳动,不可能在任何时候都有α1=α2,实际上只能做到变速器到驱动桥的近似等速传动。
在以上传动装置中,轴间交角α越大,传动轴的转动越不均匀,产生的附加交变载荷也越大,对机件使用寿命越不利,还会降低传动效率,所以在总体布置上应尽量减小这些轴间交角。
传动轴及中间支承
在有一定距离的两部件之间采用万向传动装置传递动力时,一般需要在万向节之间安装传动轴。
若两部件之间的距离会发生变化,而万向节又没有伸缩功能时,则还要将传动轴做成两段,用滑动花键相连接。
为减小传动轴花键连接部分的轴向滑动阻力和摩损,需加注润滑脂进行润滑(见图D-C4-16),也可以对花键进行磷化处理或喷涂尼龙层,或是在花键槽内设置滚动元件。
在采用独立悬架连接的驱动桥上,差速器与驱动轮之间的传动轴又称为驱动半轴(见图D-C4-17)。
在工作时,差速器与驱动轮之间的距离变化是靠内侧伸缩型万向节来适应的(见图D-C4-18)
传动轴动平衡问题
传动轴在高速旋转时,任何质量的偏移都会导致剧烈振动。
生产厂家在把传动轴与万向节组装后,都进行动平衡。
经过动平衡的传动轴两端一般都点焊有平衡片,拆卸后重装时要注意保持二者的相对角位置不变。
传动轴临界转速问题
因为传动轴是高速旋转的,所以要使传动轴工作在危险的共振转速以下。
传动轴的共振转速可用下面公式表示:
n=0.12
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