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传动轴(机械装置)

传动轴是一个高转速、少支承的旋转体,因此它的动平衡是至关重要的。一般传动轴在出厂前都要进行动平衡试验,并在平衡机上进行了调整。对前置引擎后轮驱动的车来说是把变速器的转动传到主减速器的轴,它可以是好几节的,节与节之间可以由万向节连接。

传动轴是汽车传动系中传递动力的重要部件,它的作用是与变速箱、驱动桥一起将发动机的动力传递给车轮,使汽车产生驱动力。 [1]

专用汽车传动轴主要用在油罐车,加油车,洒水车吸污车吸粪车,消防车,高压清洗车,道路清障车,高空作业车,垃圾车等车型上。 [2]

传动轴是由轴管、伸缩套和万向节组成。伸缩套能自动调节变速器与驱动桥之间距离的变化。万向节是保证变速器输出轴与驱动桥输入轴两轴线夹角的变化,并实现两轴的等角速传动 [2]

万向节是汽车传动轴上的关键部件。汽车是一个运动的物体。在后驱动汽车上,发动机、离合器与变速器作为一个整体安装在车架上,而驱动桥通过弹性悬挂与车架连接,两者之间有一个距离,需要进行连接。汽车运行中路面不平产生跳动。 [2]

一般万向节由十字轴、十字轴承和凸缘叉等组成。万向节是汽车传动轴上的关键部件。在前置发动机后轮驱动的车辆上,万向节传动轴安装在变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间;而前置发动机前轮驱动的车辆省略了传动轴,万向节安装在既负责驱动又负责转向的前桥半轴与车轮之间。车辆在运行中路面不平产生跳动,负荷变化或者两个总成安装位置差异,都会使得变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间的夹角和距离发生变化,因此要用一个“以变应变”的装置来解决这一个问题,因此就有了万向节。 [2]

在发动机前置后轮驱动(或全轮驱动)的汽车上,由于汽车在运动过程中悬架变形,驱动轴主减速器输入轴与变速器(或分动箱)输出轴间经常有相对运动,此外,为有效避开某些机构或装置(无法实现直线传递),必须有一种装置来实现动力的正常传递,于是就出现了万向节传动。万向节传动必须具备以下特点:a 、保证所连接两轴的相对位置在预计范围内变动时,能可靠地传递动力;b 、保证所连接两轴能均匀运转。由于万向节夹角而产生的附加载荷、振动和噪声应在允许范围内;c 、传动效率要高,使用寿命长,结构简单,制造方便,维修容易。 [2]

对汽车而言,由于一个十字轴万向节的输 出轴相对于输入轴(有一定的夹角)是不等速旋转的,为此必须采用双万向节(或多万向节)传动,并把同传动轴相连的两个万向节叉布置在同一平面,且使两万向节的夹角相等。这一点是十分重要的。在设计时应尽量减小万向节的夹角。 [2]

传统结构的传动轴伸缩套是将花键套与凸缘叉焊接在一起,将花键轴焊在传动轴管上。新型的的传动轴一改传统结构,将花键套与传动轴管焊接成一体,将花键轴与凸缘叉制成一体。并将矩形齿花键改成大压力角渐开线短齿花键,这样既增加了强度又便于挤压成形,适应大转矩工况的需要。在伸缩套管和花键轴的牙齿表面,整体涂浸了一层尼龙材料,不仅增加了耐磨性和自润滑性,而且减少了冲击负荷对传动轴的损害,提高了缓冲能力 [2]

此种传动轴在凸缘花键轴外增加了一个管形密封保护套,在该保护套端部设置了两道聚氨酯橡胶油封,使伸缩套内形成厂一个完全密封的空间,使伸缩花键轴不受外界沙尘的侵蚀,不仅防尘而且防锈。因此在装配时在花键轴与套内一次性涂抹润滑脂,就完全可以满足使用要求,不需要装油嘴润滑,减少了保养内容。 [2]

是为了减少轴运动时的摩擦与磨损而设计出来的,基本用途与轴承无异,而且相对成本较便宜,但摩擦阻力较大,所以只会使用于部份部件上。轴套大多都以铜制成,但亦有塑胶制的轴套。轴套多被放置于轴与承托结构中,而且非常紧贴承托结构,只有轴能在轴套上转动。在装配轴与轴套时,两者间会加入润滑剂以减少其转动时产生的摩擦力。 [2]

传动轴按其重要部件--万向节的不同,可有不同的分类。如果按万向节在扭转的方向是否有明显的弹性可分为刚性万向节传动轴和挠性万向节传动轴。 [3]

1. 刚性万向节:靠零件的铰链式联接传递动力的。

2.挠行万向节:靠弹性零件传递动力,并具有缓冲减振作用。 [3]

刚性万向节又可分为不等速万向节(如十字轴式万向节)、准等速万向节(如双联式万向节、三销轴式万向节)和等速万向节(如球笼式万向节、球叉式万向节)。等速与不等速,是指从动轴在随着主动轴转动时,两者的转动角速率是否相等而言的,当然,主动轴和从动轴的平均转速是相等的。 [2]

1. 等速万向节:

主、从动轴的角速度在两轴之间的夹角变动时仍然相等的万向节,称为等速万向节或等角速万向节。它们主要用于转向驱动桥、断开式驱动桥等的车轮传动装置中,主要用于轿车中的动力传递。 [2]

2. 不等速万向节:

主、从动轴的角速度在两轴之间的夹角变动时不相等的万向节,称为不等速万向节,也叫做十字轴式万向节。十字轴式刚性万向节传动轴在汽车传动系中用得最广泛,历史也最悠久。当轿车为后轮驱动时,常采用十字轴式万向节传动轴,对部分高档轿车,也有采用等速球头的;当轿车为前轮驱动时,则常采用等速万向节等速万向节也是一种传动轴,只是称谓不同而已。平时所说的传动轴一般指的就是十字轴式刚性万向节传动轴。十字轴式刚性万向节主要用于传递角度的变化,一般由突缘叉、十字轴带滚针轴承总成、万向节叉或滑动叉、中间连接叉或花键轴叉、滚针轴承的轴向固定件等组成。突缘叉是一个带法兰的叉形零件,一般采用中碳钢或中碳合金钢的锻造件,也有采用球墨铸铁的砂型铸造件和中碳钢或中碳优质合金钢的精密铸造件。突缘叉一般带一个平法兰,也有带一个端面梯形齿法兰的。十字轴带滚针轴承总成一般包括四个滚针轴承、一个十字轴、一个滑脂嘴。滚针轴承一般由若干个滚针、一个轴承碗、一个多刃口橡胶油封(部分带骨架)组成。在某些滚针轴承中,还有一个带油槽的圆形垫片,有尼龙的,也有采用铜片或其他材料的,主要用于减小万向节轴向间隙,提高传动轴动平衡品质。万向节叉是一个叉形零件,一般采用中碳钢或中碳合金钢的锻造件,也有采用中碳钢的精密铸造件。滚针轴承的轴向固定件一般是孔(或轴)用弹性挡圈(内外卡式),或轴承压板、锁片、螺栓等。 [2]

我们在进行汽车交易的过程中,必须要进行路试,然而,在路试的过程中必须要考虑到车辆的动力性,那么,什么是汽车的动力性呢?

汽车的动力性就是指汽车在良好的路面上进行直线行驶的过程,可以由纵向的外力来进行决定相应的行驶性能,是能够达到平均行驶速度的要求。我们从这个定义当中就可以看出,对于道路来说,必须要是良好的路面,水平或是坡路都可以,运动方式可以采取直线行驶的过程,对于外力因素来说,可以由纵向的外力来决定运动的基础,使其能够达到一定的能力。对于运动能力来说,主要有三个方面的指标,比如汽车的最大车速,加速时间,以及最大爬坡度。在良好的水平路面上进行行驶的车辆,如果能够达到最大的行驶速度,我们就叫最大车速。对于加速时间来说,通常是在原地起步的加速时间,以及超车加速的时间,这个时间表明了汽车的加速能力。“t”表示原地起步的时间,一般都是一档或是二档进行起步,逐渐进行换档位处理,如果行驶到一定的预定距离时,车速所需要的时间。就是原地起步的时间。超车的加速时间也可以用“t”来进行表示,最大的次高档位的一些车,其车速在30或是4左右,全力加速要在一些高速路上所用的时间表示。 [4]

为了确保传动轴的正常工作,延长其使用寿命,在使用中应注意:1.严禁汽车用高速档起步。2.严禁猛抬离合器踏板。3.严禁汽车超载、超速行驶。4.应经常检查传动轴工作状况。5.应经常检查传动轴吊架紧固情况,支承橡胶是否损坏,传动轴各连接部位是否松旷,传动轴是否变形。6.为了保证传动轴的动平衡,应经常注意平衡焊片是否脱焊。新传动轴组件是配套提供的,在新传动轴装车时应注意伸缩套的装配标记,应保证凸缘叉在一个平面内。在维修拆卸传动轴时,应在伸缩套与凸缘轴上打印装配标记,以备重新装配时保持原装配关系不变。7.应经常为万向节十字轴承加注润滑脂,夏季应注入3号锂基润滑脂,冬季注入2号锂基润滑脂。 [2]

传动轴机件的损坏、磨损、变形以及失去动平衡,都会造成汽车在行驶中产生异响和振动,严重时会导致相关部件的损坏。汽车行驶中,在起步或急加速时发出“格登”的声响,而且明显表现出机件松旷的感觉,如果不是驱动桥传动齿轮松旷则显然是传动轴机件松旷。松旷的部位不外乎是万向节十字轴承或钢碗与凸缘叉,伸缩套的花键轴与花键套。一般来讲,十字轴轴径与轴承旷量不应超过0.13mm,伸缩花键轴与花键套啮合间隙不应大于0.3mm。超过使用极限应当修复或更换。 [3]

汽车行驶中若底盘发生“嗡嗡”声,而且运行速度越高,声音越大。这一般是由于万向节十字轴与轴承磨损松旷、传动轴中间轴承磨损、中间橡胶支承损坏或吊架松动,或是由于吊架固定的位置不对所致。 [3]

1)传统方法国内针对传动轴磨损一般采用的是补焊、镶轴套、打麻点等方法,但当轴的材质为45号钢(调质处理)时,如果仅采用堆焊处理,则会产生焊接内应力,在重载荷或高速运转的情况下,可能在轴肩处出现裂纹乃至断裂的现象,如果采用去应力退火,则难于操作,且加工周期长,检修费用高;当轴的材质为HT200时,采用铸铁焊也不理想。一些维修技术较高的企业会采用电刷镀、激光焊、微弧焊甚至冷焊等,这些维修技术往往需要较高的要求及高昂的费用。 [3]

2)最新维修方法对于以上修复技术,在欧美日韩企业已不太常见,发达国家一般采用的是高分子复合材料技术和纳米技术,高分子技术可以现场操作有效提升了维修效率,且降低了维修费用和维修强度,其中应用最为广泛的是美嘉华技术体系。相比传统技术,高分子复合材料既具有金属所要求的强度和硬度,又具有金属所不具备的退让性(变量关系),通过“模具修复”、“部件对应关系”、“机械加工”等工艺,可以最大限度确保修复部位和配合部件的尺寸配合;同时,利用复合材料本身所具有的抗压、抗弯曲、延展率等综合优势,可以有效地吸收外力的冲击,极大化解和抵消轴承对轴的径向冲击力,并避免了间隙出现的可能性,也就避免了设备因间隙增大而造成的二次磨损。 [3]

症状诊断:6×4汽车在重负荷时,特别在行驶颠簸中偶尔发出敲击声,应注意检查中后桥平衡轴是否变位而与传动轴发生干涉。汽车运行中若随着车速的增高而噪声增大,并且伴随有抖动,这一般是由于传动轴失去平衡所致。这种振动在驾驶室内感觉最为明显。传动轴动平衡的不平衡量应小于100 g. cm.传动轴动平衡失效严重会导致相关部件的损坏。最常见的是离合器壳裂纹和中间橡胶支承的疲劳损坏。 [3]

解决方法:

将车前轮用垫木塞紧,用千斤顶起车一侧的中、后驱动桥;将发动机发动,挂上高速档,观查传动轴摆振情况。观查中注意转速下降时,若摆振明显增大,说明传动轴弯曲或凸缘歪斜。 [3]

传动轴弯曲都是轴管弯曲,大部分是由于汽车超载造成的。运煤车辆由于超载、超挂,传动轴弯曲、断裂的故障发生较多。如有的车再加上挂车拉运60多吨煤炭,传动轴由于超载、超挂损坏严重。尽管加固了传动轴中间支承,又加强了凸缘叉的强度,但仍出现断裂损坏的故障。 [3]

更换传动轴部件,校直后,应进行平衡检查,不平衡量应合乎标准要求。万向节叉及传动轴吊架的技术状况也应做详细的检查,如因安装不合要求,十字轴及滚柱损坏引起松旷、振动,也会使传动轴失去平衡。 [3]

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