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    礦 用 汽 車 傳 動 軸

    樂泰重型機械配件有限公司
    樂泰礦用汽車傳動軸油氣懸掛研究所
    高貫一 夏建軍 張大榮

    [摘要]

        萬向節傳動裝置由萬向節、傳動軸及中間支承組成。在礦用汽車上廣泛應用剛性十字軸式雙萬向節傳動軸。對于傳動軸的使用、故障分析、維護保養應該注意的事項。
    敘詞:礦用汽車 傳動軸 應用 維護
     
     
    傳動軸的受力分析
     
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        在汽車上,萬向傳動裝置最重要的使用場合是連接變速器第二軸(或分動器輸出軸)與主減速器的輸入軸。另外,有的汽車由于總體布置重要,在發動機和變速箱之間不直接連接而離開一定距離,為避免因安裝不準確和車架變形,使名義上同心的兩軸之間可能出現的傾角和偏移,也使用萬向傳動裝置。
        萬向傳動裝置由萬向節、傳動軸及中間支承所組成。
        萬向節按鈕轉方向是否有明顯的彈性可分為剛性萬向節和撓性萬向節兩類。剛性萬向節又分為不等速萬向節(常用的為普通十字軸式)、等速萬向節和準等速萬向節三種。本文僅討論普通十字軸式剛性萬向節傳動裝置。
        礦用汽車由于軸距較短,在變速箱輸出軸和后驅動橋主減速器輸入間普遍采用沒有中間支承的單軸普通雙剛性萬向節傳動軸的總成傳動。
        當被連接的兩根軸不在同一直線上而采用一個十字軸式萬向節傳動時,從動軸旋轉的角度是不均勻的。其運動學特點簡單分析如下。
        設主動叉軸與從動叉軸夾角為α,主動叉軸以等角速度ω1旋轉,十字軸萬向節轉動半徑為r。先看兩個特殊位置的速度:
        (1)主動叉在垂直位置,并且十字軸平面與主動軸垂直,如圖1a)所示。主動叉與十字軸連接點a的線速度Va在十字軸平面內,Va=ω1r;從動叉與十字軸連接點b的線速度Vb在與主動叉平行的平面內,并且垂直于從動軸,點b的線速度Vb可分解為在十字軸平面內的速度V'b和垂直于十字軸平面的速度V"b。由速度直角三角形可看出在數值上Vb>V'b。十字軸是對稱的,oa=ob。當萬向節傳動時,十字軸是繞O點轉動的,其上a、b兩點于十字軸平面內的線速度在數值上應相等,即V'b=Vα,因此Vb>Va。因此可知,當主從動叉轉到所述位置時,從動軸的轉速大于主動軸的轉速。
        (2)主動叉在水平位置,并且十字軸平面與從動軸垂直,如圖1b)所示。此時主動叉與十字軸連接點a的線速度在平行于從動叉的平面內,并且垂直于主動軸。線速度Vα可分解為在十字軸平面內的速度V'α和垂直于十字軸平面的速度V"α,根據同樣道理,在數值上,Va>V'α而V'α=Vb,因此,Vα=Vb即當主從動叉轉到所述位置時,從動軸轉速小于主動軸轉速。
        (3)顯然,由a點
    Vα1r
    V'b=Vbcosα=ω2rcosα
    可知ω12cosα或ω21/cosα
        由(2)點
    V'α=Vαcosα=ω1rcosα
    Vb2r
    可知ω12/cosα或ω21cosα
        即當主動叉軸以等速度ω1轉動,主動叉由垂直位置轉到水平位置時,從動叉軸的角速度由大于主動叉角速度的最大值ω1/cosα變化至小于主動叉角速度的最小值ω1cosα。主動軸再轉90度,從動軸的角速度又由最小值變至最大值。從動軸角速度的變化周期為180度。即在一圈內變化兩次,而且從動軸不等速的程度是隨兩軸間夾角α的加大而加大。
        以上分析說明普通剛性十字軸萬向的傳動不等速性。所謂“傳動的不等速性”,是指從動叉軸在轉動一周中角速度不均勻而言,而主、從動軸的平均轉速是相等的,即主動軸轉過一周,從動軸也轉過一周。
        為了實現等角速度傳動,以消除不等速的影響,可將兩個萬向節按圖2所示布置。實踐和理論分析證實,只要第一個萬向所連兩軸間夾角α1與第二個萬向節所連兩軸間夾角α2相等,并且第一個萬向節的從動叉與第二個萬向節的主動叉在同一平面內,則經過雙萬向節傳動,可使第二個萬向節從動叉軸與第一個萬向節主動叉軸一樣作等角速轉動。
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