等速万向节

词条

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基本信息

中文名称

等速万向节

外文名称

Constant Velocity Joint

概    述

把两个轴线不重合的轴连接起来

作    用

将发动机动力从变速器传到驱动轮

目录1概念简介

2分类与结构

3原理

折叠编辑本段概念简介

等速万向节的作用是将轴间有夹角或相互位置有变化的两转轴连接起来，并使两轴以相同的角速度传递动力，它可以克服普通十字轴式万向节存在的不等速性问题，特别适合于转向驱动桥的使用。

转向驱动桥中，前轮既是驱动轮，又是转向轮，转向时偏转角度很大，最大可达40°以上，这时就不能采用传统的、偏转角度很小的普通万向节了。普通万向节在偏转角较大时，转速和扭矩会有很大的波动，汽车发动机的动力很难平稳可靠地传输给车轮，同时也会造成汽车的振动、冲击和噪声。因此，必须采用偏转角度大、动力传输平稳、角速度均匀的等速万向节才能满足要求。

折叠编辑本段分类与结构

目前广泛采用的等速万向节主要有球叉式万向节和球笼式万向节，其中球叉式万向节按照钢球滚道形状的不同，球叉式万向节可分为圆弧滚道型和直槽滚道型两种;按照万向节轴向能否运动，球笼式万向节分为固定型球笼式万向节(RF节)和伸缩型球笼式万向节(VL节)。

圆弧滚道型球叉式万向节

圆弧滚道型球叉式万向节的构造如下图所示。主动叉与从动叉分别与内、外半轴制成一体。在主、从动叉上，各有4个曲面凹槽，装合后形成两个相交的环形槽作为钢球滚道。4个传动钢球放在槽中，中心钢球放在两叉中心的凹槽内，以定中心。

为顺利地将钢球装入槽内，在中心钢球上铣出一个凹面，凹面中央有一深孔。装合时，先将定位销装入从动叉内，放人中心钢球，然后在两球叉槽中陆续装入3个传动钢球，再将中心钢球的凹面对向未放钢球的凹槽，以便装入第4个传动钢球，而后再将中心钢球的孔对准从动叉孔，提起从动叉轴使定位销插入球孔中，最后将锁止销插入从动叉上与定位销垂直的孔中，以限制定位销轴向移动，保证中心钢球的正确位置。

球叉式万向节结构简单，允许最大夹角为32°~33°，一般应用于转向驱动桥中;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，磨损较快，影响使用寿命。近年来，有些球叉式万向节中省去了定位销和锁止销，中心钢球上也没有凹面，靠压力装配。这样，结构更为简单，但是拆卸不便。

直槽滚道型球叉式万向节

直槽滚道型球叉式万向节的构造如下图所示。两个球叉上的直槽与轴的中心线倾斜相同的角度，彼此对称。在两球叉间的槽中装有四个钢球。由于两球叉中的槽所处的位置是对称的，这便保证了四个钢球的中心处于两轴夹角的平分面上。这种万向节加工比较容易，允许的轴间夹角不超过20°，在两叉间允许有一定量的轴间滑动。直槽滚道型球叉式万向节主要应用于断开式驱动桥中，当半轴摆动时，用它可以补偿半轴的长度变化而省去滑动花键。

图2 直槽滚道型球叉式万向节

固定型球笼式万向节(RF节)

固定型球笼式万向节的结构如下图所示。星形套7以内花键与主动轴1相连，其外表面有6条凹槽，形成内滚道。球形壳8的内表面有相应的6条凹槽，形成外滚道，6个传力钢球分别装在各条凹槽中，并由保持架4使之保持在一个平面内，动力有主动轴经传力钢球、球形壳输出。

图3 固定型球笼式万向节

球笼式万向节在两轴最大夹角达到47°的情况下，仍可传递转矩，且工作时，无论运动方向如何，6个钢球全部传力，与球叉式万向节相比，其承载能力强，结构紧凑，拆装方便，因此应用越来越广泛。

伸缩型球笼式万向节(VL节)

伸缩型球笼式万向节的结构如下图所示。该结构形式的内、外滚道是圆筒形的，在传递转矩过程中，星形套2与筒形壳4可以沿轴向相对移动，故可省去其他万向传动装置中必须有的滑动花键。这不仅使结构简化，而且由于星形套2与筒形壳4之间的轴向相对移动是通过钢球5沿内、外滚道滚动来实现的，与滑动花键相比，其滑动阻力小，最适用于断开式驱动桥。这种万向节保持架的内球面中心B与外球面中心A位于万向节中心。的两边，且与O等距离。钢球中心C到A、B距离相等，以保证万向节作等角速传动。

图4 伸缩型球笼式万向节

折叠编辑本段原理

等速万向节的基本原理

在机械传动中，解决有轴间夹角的等速动力传递，典型的例子是锥齿轮传动。如下图所示，一对大小相同的锥齿轮传动，两齿轮轴线夹角为a，两齿轮的啮合点P位于交角的平分面上，由P点分别到两轴的垂直距离都等于r。在P点处两齿轮的圆周速度是相等的，因而两个齿轮旋转的角速度也相等。从这个原理出发，若万向节的传力点在其夹角变化时始终位于角平分面内，则可使两万向节叉保持等角速传动的关系。

等速万向节的基本原理就是从结构上保证万向节在工作过程中，其传力点始终位于主从动轴夹角的平分面上。

图5 等速万向节的基本原理

球叉式万向节等角速传动原理

可按下图来说明球叉式万向节的等角速传动原理:主动叉和从动叉凹槽的中心线是以O1、O2为圆心的两个半径相等的圆，而圆心O1、O2与万向节中心O的距离相等。因此，在主动轴和从动轴以任何角度相交的情况下，传动钢球中心都位于两圆的交点上，亦即所有传动钢球都位于角平分面上，因而保证了等角速传动。

图6 球叉式万向节等角速传动原理

球笼式万向节等角速传动原理

可按下图来说明球笼式万向节的等角速传动原理:外滚道的中心A与内滚道的中心B分别位于万向节中心O的两边，且与O等距离，有OA=OB。钢球中心C到A、B两点的距离也相等，有CA=CB，即传力钢球到主动轴和从动轴的距离a和b相等。在三角形△COA与△COB中，CO是共边，有三角形△COA与△COB全等。由于保持架的

内外球面、星形套的外球面和球形壳的内球面，均以万向节中心O为球心，当两轴夹角变化时，保持架可沿内、外球面滑动，以保持钢球在一定位置。当两轴相交任意角时，总有∠COA=∠COB成立，因此，传力钢球的中心C总是位于两轴夹角的平分面上，保证了从动轴与主动轴等角速转动。

图7 球笼式万向节等角速传动原理

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