汽车万向传动装置（U-joint）介绍

万向传动装置（Universal Joint，简称U-joint）是一种用于连接两个轴线或轴杆的机械装置，使它们可以在不同的角度和方向上传递扭矩和运动。它通常用于汽车、卡车、船舶、工业机械以及其他需要在角度变化时传递动力的应用中。万向传动装置的设计允许轴线在水平和垂直方向上弯曲或偏移，同时保持扭矩传递。

1、万向传动装置的结构及工作原理

汽车传动系统一般是由离合器、变速器、万向传动装置（万向节和传动轴）、驱动桥（主减速器、差速器、半轴、桥壳）等组成。万向传动装置主要由万向节、传动轴和中间支承组成。

汽车传动系统（来源《汽车底盘构造与原理》）

汽车的发动机、离合器和变速器是连成一体固装在车架上的，驱动桥则通过弹簧悬架与车架连接，变速器的输出轴与驱动桥的输入轴不在同一平面上，万向传动装置连接变速器输出轴（前传动轴）和主减速器输入轴。

万向传动装置作用：保证变速器输出轴（前传动轴）和主减速器输入轴（后传动轴）之间的夹角和距离经常变化或相对位置不断改变的情况下，两根轴间仍能可靠地传递动力。

万向传动装置结构

2、万向传动装置在汽车上的应用

(1）转向系统应用

转向传动机构中在转向系统中，转向轴轴线与转向器输入轴轴线不能重合，因此，在转向轴与转向器之间安装有万向节。

转向系统上的万向传动装置（来源《汽车底盘构造与原理》）

(2）变速器与驱动桥间应用

变速器与驱动桥之间，发动机前置后轮驱动的布置形式中，发动机、离合器和变速器连成一体安装在汽车前部，而驱动桥安装在汽车后部，变速器与驱动桥之间利用万向传动装置实现动力传递。

变速器与驱动桥之间的万向传动装置

(3）变速驱动桥与驱动轮间应用

变速驱动桥与驱动轮之间发动机前置前轮驱动的布置形式中，变速器与驱动桥制造在一个壳体内，称为变速驱动桥，它同发动机、离合器连成一体安装在汽车前部，变速驱动桥的动力通过万向节传递给驱动轮。

变速驱动桥与驱动轮间的万向传动装置

3、万向节分类

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。本文主要介绍十字轴万向节和球笼式万向节。

（1）不等速万向节

万向节连接的两轴夹角大于零时，输出轴和输入轴之间以变化的瞬时角速度比传递运动，但平均角速度相等的万向节。

（2）准等速万向节

指在设计的角度下以相等的瞬时角速度传递运动，而在其他角度下以近似相等的瞬时角速度传递运动的万向节。

（3）等速万向节

万向节所连接的输出轴和输入轴以始终相等的瞬时角速度传递运动的万向节。

万向节分类

4、十字轴万向节

十字轴式刚性万向节允许相邻两轴的最大夹角为15°~20°，主要应用在变速器与驱动桥之间的传动轴或转向传动机构中。

十字轴万向节

十字轴式刚性万向节由万向节叉、十字轴、滚针轴承、油封、套简、轴承盖等件组成。两个万向节叉上的孔分别套在十字轴的四个轴颈上。在十字轴轴颈与万向节叉孔之间装有滚针轴承和套筒，用带有锁片的螺钉和轴承盖来使之进行轴向定位。

十字轴万向节结构（来源《汽车底盘构造与原理》）

为了润滑轴承，十字轴内钻有油道，且与油嘴、安全阀相通。为避免润滑脂流出及尘垢进入轴承，十字轴轴颈的内端套装着油封。安全阀的作用是当十字轴内腔润滑脂压力超过允许值时，阀打开润滑脂外溢，使油封不会因油压过高而损坏。现代汽车多采用橡胶油封，多余的润滑脂从油封内圆表面与十字轴轴颈接触处溢出，故无须安装安全阀。

传动轴上的十字轴万向节

5、球笼式万向节

球笼式万向节主要由碗形外球座、球笼、内球座、钢球等组成。碗形外球座与带外花键的外半轴制成一体，内表面制有相应的六条曲面凹槽，形成外滚道。内球座通过中间花键与内半轴相连，内球座的外表面有六条曲面凹槽，形成内滚道。六个钢球分别装于六条凹槽中，并用球笼使之保持在一个平面内。动力经内半轴传至内球笼，经六个钢球及外球座输出，传递给驱动轮。

球笼式万向节结构

球笼式万向节允许在轴间最大夹角为42°的情况下传递转矩，且在工作时，所有钢球全部传力。由于其承载能力大，磨损小，结构紧凑，拆装方便，因此，广泛应用于轿车上。

球笼式万向节

5、万向传动装置常见故障

万向传动装置的常见故障主要有异响和游动角度增大引起抖动。

（1）后驱车

①万向节和伸缩节响

现象：在汽车起步或车速突然改变时，传动装置发出“哐”的一声;当汽车缓车时，传动装置发出“呱啦、呱啦”的响声。

原因：

A、万向节轴承因磨损或冲击造成松旷;

B、传动轴伸缩节花键因磨损或冲击造成松旷;

C、万向节凸缘盘连接螺栓松动。

②传动轴响

现象：在万向节与伸缩节技术状况良好的情况下，传动轴于汽车行驶中发出周期性响声;车速越快时响声越大，严重时车身发生抖振，甚至握转向盘的手有麻痹感。

原因：

A、传动轴弯曲或轴管凹陷;

B、传动轴管与万向节叉焊接时未找正或传动轴未进行动平衡;

C、传动轴上的平衡片失落;

D、伸缩节未按标记安装，使传动轴失去平衡，并有可能造成传动轴两端的叉不在同一平面上;

E、中间支承吊架的固定螺栓或万向节凸缘盘连接螺栓松动，使传动轴位置偏斜;

F、橡胶夹紧式中间支承紧固方法不妥，造成中间传动轴前端偏离原轴线。

③中间支承响

现象：汽车行驶中产生一种连续的“鸣、鸣”的响声，车速越快响声越大。

原因：

A、滚动轴承脱层、麻点、磨损过甚或缺油;

B、中间支承安装方法不当，造成滚动轴承承受附加载荷;

C、橡胶圆环损坏;

D、车架变形。

（2）前驱车

①行驶过程中抖动

现象：汽车行驶过程中伴有车身抖动

原因：半轴变形

②打方向时异响

现象：打方向时“咯噔”“咯噔”响，尤其是打大方向行走时。

原因：一般是半轴球笼磨损缺油所致。

③行驶过程中异响

现象：行驶过程中半轴处发出异响。

原因：多发于内球笼套，为球笼套内干油所致。