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1. 球叉式萬向節(jié)
球叉式萬向節(jié)按其鋼球滾道形狀不同可分為圓弧槽和直槽兩種形式。
圓弧槽滾道型的球叉式萬向節(jié)(圖4—6a)由兩個(gè)萬向節(jié)叉、四個(gè)傳力鋼球和一個(gè)定心鋼球組成。兩球叉上的圓弧槽中心線是以O(shè)1和O2為圓心而半徑相等的圓，O1和O2到萬向節(jié)中心O的距離相等。當(dāng)萬向節(jié)兩軸繞定心鋼球中心O轉(zhuǎn)動(dòng)任何角度時(shí)，傳力鋼球中心始終在滾道中心兩圓的交點(diǎn)上，從而保證輸出軸與輸入軸等速轉(zhuǎn)動(dòng)。這種球叉式萬向節(jié)結(jié)構(gòu)較簡單，可以在夾角不大于32°～33°的條件下正常工作。由于四個(gè)鋼球在單向傳動(dòng)中只有兩個(gè)傳遞動(dòng)力，故單位壓力較大，磨損較快。另外，這種萬向節(jié)只有在傳力鋼球與滾道之間具有一定的預(yù)緊力時(shí)，才能保證等角速傳動(dòng)。預(yù)緊力用選擇不同尺寸級別的傳力鋼球來保證。在使用中，隨著磨損的增加，預(yù)緊力逐漸減小以至消失，這時(shí)兩球叉之間便發(fā)生軸向竄動(dòng)，從而破壞了傳動(dòng)的等速性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成鋼球脫落。
直槽滾道型球叉式萬向節(jié)(圖4—6b)，兩個(gè)球叉上的直槽與軸的中心線傾斜相同的角度，彼此對稱。在兩球叉間的槽中裝有四個(gè)鋼球。由于兩球叉中的槽所處的位置是對稱的，這便保證了四個(gè)鋼球的中心處于兩軸夾角的平分面上。這種萬向節(jié)加工比較容易，允許的軸間夾角不超過20°，在兩叉間允許有一定量的軸間滑動(dòng)。
圓弧槽型球叉式萬向節(jié)主要應(yīng)用于輕、中型越野車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中。直槽型球叉式萬向節(jié)主要應(yīng)用于斷開式驅(qū)動(dòng)橋中，當(dāng)半軸擺動(dòng)時(shí)，用它可補(bǔ)償半軸的長度變化而省去滑動(dòng)花鍵。
圓弧槽型球叉式萬向節(jié)作為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的傳力構(gòu)件時(shí)，萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)軸線應(yīng)與車橋的軸線相重合，以避免發(fā)生萬向節(jié)的擺動(dòng)現(xiàn)象。為了不至于在萬向節(jié)轉(zhuǎn)角接近最大值時(shí)，放置傳力
鋼球的主、從動(dòng)叉的交叉槽趨于平行位置導(dǎo)致鋼球無法約束而自動(dòng)散開，造成萬向節(jié)裝配關(guān)系的破壞，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使兩叉的最大夾角大于車輪的最大轉(zhuǎn)角，同時(shí)萬向節(jié)中心應(yīng)位于轉(zhuǎn)向主銷軸線上。另外，應(yīng)保證在萬向節(jié)處于最大轉(zhuǎn)角時(shí)，各傳力鋼球與定心鋼球之間不接觸，至少使傳力鋼球與定心鋼球在此情況下的間隙不小于5mm，且使各鋼球與萬向節(jié)軸頭均勻地預(yù)緊在一起，使得在任意方向旋轉(zhuǎn)時(shí)能通過萬向節(jié)的兩個(gè)傳力鋼球來傳遞轉(zhuǎn)矩，避免靠一個(gè)鋼球來傳遞，從而防止產(chǎn)生過載現(xiàn)象。
2．球籠式萬向節(jié)
球籠式萬向節(jié)是目前應(yīng)用最為廣泛的等速萬向節(jié)。早期的Rzeppa型球籠式萬向節(jié)(圖4—7a)是帶分度桿的，球形殼1的內(nèi)表面和星形套3的球表面上各有沿圓周均勻分布的六條同心的圓弧滾道，在它們之間裝有六個(gè)傳力鋼球2，這些鋼球由球籠4保持在同一平面內(nèi)。當(dāng)萬向節(jié)兩軸之間的夾角變化時(shí)，靠比例合適的分度桿6撥動(dòng)導(dǎo)向盤5，并帶動(dòng)球籠4使六個(gè)鋼球2處于軸間夾角的平分面上。經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)軸間夾角較小時(shí)，分度桿是必要的；當(dāng)軸間夾角大于11°時(shí)，僅靠球形殼和星形套上的子午滾道的交叉也可將鋼球定在正確位置。這種等速萬向節(jié)無論轉(zhuǎn)動(dòng)方向如何，六個(gè)鋼球全都傳遞轉(zhuǎn)矩，它可在兩軸之間的夾角達(dá)35°～37°的情況下工作。
目前結(jié)構(gòu)較為簡單、應(yīng)用較為廣泛的是Birfield型球籠式萬向節(jié)(圖4—7b)。它取消了分度桿，球形殼和星形套的滾道做得不同心，令其圓心對稱地偏離萬向節(jié)中心。這樣，即使軸間夾角為0°，靠內(nèi)、外子午滾道的交叉也能將鋼球定在正確位置。當(dāng)軸間夾角為0’時(shí)，內(nèi)、外滾道決定的鋼球中心軌跡的夾角稍大于11°，這是能可靠地確定鋼球正確位置的最小角度。滾道的橫斷面為橢圓形，接觸點(diǎn)和球心的連線與過球心的徑向線成45‘角，橢圓在接觸點(diǎn)處的曲率半徑選為鋼球半徑的1．03～1．05倍。當(dāng)受載時(shí)，鋼球與滾道的接觸點(diǎn)實(shí)際上為橢圓形接觸區(qū)。由于工作時(shí)球的每個(gè)方向都有機(jī)會(huì)傳遞轉(zhuǎn)矩，且由于球和球籠的配合是球形的，因此對這種萬向節(jié)的潤滑應(yīng)給予足夠的重視。潤滑劑的使用主要取決于傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速和角度。在轉(zhuǎn)速高達(dá)1500r／min時(shí)，一般使用防銹油脂。若轉(zhuǎn)速和角度都較大時(shí)，則使用潤滑油。比較好的方法是采用油浴和循環(huán)油潤滑。另外，萬向節(jié)的密封裝置應(yīng)保證潤滑劑不漏出，根據(jù)傳動(dòng)角度的大小采取不同形式的密封裝置。這種萬向節(jié)允許的工作角可達(dá)42°。由于傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)六個(gè)鋼球均同時(shí)參加工作，其承載能力和耐沖擊能力強(qiáng)，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便。但是滾道的制造精度高，成本較高。
伸縮型球籠式萬向節(jié)(圖4—7c)結(jié)構(gòu)與一般球籠式相近，僅僅外滾道為直槽。在傳遞
轉(zhuǎn)矩時(shí)，星形套與筒形殼可以沿軸向相對移動(dòng)，故可省去其它萬向傳動(dòng)裝置中的滑動(dòng)花鍵。
這不僅使結(jié)構(gòu)簡單，而且由于軸向相對移動(dòng)是通過鋼球沿內(nèi)、外滾道滾動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，所以與滑
動(dòng)花鍵相比，其滾動(dòng)阻力小，傳動(dòng)效率高。這種萬向節(jié)允許的工作最大夾角為20°。
Rzeppa型球籠式萬向節(jié)以前主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中， 目前應(yīng)用較少。Birfield型球籠式萬向節(jié)和伸縮型球籠式萬向節(jié)被廣泛地應(yīng)用在具有獨(dú)立懸架的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中，在靠近轉(zhuǎn)向輪一側(cè)采用Birfield型萬向節(jié)，靠近差速器一側(cè)則采用伸縮型球籠式萬向節(jié)，以補(bǔ)償由于前輪跳動(dòng)及載荷變化而引起的輪距變化。伸縮型萬向節(jié)還被廣泛地應(yīng)用到斷開式驅(qū)動(dòng)橋中。
