1.4.1 万向传动装置结构认知（教案）-《汽车底盘构造与维修》同步教学（江苏凤凰教育出版社）

《汽车底盘构造与维修》教案 课题序号 10 实施课时 4 使用教具 各型万向传动装置总成及零部件 课题名称 单元一 传动系统 项目四 万向传动装置 任务一 万向传动装置结构认知 教学目标 （知识与技能，过程与方法，情感、态度与价值观） 知识目标： 1. 简单叙述万向传动装置的功用、组成和应用 2. 简单叙述万向节的功用、类型、构造及速度特性 能力目标： 1. 正确描述万向传动装置的布置形式及装配特点 2. 正确描述传动轴与中间支撑的构造 情感目标： 1．激发、满足学生的求知欲和好奇心，培养学生学习的兴趣。 2．鼓励学生积极参与教学活动，使学生获得成功的体验，建立和增强学生学习专业知识的信心。 教学重点 对万向传动装置元器件进行认知，并能识记。 教学难点 会叙述万向节的功用、类型、结构原理及速度特性等专业知识。 教学内容 教师活动 学生活动 【复习回顾】 1．简述自动变速器油（ATF）的作用。 2. 如何根据自动变速器油的颜色判断其油质？ 3．简述自动变速器油（ATF）液面高度的检查方法。 4．自动变速器油液面过高、过低对变速器有何影响？ 【导入新课】 单元一 传动系 项目四 万向传动装置 任务一 万向传动装置结构认知 一、万向传动装置的功用与组成 1．万向传动装置的功用 万向传动装置的功用是在轴间夹角及相互位置经常发生变化的转轴之间传递动力。 2．万向传动装置组成 万向传动装置主要由万向节、传动轴、中间支承等组成。对于传动距离较远的分段式传动轴，为了提高传动轴的刚度，还设有中间支承。 除在变速器与驱动桥之间应用了万向传动装置外，在汽车上其他位置也有应用，如越野汽车变速器与分动器之间、汽车的转向驱动桥中、断开式驱动桥的半轴中、汽车的转向操纵机构中。 二、万向节 汽车上常见的万向节有两种形式，刚性十字轴式不等速万向节和等速万向节。 1．不等速万向节 普通十字轴式万向节为一典型的不等速万向节，其结构如图所示。 （1）结构特点 两万向节叉上的孔分别套在十字轴的4个轴颈上。为了减小摩擦损失，提高传动效率，在十字轴轴颈与万向节叉孔之间装有滚针和套筒组成的滚针轴承，然后用螺钉和轴承盖将套筒固定在万向节叉上，并用锁片将螺钉锁紧。十字轴内钻有油道，通过注油嘴注人润滑油，以润滑轴承。 十字轴万向节是目前汽车传动系统中应用最广的一种万向节，允许相邻两轴的最大交角为150～200。 （2）速度特性 单个万向节在输入轴与输出轴有夹角的情况下，当主动叉等角速转动时，从动叉是不等角速的，这称为刚性十字轴式万向节的不等速性。且角速度差值随轴间夹角α的增大而增大，如图所示。 由上图分析可见，若两轴间有较大夹角时，单十字轴万向节是不宜采用的，因为它会使驱动车轮的转速不均匀，还会使相连接的部件产生扭转振动，加剧零件损坏。在汽车上通常采用双万向节来实现等速传动。 要实现输入轴与输出轴等速传动必须满足如下两个条件： 第一，万向节两轴间夹角α1与第二万向节两轴间夹角α2相等。 第二，传动轴两端的两个万向节叉在同一平面内，即第一万向节从动叉与第二万向节主动叉在同一平面内。 由于悬架的振动，不可能在任何时候都保证α1=α2，因此这种双刚性十字轴万向节的传动只能近似地解决等速传动问题，且十字轴式万向节两轴间夹角不宜过大，最大不应超过20°。 2．等速万向节 等速万向节多用于前驱动桥和断开式驱动桥轿车的半轴上。常用的万向节有球叉式、球笼式和三叉式。等速原理可以用一对大小相等的锥齿轮传动原理来说明，如图所示。 两齿轮夹角为α，啮合点P位于夹角的平分面上，由P到两轴的距离都等于r。P点处的两轮圆周速度相等，因此角速度也相等。同理，若万向节在传动过程中，传力点在两轴交角变化中始终处于平分面上，则两万向节叉保持等角速度关系。 （1）球笼式等速万向节 球笼式等速万向节的结构如图所示。星形套以内花键与主动轴相连，其外表面有6条凹槽，形成内滚道。球形壳的内表面有相应的6条凹槽，形成外滚道。6个钢球分别装在各条凹槽中，并用保持架使6个钢球保持在同一平面内。动力由主动轴输入，通过钢球传到球形壳输出。 球笼式万向节被广泛应用于各种型号的转向驱动桥和独立悬架的驱动桥。 有的球笼式等速万向节采用直槽滚道，使万向节本身可轴向伸缩，如图所示。这种万向节省去了滑动花键，且滚动阻力小，最适合于断开式驱动桥。 （2）球叉式等速万向节 球叉式等速万向节的结构如图所示。主动叉5与从动叉1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，钢球6放在两叉中心的凹槽内，以定中心。 球叉式万向节工作时，只有两个钢球传力，反转时，则由另外两个钢球传力。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。 球叉式等速万向节结构简单，允许两轴间最大夹角为320～330，一般应用于转向驱动桥中。 （3）等角速万向节的使用 每个驱动轮都需要两个万向节，其中至少有一个采用伸缩型万向节。具体应用如图所示。伸缩型球笼式万向节（VL节）5，在转向驱动桥中均布置在主传动器一侧（内侧），而轴向不能伸缩的固定型球笼式万向节（RF节）1，则布置在转向节处（外侧）。 三、传动轴 1．功能 传动轴通常用来连接变速器(或分动器)和驱动桥，在转向驱动桥和断开式驱动桥中，则用来连接差速器和驱动轮。 2．结构 （1）为适应汽车行驶过程中变速器与驱动桥的相对位置变化，传动轴上设有由滑动叉和花键轴组成的滑动花键连接，如图所示，使传动轴的长度能随传动距离的变化而伸缩。 （2）为了减轻传动轴的质量，节省材料，提高轴的强度、刚度及临界转速，传动轴多为空心轴，一般用厚度为1.5—3.0mm且厚薄均匀的钢板卷焊而成，超重型货车则直接采用无缝钢管。而转向驱动桥、断开式驱动桥及微型汽车的传动轴通常制成实心轴。 （3）传动轴在工作过程中处于高速旋转状态，其转速和所传递的转矩都在不断发生变化。为了避免由于离心力的作用而引起传动轴的振动，在传动轴和万向节装配后，必须进行平衡试验以满足动平衡的要求。平衡后在滑动花键部分还制有箭头标记，以便重装时保持二者的相对位置不变。 （4）当传动距离较远时，为了避免因传动轴过长而使自振频率降低，高速时产生共振，将传动轴分为两段。传动轴前段称为中间传动轴，其后端部设有中间支承；传动轴后段称为主传动轴，都用薄钢板卷焊而成。中间传动轴的两端分别焊有万向节叉和带花键的轴头，花键轴头与凸缘连接，并用螺母紧固。主传动轴前端有由花键轴头与万向节滑动叉套安装而成的滑动连接，使主传动轴可以轴向伸缩。 （5）由于万向传动装置中润滑脂嘴较多，为了加注方便，装配时应保证所有润滑脂嘴处于同一条直线上，且十字轴上的润滑脂嘴朝向传动轴。 四、中间支承 传动轴分段时须加设中间支承，通常将其安装在车架横梁上。中间支承除对传动轴起支承作用外，还应能补偿传动轴轴向和角度方向的安装误差，以及汽车行驶过程中由于发动机窜动或车架变形等引起的位移。 普通中间支承通常用弹性元件来满足上述要求。它主要由轴承、带油封的轴承盖、支架和使轴承与支架间成弹性连接的弹性元件所组成。常见的类型有双列圆锥滚子轴承式中间支承，如图所示；蜂窝软垫式中间支承、摆动中间支承以及中间支承轴式中间支承等。 【操作示范及注意事项】 万向传动装置结构认知： 1．传动轴 了解万向传动装置的功用、组成和应用。 2．中间传动轴 了解中间传动轴的功用、组成和应用。 3．十字节 了解刚性十字轴式万向节的结构原理。 4．中间支承 了解中间支承总成的结构原理。 5．传动轴总成 了解装备等角速万向节的传动轴总成的结构原理。 6．球笼式万向节 了解固定型球笼式等速万向节（RF节）的结构原理。 7．伸缩型球笼式万向节 了解伸缩型球笼式等速万向节（VL节）的结构原理。 8．三叉销式万向节 了解三叉销式万向节的结构原理。 【学生练习及分配任务】 实践教学，小组成员分工协作，按照老师的具体要求进行操作。要求每一位学生做好自己相关岗位的任务，培养分工协作的团队意识及爱岗精神） 【巡回重点及注意事项】 指导学生认知、拆装，解决认知、拆装过程中的难点，并维持好课堂纪律。 一、万向传动装置就车认知过程中，需提前做好车辆的安全防范； 二、做好车辆的安全防护； 三、检查时，确保车辆前后三角木到位； 四、传动轴的螺双一定要按规定力矩拧紧； 五、所有拆装过程应注意工具正确使用，整齐摆放； 六、有些部位不能轻易的拆（球笼、球叉），需在老师的指导下进行。 【结束指导】 总结表扬在万向传动装置认知操作中，做的正确的、规范的同学，对学生中出现的问题进行纠正。 【布置作业】 实习报告--------万向传动装置结构认知 思考与练习： 1．万向传动装置的功用是什么？ 2．万向传动装置有哪几种常见类型？简述其结构特点。 3．不等速万向节要实现等速传动需满足哪些条件？ 【整理现场及设备保养】 参照整理（SEIRI）、整顿（SEITON）、清扫（SEISO）、清洁（SEIKETSU）、素养（SHITSUKE）、安全（SECURITY）的6S要求，做到工具清洁、变速器依次摆放整齐，打扫一体化教室、门、窗、电等关闭。 提问、导入。 理论讲解、多媒体辅助，激发学生学习兴趣，引出话题 理论讲解 多媒体演示 理论讲解 多媒体演示 多媒体演示 实物展示 多媒体演示 实物展示 多媒体演示 实物展示 多媒体演示 实物展示 多媒体演示 实物展示 多媒体演示 实物展示 多媒体演示 实物展示 多媒体演示 实物展示 多媒体演示 实物展示 教师示范 强调注意事项 布置实训任务，巡视并解决学生操作过程中可能出现的问题 教师巡回指导 教师根据学生的表现点评总结 布置课外作业 强调“6S” 小组讨论、思考回答 小组讨论、填写工作页 观察实物、小组讨论、填写工作页 小组合作、讨论、填写工作页 小组合作、讨论、填写工作页 小组合作、讨论、填写工作页 小组合作、讨论、填写工作页 小组合作、讨论、填写工作页 小组合作、讨论、填写工作页 小组合作、讨论、填写工作页 小组合作、讨论、填写工作页 小组合作、讨论、填写工作页 小组合作、讨论、填写工作页 注意观察位置，必要时利用多媒体投影 分4个小组学习、认知，填写工作页 分小组操作练习 小组派代表分享 学生以小组为单位汇报学习成果 学生学会自我管理 学科网（北京）股份有限公司 $$