万向节作为一种传动零件，其内部结构又有那些作用？
文|江卿曻
编辑|江卿曻
●○引言○●
万向节是一种机械连接装置，用于将动力从车辆的传动系统传递到车轮，它可以让车轮沿着任意角度旋转。
同时保持恒定的传递功率。它通常由内套、外套、球头、球笼和密封组件等部分组成，有多种不同的设计和形式，用于不同类型的车辆和应用。
它的主要作用用于传递动力和扭矩，同时允许轴的变化角度，汽车万向节连接车辆传动轴和车轮，能够在车辆转弯和悬架运动时承受各种不同角度的转动。
万向节在汽车中的应用非常广泛，对汽车的性能和可靠性都有着至关重要的作用。
万向节又分为那些类型，他对机械工业生产中，又有那些影响？
●○万向节类型●
单重万向节结构简单，通常由一个外球和一个内轨组成，它们适用于较小的旋转角度和较低的扭矩传输。
作为一种基础的万向节类型，由两个平行的万向轴和一个球形的万向接头组成，可以让两个轴沿着一个固定的轴心旋转，同时也能够允许轴之间的微小角度偏移。
单重万向节一般应用于低速高扭矩传输系统，例如拖拉机和工业机械等，它们的结构简单，性能可靠，但缺点是在较高速度和角度偏移较大的情况下会产生振动和噪音。
双重万向节通常由两个相互独立的万向节组成，它们通过一个中心轴相连，这种设计可以提高万向节的扭矩传输能力和旋转角度。
同时它还是传动轴中使用的万向节类型，它由两个单重万向节和一个中心支架组成，能够有效地解决传动轴长度过长或转角过大时的问题。
●○特点和优点●
相比于单重万向节，双重万向节能够承受更大的扭矩，使得它适用于更高功率的传动系统，由于中心支架的存在，双重万向节的传动角度误差更小，可以使得车辆行驶更加平稳，减少驾驶疲劳。
双重万向节的结构更加复杂，但同时也更加稳定和耐用，能够在长期的使用中保持良好的性能，通常被用于大型车辆的传动系统中。
节双重万向节的结构比单重万向更加复杂，因此生产成本也更高。但是由于其在高功率传动系统中的优越性能，它仍然是许多车辆制造商的首选。
三重万向节由三个独立的万向节组成，它们通过两个中心轴连接，三重万向节适用于高扭矩传输和更大的旋转角度。
它由三个球笼和三个内部球形外壳组成，每个球笼上面有两个滚子与相邻的球笼相连，形成两个铰接点，三个球笼之间的间隙平衡并且被内部和外部罩壳密封，以避免灰尘和水进入。
与其他类型的万向节相比，三重万向节具有更高的扭矩传输能力和更好的稳定性，因此在大型商用车辆和工程机械的驱动轴系统中得到广泛应用。
与双重万向节和单重万向节相比，三重万向节由于结构较为复杂和成本较高，因此不适用于轻型车辆和低成本应用。
滑动万向节通常由两个内外球体组成，两个球体之间涂有特殊的润滑油，它们适用于较小的扭矩传输和较大的旋转角度。
它的主要特点是可以在一定程度上调整传动轴两端的相对位置，使之不会对传动产生剪切力或弯曲力，并保持传递旋转动力的能力。
滑动万向节的主要组成部分包括两端的轴套、中间的球笼和球块，轴套分别连接于传动轴的两端，球笼和球块则负责传递动力。球块通常由钢制或铸铁制成，球笼则由两个金属半球组成，可以滑动在球块表面。
球笼两端的轴套固定在传动轴上，使其能够旋转，同时允许轴之间的轴向偏移和角度偏差。这种设计使得滑动万向节能够承受较大的轴向负载，同时能够平衡轴承受的转矩。
液压式万向节是一种使用液体压力来传递动力的万向节，它由两个连接轴的连接点和液压缸组成，连接轴和液压缸之间由弹性连接件连接。
当一个轴转动时，它会带动液压缸旋转，使液体在液压缸中产生压力。这个压力通过连接液压缸和另一个轴的弹性连接件传递，从而实现动力传递。
液压式万向节具有很高的传动效率和良好的缓冲能力，可以承受较大的扭矩和角度偏差。它广泛应用于重型机械和车辆中，如船舶、挖掘机、拖拉机等。
电子式万向节是一种新型的万向节，通过电子控制来调节扭矩和旋转角度，它们主要用于高性能汽车和电动汽车等应用场景中。
●○组成部分○●
外套是万向节的外壳，通常由钢或铝合金制成。它是固定在传动轴上的，是万向节的一个固定点。
万向节的外套是起到保护内部部件的作用，通常由金属材料制，它包裹在万向节内部的部件上，如球笼、滚子和内外套等，形成整个万向节的结构。
外套可以抵御外界的摩擦和碰撞，同时还可以将万向节内部的润滑脂封闭在内部，保证润滑系统的正常运作，外套还可以防止内部部件的脱落或损坏，并为万向节提供了结构强度和刚性支撑。
内套是与外套相对运动的一部分，通常由钢制成。内套的内径匹配传动轴的外径，外径匹配万向节内部的其他零件。
球体是万向节的主要组成部分，通常由钢制成。球体被夹在内外套之间，通过球和槽的接触实现扭转角度的传递。
球架将球体保持在正确的间距和角度上，通常由钢或塑料制成，紧固件用于将内套和外套紧密地固定在一起。
润滑脂用于减少球和槽之间的摩擦，降低磨损和噪音，并延长万向节的寿命，有些类型的万向节内部会有弹簧，用于保持球体在正确的位置。
●○工作原理○●
万向节主要是通过内外轮套之间的齿轮机构来实现传递动力和转向，使得轮胎能够顺利地转向，其工作原理可以简单概括为以下几点：
内轮套是万向节的内部部分，它通常安装在驱动轴上，可以转动并传递动力。它与齿轮相连接，通过齿轮的传动使得动力得以传递。
外轮套是万向节的外部部分，它通常与车轮相连接，当车轮转动时，外轮套也会随之旋转，从而将动力传递到车轮上。
齿轮是万向节内部的核心部件，通常由数个齿轮构成，当驱动轴旋转时，齿轮会通过齿轮机构的作用将动力传递给外轮套，从而使得车轮转动。
球笼是万向节中起到连接内外轮套的关键部件，它由多个球体组成，可以保证内外轮套在转动时相互连接，同时又可以使得内外轮套在不同角度下仍然能够相对旋转。
万向节内部还配备有一些轴承，它们主要起到支撑和减少磨损的作用，能够减小内外轮套之间的摩擦力，同时还能使得万向节更加平稳地运转。
●○故障原因○●
由于万向节的工作频繁且受到较大的力和摩擦力，会导致其磨损和疲劳。当磨损达到一定程度时，万向节就会失去其正常的工作能力，出现故障。
万向节内部需要润滑油的支持，油封老化、破裂等情况会导致油液泄漏，进而导致万向节故障。
万向节内部需要保持清洁的环境，如果万向节受到污染，会导致其工作效率下降，甚至出现故障。
安装万向节时，如果有误操作，可能会导致零部件破损、安装不紧等情况，从而导致万向节故障。
如果车辆超载或行驶在恶劣的路面上，会给万向节带来额外的压力和负荷，从而导致其故障。
●○维护的方法○●
定期检查万向节，特别是它的各个部分，如保护套、内部零件、轴承等，如果发现有任何异常或磨损，需要及时更换。
保护套是万向节最重要的保护部分，因此需要经常检查，如发现有损坏或老化，需要立即更，更换保护套需要使用专业工具和技能，如果不熟悉操作，请找专业人员进行更换。
万向节的正常运转需要润滑剂的支持，需要定期为万向节加油，以确保其顺畅运转和长期使，不要忘记更换旧油和过期油，以确保它们能够正确地保护和润滑万向节。
在日常使用中，需要注意万向节的使用方法。例如，在起步和加速时，避免猛踩油门和猛踩刹车，以避免万向节承受过大的负荷。此外，需要避免在高速行驶中突然变换方向，因为这会对万向节产生损坏。
万向节只是传动系统的一个部分，因此需要维护整个传动系统，以确保其正常运转，需要定期更换润滑油、检查轴承、减震器、传动轴等，并对发现的问题及时修理或更换。
●○发展趋势○●
新材料的应用可以提高万向节的性能和寿命，例如，高强度钢、碳纤维和复合材料的使用可以减少重量并提高强度和刚度。
自适应技术可以帮助万向节适应不同的道路和驾驶条件，根据车速和转向角度来调整万向节的摩擦系数，以提高操控性和稳定性。
参考文献：
万向联轴节的运动学及受力分析计算. 夏灿培.内燃机车.1980
微型汽车传动轴动力特性对整车振动影响的研究
. 白俊江.武汉理工大学,2011