萬向節在轉向與傳動中的作用
車輛·科技
作者：王文
汽車底盤是除輪胎之外距離地麵最近的部分，而安裝在其上的懸掛係統對汽車的行駛與駕駛感受有著非常重要的作用。汽車在轉向的時候為何動力依然能夠輸出到車輪上呢？這就要從萬向節開始說起。
所謂萬向節，指的是利用球型等裝置以實現不同方向的軸動力輸出機構。萬向節的作用如下圖所示。
根據萬向節在扭轉方向上是否有明顯的彈性，可分為剛性萬向節和撓性萬向節。剛性萬向節又可分為不等速萬向節、準等速萬向節和等速萬向節三種。撓性萬向節是依靠彈性件的彈性變形來保證兩軸間傳動時不發生機械幹涉，這裏暫不介紹。
十字軸式萬向節
它是汽車上廣泛使用的不等速萬向節，由一個十字軸、兩個萬向節叉和四個滾針軸承等組成。兩個萬向節叉上的孔分別套在十字軸的兩對軸頸上。這樣當主動軸轉動時，從動軸既可隨之轉動，又可繞十字軸中心在任意方向擺動。在十字軸軸頸和萬向節叉孔間裝有滾針軸承，滾針軸承外圈靠卡環軸向定位。
雖然十字軸式萬向節結構簡單傳動效率高，但缺點也十分明顯：在兩軸夾角不為零的情況下，不能傳遞等角速轉動，這便是十字軸萬向節的不等速性。簡單來說，如果主動軸以等角速度轉動，則從動軸時快時慢，並且兩軸交角越大，轉速越大，傳動軸的不等速性越差。這種特性使得它的噪音和使用壽命都不理想，所以在很少用在轉向機構，但在後驅車上的傳動軸上應用卻比較多。比如E46寶馬3係上的傳動軸就采用的是十字軸式萬向節。
球籠式萬向節
球籠式萬向節的結構見下圖。星形套以內花鍵與主動軸相連，其外表麵有六條弧形凹槽，形成內滾道。球形殼的內表麵有相應的六條弧形凹槽，形成外滾道。六個鋼球分別裝在由六組內外滾道所對出的空間裏，並被保持架限定在同一個平麵內。動力由主動軸經鋼球傳到球形殼輸出。
球籠式萬向節工作時無論是否轉動方向，六個鋼球全部傳力。具有承載能力強，結構緊湊，拆裝方便的特點。並且主動軸與從動抽兩軸最大交角為42°，在轉向驅動橋中使用可獲得較小的轉彎半徑。現在大部分家用轎車使用的都是此類結構的萬向節，但也有使用三樞軸—球麵滾輪式等速萬向節的。
雙聯式萬向節
當萬向節叉相對萬向節叉在一定的角度範圍內擺動時，雙聯叉也被帶動偏轉相應角度，使兩十字軸中心連線與兩萬向節叉的軸線的交角差值很小，從而保證兩軸角速度接近相等，在差值允許範圍內，雙聯式萬向節具有準等速性。其優點是允許最大50°的軸間夾角並且結構簡單、工作可靠，常用於越野汽車上。
轉向球籠的故障解析
轉向球籠全稱為“球籠式等速萬向節”。在轉向或顛簸時如果有規律地發出“哢哢”聲，一般情況可以確定是外球籠損壞，因為這種現象中隻有少量是內球籠故障；如遇顛簸路段“哢哢”響，並且直行也會響，即可確定是內球籠損壞。需要注意的是，在球籠損壞的情況下，汽車加速時才“哢哢”響，滑行時很少響動，這是區分球籠故障和其他故障的重要因素。
日常生活中檢查球籠也比較方便，車主可以觀察轉向球籠防塵套是否損壞和漏油，如果有上述現象，表明其密封性不合格，造成了潤滑脂的外泄，繼續行駛不僅萬向節內部溫度容易升高，還會使沙塵進入到萬向節內部，增加摩擦造成萬向節的損壞，嚴重的還需要更換半軸。所以在發現故障後要及時修理。
若球籠防塵套損壞，必須及時更換。至於整個球籠是否需要更換，還得在拆解半軸後確定，如果情況十分糟糕可能連半軸都需要一並更換。
激烈駕駛、超載、超速、方向盤打死等情況都會對球籠造成損傷，應經常檢查半軸連接部位是否有鬆曠或者漏油。質量可靠的球籠使用壽命都在15萬公裏以上，在更換配件時要選擇純正原廠配件，以絕後顧之憂。