切换到宽版
  • 23396阅读
  • 66回复

[维修][原创]前轮等速万向节与半轴更换DIY详解 [复制链接]

上一主题 下一主题
离线hongo
 

发帖
52809
M币
149196
专家
275
粉丝
15164
— 本帖被 香瑶 设置为精华,作者+3000M币+5专家(2018-02-22) —




在前轮驱动和四轮驱动的汽车上,前轮同时提供转向和前进的驱动力,由于前轮在转向时会与驱动轴产生一个很大的夹角,为了在这种特殊的情况下仍能保证有效地转递动力,在前轮上就必须有万向节。而驱动前轮的万向节必须是绝对地精确保证驱动轴转过任何的角度,车轮也必须严格精确地转动同样的角度,否则车轮就会速度不均而产生严重的抖动。所以前轮的驱动万向节是一种特殊的万向节,叫做“等速万向节”,英文是Constant Velocity Joint。这种等速万向节的结构比后驱车的后驱传动轴上那种万向节要复杂,后驱传动用的是准等速或者近似等速的万向节,并不是严格等速,而且可传递动力的角度也比较小,结构更简单。





等速万向节的原理其实很简单,象下图那样两个大小相同的摩擦盘靠在一起就能传递动力,只要保持摩擦面一直接触,两根轴的夹角就可以随意改变都能传递动力,同时一个盘转动的角度会导致另一个盘转动完全相同的角度,这就是我们需要的等速万向节:




当然,这样的简单万向节结构是不实用的,因为靠摩擦力传递动力磨损大可靠性也没谱。所以真正的等速万向节是在这个原理的基础上用更复杂的机械结构来实现的,就是把两个摩擦盘做成两个开口的叉子,这样一个叉子就能以任意角度带动另一个叉子旋转。不过叉子之间直接接触传动的话结构粗暴也会磨损很快并且震动很大,所以在叉子的基础上又进一步加了滚珠,这样两个叉子不直接接触,而是通过滚珠来滚动传递动力,运动顺滑,磨损就大大降低了,可以长期可靠地运行,就象下面这个动画里那样:

[原创]前轮等速万向节与半轴更换DIY详解



等速万向节的实际结构示意图,这个图是简化的,每个叉子只有两个爪,便于理解:





现在实际常用的等速万向节一般有6个爪,动力转递更可靠和顺滑,这个结构看起来就像是一个笼子里面套了几个钢球,所以等速万向节也俗称球笼:








除了轮子那里需要一个等速万向节之外,动力轴的另一端即变速箱那里实际上也需要一个等速万向节,因为轮子和车体并非刚性支撑,而是有悬挂系统随着路面的起伏会上下小幅运动,所以也需要万向节的柔性连接来适应这种运动。不过这个运动的幅度很小,传动轴的角度变化也很小,所以不需要采用车轮上那种复杂的球笼结构的万向节,一般用一个简单的滚轮加套筒的结构就可以了:








注意变速箱这一端的滚轮式等速万向节除了可以适应小角度的方向变化传动外,还可以一定范围内做轴向伸缩而不影响传动,这也是为了与悬挂系统的小范围横向摆动的运动情况相配合的。实际上变速箱这一侧的滚轮式万向节是可以横向一直抽出来的,并没有东西来固定和约束,唯一的物理连接就是外面的保护胶套。

等速万向节安装在车上就是下面这个样子的,因为汽车的左右轮都需要一个等速万向节总成分别与变速箱连接,就象前轴被分成了两半,所以等速万向节总成通常也叫“半轴”:





半轴两端的两个万向节为了保证润滑都是填充了高速润滑脂,然后外面套一个橡胶套来保护润滑脂和万向节,我们直接能看到的都是保护套,万向节在里面并不能直接看到,所以有些神秘。

因为橡胶保护套在轮子每转一圈都会被迫改变形状被不停地高速揉来捏去,所以半轴最容易出现的问题就是橡胶保护套破损。而一旦保护套破损,则路上的尘土砂石雨水等等就会进入到万向节里面而使万向节很快磨损:








万向节磨损后最先出现的现象是大角度转弯时轮子处会发出咔嗒咔嗒的声音,而随着磨损的加剧则会逐渐在直线行驶时也出现异常的声音,这时就必须更换万向节了,否则磨损到极限时可能会失去动力。

通常按照传统的维护规程,汽车每次换油的时候都要顺便检查万向节的保护胶套有无破损,如果有破损的话应及时把半轴拆下分解后更换新的胶套,以免万向节损坏引起更大的损失,而以前如果万向节损坏的话也是单独更换一个万向节。不过现在随着劳动力成本的飞快增长而机器生产效率的提高配件价格的下降,现在一般都不再单独更换胶套和万向节而直接更换一个半轴总成,实际的总费用其实差不多。直接更换新半轴简单方便,而且新半轴总成都是整套全新部件,可靠性也更好。

既然都是要直接更换半轴总成,那么胶套破损后实际上也就并不必要立即拆下维修了。实际上在城市道路上从胶套破损到转弯出现声音一般要1万公里以上的磨损,再到直线行驶也出现声音大概又是1万公里。所以现在万向节胶套破损后可以等个一两年再换半轴一般都没问题。当然如果愿意自己动手换胶套的话,那么发现破损就要及时拆卸更换,避免万向节的磨损,毕竟万向节磨损后再换胶套就没有意义了。

理论部分结束,下面就是DIY的过程,将用图片展示一个更换半轴的实例,换胶套的话也是同样的过程,只不过在拆下半轴后多一道换套的工序而已。
本文内容包含图片或附件,获取更多资讯,请 登录 后查看;或者 注册 成为会员获得更多权限
本帖最近打赏记录:共1条打赏M币+20
铁木珍 M币 +20 優秀文章 06-04
离线hongo

发帖
52809
M币
149196
专家
275
粉丝
15164
只看该作者 1楼 发表于: 02-13
首先,拆装半轴需要一个很大的套筒来拆轮轴螺丝,一般常用的是30mm、32mm、34mm和36mm这几种规格之一。这个套筒很大,因为这个螺丝通常是全车最大螺丝,没有之一。这么大尺寸的套筒普通的工具套装里一般是没有的,要单独准备:





手动车挂上档,自动车放P档,拉起手闸。找到车轮中心处的轮轴大螺丝,现在这个螺丝通常都是用外圈的金属壁砸进卡槽里来做保险防止意外转动脱落的,早期的车有用叉销的。用叉销的话需要取下,金属圈的话不用管它了,直接拧就行。





把套筒套在轮轴的螺丝上:





这个螺丝的扭矩非常大,直接拧基本上保证是拧不动的。如果没有风炮的话,可以找一根一米左右的水管套在扳手上加力:





然后使劲拧就行了,大力之下“咔吧”一声,这个巨大的螺丝就会松开了。

如果你的车的铝合金轮是把轮轴螺丝盖住的,那么需要先把一个轮子用千斤顶顶起,只顶一个轮子,不要全顶,另一个轮子要停留在地上提供固定力。拆掉顶起的轮子,露出轮轴螺丝,然后再用套筒加水管同样的过程拧开这个螺丝。

这个大螺丝拧松之后就可以把两个前轮用千斤顶顶起了。作为安全措施,一定不能只用千斤顶撑车,必须使用撑车器:




后轮用木块或者止退器塞住:





然后把需要更换半轴的那个前轮拆下。拆下的轮子放在车体下面是一个好习惯,万一所有的保险措施都失效了,车子砸下来还有个轮胎高度的保护,提供20公分左右的生存空间,体型正常的人一般死不了。。。这几天台湾地震灾区的同胞都多么希望自己身边刚好有个轮胎啊




把轮轴上的大螺丝取下:





接下来用大锤往里用力敲一下这个轴,越大的锤子越好,只需要敲一下松动了即可,不用全敲进去。如果半轴需要重复使用的话,比如只是换胶套,不换半轴,可以把刚刚拆下的那个大螺丝反过来拧到轴上,螺丝表面与轴的表面平齐,然后再敲,这样可以保护轴不被砸坏。如果换轴的话直接砸就行,反正旧轴是废铁了。

如果敲了没动静,喷点WD40神器再敲。

轴敲松动之后,拆掉刹车钳(刹车分泵),一般是刹车钳后部两个螺丝固定的,扭矩很大,必要时加水管助力。刹车钳不拆很多情况下也能拆半轴,但是拆下刹车钳会方便很多,而且刹车钳很好拆,我一般建议直接拆掉省事。





刹车钳拆掉后要用个钩子钩住,防止它的重量拉坏刹车管。不用钩子随便弄个板凳撑住它也可以:





然后拆掉拉杆球头的固定销:





拧开拉杆球头的螺丝,然后把螺丝反过来拧上,螺丝的端面与螺栓齐平保护螺栓,用大锤敲一下,球头就能松开。更专业的办法是用球头分离器,不过经验证明一般大锤就很好用了





楼下继续。。。。

[ 此帖被hongo在2018-02-23 20:58重新编辑 ]
本文内容包含图片或附件,获取更多资讯,请 登录 后查看;或者 注册 成为会员获得更多权限
本帖最近打赏记录:共8条打赏M币+85专家+1
离线hongo

发帖
52809
M币
149196
专家
275
粉丝
15164
只看该作者 2楼 发表于: 02-13
接下来按照常规的方法应该是拆掉转向机构的羊角下球头。不过下球头最容易被路面的雨水和盐锈蚀,有时候会很难拆,或者不小心力度过大会拆坏。遇到这种情况的话有个曲线救国的技巧。注意看轮轴一共是有三处连接的:拉杆球头1、羊角下球头2以及减震器固定螺丝3:




这三处连接其实只要拆掉任意两处(也至少需要拆掉两处),就能提供足够的自由度拆下半轴。所以如果遇到下球头螺丝锈死拆不动的情况,可以走非常规路线拆掉减震器的固定螺丝也可以。

减震器一般有两个螺丝与轮轴系统固定,这两个螺丝相对比较容易拆,而且如果需要的话也有足够空间加水管助力:








这两个螺丝拆掉后,轮轴固定盘就能随意向外翻转给出足够的空间拆半轴了:










半轴上的大螺丝已经拆掉,用力往里顶就能把轴顶开,顶进去以后用螺丝继续往里捅,直到它从另一侧轴孔里脱离出来:









这样轴就出来了:






下面钻到车下,在变速箱与半轴的连接处下面放个接油盆,等一下会有变速箱油流出:





用一个大号平口螺丝刀或者小撬杠,插到半轴与变速箱连接处的缝隙中,用手掌直接拍一下螺丝刀或撬杠的另一端就能把半轴敲出,不需要用太大力。如果拍一下敲不出来的话,可以把半轴转一个角度再试一下。半轴与变速箱是靠一个开口卡簧固定的,有时候角度不同会有不同的力道,某些角度下更容易拆:





变速箱与半轴的连接处撬开后,就能直接把半轴拉出来了。

楼下继续。。。。


[ 此帖被hongo在2018-02-16 10:14重新编辑 ]
本文内容包含图片或附件,获取更多资讯,请 登录 后查看;或者 注册 成为会员获得更多权限
本帖最近打赏记录:共1条打赏M币+22
金手指2016 M币 +22 - 04-15
离线289867249

发帖
787
M币
161
专家
1
粉丝
19
只看该作者 3楼 发表于: 02-13
我车后轮手刹单边起作用怎么回事啊!鼓刹的,线没问题。线应该没有单边调节吧!有一边锁死坏掉了???
离线hongo

发帖
52809
M币
149196
专家
275
粉丝
15164
只看该作者 4楼 发表于: 02-13
半轴拉出后变速箱会流出一些油。





变速箱的轴孔里面灌有自动变速箱油或者差速器油,半轴与变速箱平时是靠一个橡胶油封来密封的,轴抽走后油就会从空洞中流出,流出的量和具体的车型有关:





拆下的半轴和新的半轴要在一起比较一下保证型号是正确的:





不同厂家和批次的半轴胶套和万向节的细节设计可以有所不同,但是是两端的接头必须完全一样,否则强行安装会把变速箱和轴承搞坏:








这就是胶套破损后的旧万向节,已经很脏了,但是实际上还没有出现任何异常的声音:




到这里,如果不换半轴总成而只换保护胶套的话,现在用卡簧钳松开球笼的卡簧或者直接敲击囚笼轴部就能把球笼拆开,套上新橡胶套,清洗球头并加上新润滑脂就可以了。胶套需要用专用的钢带固定在轴和万向节外壳的固定槽内,钢带需要用专门的钢带收紧钳扎紧。


下面来看半轴与变速箱连接头的小细节,注意头上的卡槽和卡槽里面的卡簧,楼上提到了半轴就是靠这个开口卡簧卡在半轴以及变速箱轴孔相应的卡槽中来实现机械固定的,拆半轴的时候要把它撬开,装的时候则要怼进去:






旧的拆掉,新的就可以装上了。先把半轴的变速箱那头对准变速箱的孔插进去,插不动的话可以稍微转一个角度再插,轴上的花键要和变速箱里面的花键槽对正才能进去。然后抓住内侧的万向节使劲往里一怼,感觉到咔嗒一下就安装到位了。如果怼不进去的话,检查新半轴的型号是否正确,与变速箱是否对齐,然后用橡胶锤子轻轻敲外侧几下把它敲进去,咔嗒一下到位。到位后往外拉一下内万向节,应该拉不动就说明固定到位了。注意不要拉外面那个万向节,在一楼已经介绍过了,内万向节的内部在轴向上并无物理固定,使劲拉外万向节的话会把内万向节的内部滚轮从套筒中拉出来,就有麻烦了,需要小心复位后重新装进去。

变速箱那侧装好了,下面就装外面轮轴部分:





先喷点清洗剂清洗一下轮轴盘的轴孔:





然后在半轴花键上涂一层润滑脂(黄油,不过这个碰巧是蓝色的。。。),帮助减少摩擦容易插入,也防止日后锈蚀导致下次拆的时候困难:









然后把半轴花键插到轮轴盘的轴孔中,出头之后把新的轮轴螺丝拧上,暂时不用拧紧,拧几圈不掉就行:





然后按与拆的时候相反的顺序把减震器螺丝装好:





拉杆球头装好:





用C型钳把刹车钳(分泵)的活塞压回去,方便刹车钳的安装:






然后把刹车钳装好。

最后把半轴的轮轴大螺丝拧紧。装上车轮,放下千斤顶。然后再把套筒套上半轴的轮轴螺丝,用最大力气再次拧紧螺丝,可以使劲踹几脚,保证拧到最紧。。。。因为这个螺丝对安全很重要,一旦松脱的话就是前轮脱落,马失前蹄!

螺丝拧紧后,最后用大号螺丝刀把轮轴螺丝上的保护金属圈敲进轮轴缺口里,确保这个螺丝不会松脱:









轮胎落地后轮子的螺丝要拧到规定的扭矩。

测量一下油盆里接到的变速箱/差速器油的数量,需要补充同样数量同样型号的油回去。自动变速箱一定要使用原厂指定型号(不一定是原厂4S品牌)的自动变速箱油,不同厂家型号不能混用:





所有的都完成,检查无误就可以试车了。因为前面把分泵的活塞顶回去了,所以发动机启动后先不要立即挂档,要先踩几下刹车直到踩不动为止,否则刹车会踩空不起作用,有危险。

路试正常的话再确认一下变速箱的轴孔处不漏油,万一漏油的话说明油封弄坏了,需要更换。

虽然转向拉杆球头进行了拆装,但是整个更换半轴的过程对轮子定位并没有影响,所以这个DIY结束后是并不需要重做定位的。

[ 此帖被hongo在2018-02-16 07:49重新编辑 ]
本文内容包含图片或附件,获取更多资讯,请 登录 后查看;或者 注册 成为会员获得更多权限
本帖最近打赏记录:共1条打赏M币+20
yangly6443 M币 +20 優秀文章 05-23
在线x3159

发帖
12803
M币
5860
专家
1
粉丝
37
只看该作者 5楼 发表于: 02-13
好帖,坐等更新
离线psp1006gba

发帖
1305
M币
406
专家
6
粉丝
27
只看该作者 6楼 发表于: 02-13
大排量车经常起步大油门或者地板油的话,也很伤半轴的。我车就是个例子。半轴抖动是常有的事。不过我这辆车起步温柔,时速40km/h以下发动机转速不怎么超2500转,所以快14万公里了半轴还好,基本没啥抖动。球笼内的润滑脂勤换的话,球笼也会延长使用寿命。就是更换油脂非常麻烦
本帖最近打赏记录:共2条打赏M币+17
在线温力口

发帖
59307
M币
174557
专家
528
粉丝
857
只看该作者 7楼 发表于: 02-13
谢谢分享,讲解详细,图片生动明了。。。。。
离线psp1006gba

发帖
1305
M币
406
专家
6
粉丝
27
只看该作者 8楼 发表于: 02-13
楼主图文并茂,讲解很详细。展示车是韩系车,看到半轴油封的现代标和起亚标了。套筒是美国货,高级
离线xiaoqingnan8

发帖
1268
M币
1398
专家
1
粉丝
20
只看该作者 9楼 发表于: 02-13
技术贴,我的车最近偶尔起步快了会有咔咔卡的抖动这是半轴吗?
。。。