1、1,第四章 万向节和传动轴设计,第一节 概述 第二节 万向节结构方案分析 第三节 万向节传动的运动分析和受力分析 第四节 万向节设计 第五节 传动轴结构分析与设计 第六节 中间支承结构分析与设计,2,4-1 概述,一、万向节功用:在工作位置不断改变的两根轴之间传递动力 二、设计要求: （1）保证所连接的两轴相对位置在预定范围内变动时，能可靠的传递动力 （2）保证所连接的两轴尽可能等速旋转。 （3）传动效率高，使用寿命长，结构简单，容易维修。,3,三、应用,1.变速器与驱动桥间（单式、复式）； 2.转向驱动轮等角速万向节； 3.驱动轴为独立悬架，驱动桥两侧，起半轴作用； 4.变速器、离合器与分动
2、器非一体的情况下（越野车）； 5.转向器； 6.功率输出箱驱动绞盘之间。 7.远距离操纵变速箱,4,三、应用,四、分类 刚性：不等速、准等速、等速 挠性,5,4-2 万向节结构方案分析,一、十字轴万向节 1.组成：由主动叉、从动叉、十字轴、滚针轴承、轴向定位件和橡胶密封件组成 2.特点：结构简单、强度高、耐久性好、传动效率高、成本低，但夹角不宜过大。,6,一、十字轴万向节,3.轴向定位方式： 盖板式 卡环式 瓦盖固定式 塑料环定位式 4.润滑与密封： 双刃口复合油封 多刃口油封,7,二、准等速万向节,1.双联式： 特点：由两个十字轴万向节并联，允许两轴间的夹角较大（可达50），轴承密封好，效率
3、高，工作可靠，制造方便。但结构复杂，外形尺寸大，零件数目多。 用途：多用于军用越野转向驱动桥,8,二、准等速万向节,2.凸块式万向节特点：相当于双联式万向节，工作可靠，加工简单，允许的夹角较大（50），工作面为全滑动摩擦，效率低，易磨损，对密封和润滑要求高。用途：多用于中型以上越野车转向驱动桥。,9,二、准等速万向节,3.三销轴式万向节 特点：允许的最大夹角45，易于密封，外形尺寸大，结构复杂，毛坯需精锻 用途：个别中、重型越野车转向驱动桥,10,三、等速万向节,1.球叉式万向节： 圆弧槽型球叉式万向节：传动夹角小于33，磨损快，用于轻中型越野车转向驱动桥； 直槽滚道型球叉式万向节：传动夹角小
4、于20，可以略微伸缩，用于断开式驱动桥,11,三、等速万向节,2.球笼式万向节： Birfield型球笼式万向节（RF节）：承载能力和耐冲击能力强，效率高，结构紧凑，安装方便，应用最广泛，用于独立悬架转向驱动桥靠近转向轮一侧。,12,三、等速万向节,2.球笼式万向节： 伸缩型球笼式万向节（VL节）：外滚道为直槽，可伸缩，省去滑动花键，结构简单，效率高；用于独立悬架转向驱动桥靠近主减速器一侧。,13,四、挠性万向节,特点： 能减小扭转振动、动载荷、噪声 结构简单，不用润滑 用于两轴间夹角不大（35），轴向位移小的场合,14,四、挠性万向节,用途： 轿车三万向节传动中的靠近变速器的第一节； 重型汽
5、车发动机与变速器之间； 越野车变速器与分动器之间，以消除制造安装误差和车架变形对传动的影响。,15,4-3 万向节传动的运动和受力分析,一、单十字轴万向节传动 1.转速变化,1）1=0，180时，则2= 1/cos，最大； 2）1=90，270时，则2= 1 cos，最小；,16,一、单十字轴万向节传动,2.转矩变化,17,因此，从动轴受到周期作用的转矩，其周期比主动轴转速大一倍，振幅依赖于的变化。,一、单十字轴万向节传动,2.转矩变化 若T1为常数，则,18,一、单十字轴万向节传动,3.附加弯曲力偶矩变化 1）1=0，180时，则T2= T1sin，最大； 2）1=90，270时，则T1=
6、T1tg ，最小； 因此，主、从动轴受到周期作用的附加弯曲力偶矩，其周期比主动轴转速大一倍（），在主从动轴支承上引起周期性变化的径向载荷（振动）。,19,二、双十字轴万向节传动：,输入轴和输出轴平行时，当12时，必有1 3，输入轴和输出同步旋转；,20,二、双十字轴万向节传动：,当输入轴和输出轴相交，与传动轴夹角都为时，作用在万向节十字叉上的附加力矩不能平衡，使两个万向节十字轴承受大小相等方向相反的力，使支承处也产生反力， 越大，反力越大。,21,4-4 万向节设计,一、万向节传动的计算载荷(表4-1) 二、十字轴式万向节设计1.保证十字轴轴颈处有足够的弯曲强度：T传动轴计算转矩 r合力作用线
7、与十字轴中心之间的距离 万向节最大夹角,22,二、十字轴式万向节设计,1.保证十字轴轴颈处有足够的弯曲强度：,23,二、十字轴式万向节设计,2. 十字轴轴颈处剪切应力：,24,二、十字轴式万向节设计,3.保证滚针轴承有足够的接触强度,L滚针工作长度 d1油道孔直径 Fn一个滚针所承受的最大载荷,25,二、十字轴式万向节设计,3.保证滚针轴承有足够的接触强度,i滚针列数 Z每列中的滚针数,26,4-5 传动轴结构方案设计,一、临界转速： 由于传动轴壁厚不均匀，制造误差，装配误差，造成质心与转轴中心不重合，导致离心惯性作用，使传动轴产生弯曲振动。当传动轴转速等于它的弯曲振动固有频率时，发生共振，导
8、致折断，此转速为临界转速。,27,4-5 传动轴结构方案设计,一、临界转速：要求使用的nk/nmax=1.22.0，要提高nk，应减小L，增加D、d，加中间支承,28,1.扭转应力：,二、强度计算,29,2.花键处扭转应力1：,dh花键根径，安全系数n=23,二、强度计算,30,3.花键处挤压应力j：,L工作长度 D1外径 D2内径 Z齿数 j=2550 MPa 滑动花键 j=50100 MPa 不滑动花键,二、强度计算,31,4-6 中间支承结构分析与设计,1.开式： 单式 复式 2.闭式：万向节被密封于管内，管承受驱动轴反力（独立悬架采用）,32,应合理选择CR，避免共振,4-6 中间支承结构分析与设计,中间支承固有频率,
