4第四章万向传动轴设计(更新版).ppt

第四章 万向传动轴设计 第一节 概述 万向传动轴一般是由万向节、传动轴和中间支承组成。主要用于在工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传递转矩和旋转运动。 准等速万向节是指在设计角度下工作时以等于1的瞬时角速度比传递运动，而在其它角度下工作时瞬时角速度比近似等于1的万向节。 输出轴和输入轴以等于1的瞬时角速度比传递运动的万向节，称之为等速万向节。 挠性万向节是靠弹性零件传递动力的，具有缓冲减振作用。 1．球叉式万向节 附加弯曲力偶矩的分析（略） 具有夹角 的十字轴万向节，仅在主动轴驱动转矩和从动轴反转矩的作用下是不能平衡的。从万向节叉与十字轴之间的约束关系分析可知，主动叉对十字轴的作用力偶矩，除主动轴驱动转矩T1之外，还有作用在主动叉平面的弯曲力偶矩 。同理，从动叉对十字轴也作用有从动轴反转矩T2和作用在从动叉平面的弯曲力偶矩 。在这四个力矩作用下，使十字轴万向节得以平衡。 在设计传动轴时，取安全系数K=nk/nmax=1.2～2.0，K=1.2用于精确动平衡、高精度的伸缩花键及万向节间隙比较小时，nmax为传动轴的最高转速（r/min）。 当传动轴长度超过1.5m时，为了提高nk以及总布置上的考虑，常将传动轴断开成两根或三根，万向节用三个或四个，而在中间传动轴上加设中间支承。 传动轴轴管断面尺寸除满足临界转速的要求外，还应保证有足够的扭转强度。轴管的扭转切应力应满足 二、双十字轴万向节传动 当输入轴与输出轴平行时，直接连接传动轴的两万向节叉所受的附加弯矩（彼此平衡），使传动轴发生如图中双点划线所示的弹性弯曲，从而引起传动轴的弯曲振动。 二、双十字轴万向节传动 当输入轴与输出轴相交时，传动轴两端万向节叉上所受的附加弯矩方向相同，不能彼此平衡，传动轴发生如图中双点划线所示的弹性弯曲。 第4节 万向节的设计计算 第5节 传动轴结构分析与设计 传动轴总成主要由传动轴及其两端焊接的花键和万向节叉组成。传动轴中一般设有由滑动叉和花键轴组成的滑动花键，以实现传动长度的变化。 传动轴在工作时，其长度和夹角是在一定范围变化的。设计时应保证在传动轴长度处在最大值时，花键套与轴有足够的配合长度；而在长度处在最小时不顶死。 传动轴夹角的大小直接影响到万向节的寿命、万向传动的效率和十字轴旋转的不均匀性。 式中，Lc为传动轴长度（mm），即两万向节中心之间的距离；dc和Dc分别为传动轴轴管的内、外径（mm）。 （4-4） 在长度一定时，传动轴断面尺寸的选择应保证传动轴有足够的强度和足够高的临界转速。所谓临界转速，就是当传动轴的工作转速接近于其弯曲固有振动频率时，即出现共振现象，以致振幅急剧增加而引起传动轴折断时的转速。传动轴的临界转速nk （r/min）为 （4-27） 式中，[ ]为许用扭转切应力，为300Mpa；其余符号同前 * 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 万向传动轴设计应满足如下基本要求： 保证所连接的两根轴相对位置在预计范围内变动时， 能可靠地传递动力。 保证所连接两轴尽可能等速运转。 由于万向节夹角而产生的附加载荷、振动和噪声应在允许范围内。 传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等。 1.变速器与驱动桥间； 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 应用 万向传动装置在汽车上的应用图(1) 万向传动装置在汽车上的应用图(2) 转向驱动桥配独立悬架中使用的万向节 转向驱动桥配非独立悬架中使用的万向节 汽车转向系中使用的万向节 万向节分类 万向节按其刚度的大小可分为刚性万向节和挠性万向节，前者的动力是靠零件的铰链式联接传递的；而后者的动力则是靠弹性零件传递的，如橡胶盘、橡胶块等，由于弹性元件的变形量有限，因而挠性万向节一般用于两轴间夹角不大以及有微量轴向位移的轴间传动。 刚性万向节分为不等速万向节(如常见的十字轴式)、准等速万向节（双联式、三销轴式）和等速万向节（球叉式、球笼式等）。 不等速万向节是指万向节连接的两轴夹角大于零时，输出轴和输入轴之间以变化的瞬时角速度比传递运动的万向节。 第二节 万向节结构方案分析 典型的十字轴万向节主要由主动叉、从动叉、十字轴、滚针轴承及其轴向定位件和橡胶密封件等组成。 十字轴万向节结构简单，强度高，耐久性好，传动效率高，生产成本低。但所连接的两轴夹角不宜过大，当夹角由4