萬(wàn)向節(jié)和傳動(dòng)軸設(shè)計(jì).ppt

1,第四章萬(wàn)向節(jié)和傳動(dòng)軸設(shè)計(jì),第一節(jié)概述第二節(jié)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析第三節(jié)萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析和受力分析第四節(jié)萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第五節(jié)傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)第六節(jié)中間支承結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì),2,4-1概述,一、萬(wàn)向節(jié)功用:在工作位置不斷改變的兩根軸之間傳遞動(dòng)力二、設(shè)計(jì)要求:（1）保證所連接的兩軸相對(duì)位置在預(yù)定范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，能可靠的傳遞動(dòng)力（2）保證所連接的兩軸盡可能等速旋轉(zhuǎn)。（3）傳動(dòng)效率高，使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易維修。,3,三、應(yīng)用,1.變速器與驅(qū)動(dòng)橋間（單式、復(fù)式）；2.轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)輪等角速萬(wàn)向節(jié)；3.驅(qū)動(dòng)軸為獨(dú)立懸架，驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)，起半軸作用；4.變速器、離合器與分動(dòng)器非一體的情況下（越野車(chē)）；5.轉(zhuǎn)向器；6.功率輸出箱驅(qū)動(dòng)絞盤(pán)之間。7.遠(yuǎn)距離操縱變速箱,4,三、應(yīng)用,四、分類(lèi)剛性：不等速、準(zhǔn)等速、等速撓性,5,4-2萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析,一、十字軸萬(wàn)向節(jié)1.組成：由主動(dòng)叉、從動(dòng)叉、十字軸、滾針軸承、軸向定位件和橡膠密封件組成2.特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、強(qiáng)度高、耐久性好、傳動(dòng)效率高、成本低，但夾角不宜過(guò)大。,6,一、十字軸萬(wàn)向節(jié),3.軸向定位方式：蓋板式卡環(huán)式瓦蓋固定式塑料環(huán)定位式4.潤(rùn)滑與密封：雙刃口復(fù)合油封多刃口油封,7,二、準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié),1.雙聯(lián)式：特點(diǎn)：由兩個(gè)十字軸萬(wàn)向節(jié)并聯(lián)，允許兩軸間的夾角較大（可達(dá)50），軸承密封好，效率高，工作可靠，制造方便。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外形尺寸大，零件數(shù)目多。用途：多用于軍用越野轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋,8,二、準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié),2.凸塊式萬(wàn)向節(jié)特點(diǎn)：相當(dāng)于雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)，工作可靠，加工簡(jiǎn)單，允許的夾角較大（50），工作面為全滑動(dòng)摩擦，效率低，易磨損，對(duì)密封和潤(rùn)滑要求高。用途：多用于中型以上越野車(chē)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。,9,二、準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié),3.三銷(xiāo)軸式萬(wàn)向節(jié)特點(diǎn)：允許的最大夾角45，易于密封，外形尺寸大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，毛坯需精鍛用途：個(gè)別中、重型越野車(chē)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋,10,三、等速萬(wàn)向節(jié),1.球叉式萬(wàn)向節(jié)：圓弧槽型球叉式萬(wàn)向節(jié)：傳動(dòng)夾角小于33，磨損快，用于輕中型越野車(chē)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋；直槽滾道型球叉式萬(wàn)向節(jié)：傳動(dòng)夾角小于20，可以略微伸縮，用于斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋,11,三、等速萬(wàn)向節(jié),2.球籠式萬(wàn)向節(jié)：Birfield型球籠式萬(wàn)向節(jié)（RF節(jié)）：承載能力和耐沖擊能力強(qiáng)，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，應(yīng)用最廣泛，用于獨(dú)立懸架轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋靠近轉(zhuǎn)向輪一側(cè)。,12,三、等速萬(wàn)向節(jié),2.球籠式萬(wàn)向節(jié)：伸縮型球籠式萬(wàn)向節(jié)（VL節(jié)）：外滾道為直槽，可伸縮，省去滑動(dòng)花鍵，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高；用于獨(dú)立懸架轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋靠近主減速器一側(cè)。,13,四、撓性萬(wàn)向節(jié),特點(diǎn)：能減小扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、動(dòng)載荷、噪聲結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不用潤(rùn)滑用于兩軸間夾角不大（35），軸向位移小的場(chǎng)合,14,四、撓性萬(wàn)向節(jié),用途：轎車(chē)三萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)中的靠近變速器的第一節(jié)；重型汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間；越野車(chē)變速器與分動(dòng)器之間，以消除制造安裝誤差和車(chē)架變形對(duì)傳動(dòng)的影響。,15,4-3萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和受力分析,一、單十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)1.轉(zhuǎn)速變化,1）1=0，180時(shí)，則2=1/cos，最大；2）1=90，270時(shí)，則2=1cos，最??；,16,一、單十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng),2.轉(zhuǎn)矩變化,17,因此，從動(dòng)軸受到周期作用的轉(zhuǎn)矩，其周期比主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速大一倍，振幅依賴(lài)于的變化。,一、單十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng),2.轉(zhuǎn)矩變化若T1為常數(shù)，則,18,一、單十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng),3.附加彎曲力偶矩變化1）1=0，180時(shí)，則T2=T1sin，最大；2）1=90，270時(shí)，則T1=T1tg，最??；因此，主、從動(dòng)軸受到周期作用的附加彎曲力偶矩，其周期比主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速大一倍（），在主從動(dòng)軸支承上引起周期性變化的徑向載荷（振動(dòng)）。,19,二、雙十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)：,輸入軸和輸出軸平行時(shí)，當(dāng)12時(shí)，必有13，輸入軸和輸出同步旋轉(zhuǎn)；,20,二、雙十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)：,當(dāng)輸入軸和輸出軸相交，與傳動(dòng)軸夾角都為時(shí)，作用在萬(wàn)向節(jié)十字叉上的附加力矩不能平衡，使兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)十字軸承受大小相等方向相反的力，使支承處也產(chǎn)生反力，越大，反力越大。,21,4-4萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì),一、萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的計(jì)算載荷(表4-1)二、十字軸式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)1.保證十字軸軸頸處有足夠的彎曲強(qiáng)度：T傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩r合力作用線與十字軸中心之間的距離萬(wàn)向節(jié)最大夾角,22,二、十字軸式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì),1.保證十字軸軸頸處有足夠的彎曲強(qiáng)度：,23,二、十字軸式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì),2.十字軸軸頸處剪切應(yīng)力：,24,二、十字軸式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì),3.保證滾針軸承有足夠的接觸強(qiáng)度,L滾針工作長(zhǎng)度d1油道孔直徑Fn一個(gè)滾針?biāo)惺艿淖畲筝d荷,25,二、十字軸式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì),3.保證滾針軸承有足夠的接觸強(qiáng)度,i滾針列數(shù)Z每列中的滾針數(shù),26,4-5傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì),一、臨界轉(zhuǎn)速：由于傳動(dòng)軸壁厚不均勻，制造誤差，裝配誤差，造成質(zhì)心與轉(zhuǎn)軸中心不重合，導(dǎo)致離心慣性作用，使傳動(dòng)軸產(chǎn)生彎曲振動(dòng)。當(dāng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速等于它的彎曲振動(dòng)固有頻率時(shí)，發(fā)生共振，導(dǎo)致折斷，此轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速。,27,4-5傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì),一、臨界轉(zhuǎn)速：要求使用的nk/nmax=1.22.0，要提高nk，應(yīng)減小L，增加D、d，加中間支承,28,1.扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：,二、強(qiáng)度計(jì)算,29,2.花鍵處扭轉(zhuǎn)應(yīng)力1：,dh花鍵根徑，安全系數(shù)n=23,二、強(qiáng)度計(jì)算,30,3.花鍵處擠壓應(yīng)力j：,L工作長(zhǎng)度D1外徑D2內(nèi)徑Z齒數(shù)j=2550MPa滑動(dòng)花鍵j=5010