萬向傳動軸設計

1、萬向節(jié)萬向節(jié)傳動軸傳動軸中間支承中間支承萬向傳動裝置在汽車上的應用圖萬向傳動裝置在汽車上的應用圖(1)(1)萬向傳動裝置在汽車上的應用圖萬向傳動裝置在汽車上的應用圖(2)(2)萬向節(jié)按其剛度的大小可分為萬向節(jié)按其剛度的大小可分為剛性萬向節(jié)剛性萬向節(jié)和和撓性撓性萬向節(jié)萬向節(jié)，前者的動力是靠零件的鉸鏈式聯接傳遞前者的動力是靠零件的鉸鏈式聯接傳遞的；而后者的動力則是靠彈性零件傳遞的，如橡的；而后者的動力則是靠彈性零件傳遞的，如橡膠盤、橡膠塊等，由于彈性元件的變形量有限，膠盤、橡膠塊等，由于彈性元件的變形量有限，因而撓性萬向節(jié)一般用于兩軸間夾角不大以及有因而撓性萬向節(jié)一般用于兩軸間夾角不大以及有微量軸

2、向位移的軸間傳動。微量軸向位移的軸間傳動。 剛性萬向節(jié)分為剛性萬向節(jié)分為不等速萬向節(jié)不等速萬向節(jié)(如常見的十字如常見的十字軸式軸式)、準等速萬向節(jié)、準等速萬向節(jié)（雙聯式、三銷軸式）和（雙聯式、三銷軸式）和等等速萬向節(jié)速萬向節(jié)（球叉式、球籠式等）。（球叉式、球籠式等）。 套筒套筒十字軸十字軸傳動軸叉?zhèn)鲃虞S叉卡環(huán)卡環(huán)軸承外圈軸承外圈（滾針）（滾針）套筒叉套筒叉十字軸式剛性萬向節(jié)十字軸式剛性萬向節(jié)12 萬向節(jié)叉萬向節(jié)叉萬向節(jié)叉萬向節(jié)叉十字軸十字軸油封油封彈簧彈簧球碗球碗雙聯叉雙聯叉球頭球頭3、三銷軸式準等速萬向節(jié)、三銷軸式準等速萬向節(jié) 三銷軸式萬向節(jié)是由雙聯式萬向節(jié)演變而來的準等三銷軸式萬向節(jié)是由雙

3、聯式萬向節(jié)演變而來的準等速萬向節(jié)。速萬向節(jié)。裝合后，可形成裝合后，可形成Q1 Q1， Q2 Q2 ，R R三根三根軸線。軸線。三銷軸式萬向節(jié)最大特三銷軸式萬向節(jié)最大特點是允許相鄰兩軸有較點是允許相鄰兩軸有較大的交角，最大可達大的交角，最大可達45 。在轉向驅動橋中采用這種萬向節(jié)，可使汽車獲得較小的轉彎半徑，在轉向驅動橋中采用這種萬向節(jié)，可使汽車獲得較小的轉彎半徑，提高了汽車的機動性，缺點是所占空間較大。提高了汽車的機動性，缺點是所占空間較大。（三）等速萬向節(jié)的工作原理（三）等速萬向節(jié)的工作原理 當萬向節(jié)主動當萬向節(jié)主動軸與從動軸之間傳軸與從動軸之間傳力點一直處于主動力點一直處于主動軸軸線和從動

4、軸軸軸軸線和從動軸軸線夾角平分線上（線夾角平分線上（或者說傳力點距這或者說傳力點距這兩軸線的距離相等）兩軸線的距離相等）時，必然能實現等角速傳動。（時，必然能實現等角速傳動。（相當于一對大小相等的錐齒輪傳動，空間同速點！節(jié)圓錐。）圖4-1 球叉式萬向節(jié)a)圓弧槽滾道型 b)直槽滾道型 直槽滾道型球叉式萬向節(jié)（圖直槽滾道型球叉式萬向節(jié)（圖4-1b），兩個球叉上），兩個球叉上的直槽與軸的中心線傾斜相同的角度，彼此對稱。在兩的直槽與軸的中心線傾斜相同的角度，彼此對稱。在兩球叉間的槽中裝有四個鋼球。由于兩球叉中的槽所處的球叉間的槽中裝有四個鋼球。由于兩球叉中的槽所處的位置是對稱的，這便保證了四個鋼球的

5、中心處于兩軸夾位置是對稱的，這便保證了四個鋼球的中心處于兩軸夾角的平分面上。這種萬向節(jié)加工比較容易，允許的軸間角的平分面上。這種萬向節(jié)加工比較容易，允許的軸間夾角不超過夾角不超過20，在兩叉間允許有一定量的軸間滑動。，在兩叉間允許有一定量的軸間滑動。 圖圖4-1 球叉式萬向節(jié)球叉式萬向節(jié)a)圓弧槽滾道型圓弧槽滾道型 b)直槽滾道型直槽滾道型 圖4-2 Rzeppaz型球籠式萬向節(jié)1球形殼 2鋼球 3星形套 4球籠 5導向盤 6分度桿 圖4-3 Birfield型球籠式萬向節(jié) 圖4-4伸縮型球籠式萬向節(jié) Rzeppa型球籠式萬向節(jié)主要應用于轉向驅動橋中，目前應用較少。Birfield型球籠式萬向

6、節(jié)和伸縮型球籠式萬向節(jié)被廣泛地應用在具有獨立懸架的轉向驅動橋中，在靠近轉向輪一側采用Birfield型萬向節(jié)，靠近差速器一側則采用伸縮型球籠式萬向節(jié)。伸縮型萬向節(jié)還被廣泛地應用到斷開式驅動橋中。 12212cossincos12112/12max2cos/112min2cos1tansin1min2max2k（4-2）如不計萬向節(jié)的摩擦損失，主動軸轉矩T1和從動軸轉矩T2與各自相應的角速度有關系式2211TT，這樣有 11222coscossin1TT（4-3）顯然，當12/最小時，從動軸上的轉矩為最大cos/1max2TT；當12/最大時，從動軸上的轉矩為最小cos1min2TT。T1與一定

7、時，T2在其最大值與最小值之間每一轉變化兩次。 圖4-5 十字軸萬向節(jié)的力偶矩 a) 1=0，1= b) 1=/2，1=3/2 1T2T當主動叉1處于0和時位置時（圖41T必2T存在，且矢量垂直于矢量T2；1處于/2和3/2位置時-5a），由于T1作用在十字軸平面，為零；而T2的作用平面與十字軸不共平面，必有合矢量+T2指向十字軸平面的法線方向，2T與T1大小相等、方向相反。這樣，從動叉2T上的附加彎矩=T1sin。2T當主動叉（圖4-5b），同理可知=0，主動叉上的附加彎矩=T1tan。 2T1T 分析可知，附加彎矩的大小是在零與上述兩最大值之間變化，其變化周期為 ，即每一轉變化兩次。附加彎矩可引起與萬向節(jié)相連零部件的彎曲振動，可在萬向節(jié)主、從動軸支承上引起周期性變化的徑向載荷，從而激起支承處的振動。因此，為了控制附加彎矩，應避免兩軸之間的夾角過大。 當輸入軸與輸出軸相交時（圖4-6c），傳動軸兩端萬向節(jié)叉上所受的附加彎矩方向相同，不能彼此平衡，傳動軸發(fā)生如圖4-6d中雙點劃線所示的彈性彎曲。 圖4-6 附加彎矩對傳動軸的作用 2228102 . 1ccckLdDn式中