各類型萬向節(jié)結(jié)構(gòu)和工作原理(共9頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上各類型萬向節(jié)結(jié)構(gòu)和工作原理萬向節(jié)是實現(xiàn)變角度動力傳遞的機件，用于需要改變傳動軸線方向的位置。     萬向節(jié)的分類     按萬向節(jié)在扭轉(zhuǎn)方向上是否有明顯的彈性可分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)。剛性萬向節(jié)又可分為不等速萬向節(jié)（常用的為十字軸式）、準等速萬向節(jié)（如雙聯(lián)式萬向節(jié)）和等速萬向節(jié)（如球籠式萬向節(jié)）三種。     不等速萬向節(jié)     十字軸式剛性萬向節(jié)為汽車上廣泛使用

2、的不等速萬向節(jié)，允許相鄰兩軸的最大交角為1520。圖DC42所示的十字軸式萬向節(jié)由一個十字軸，兩個萬向節(jié)叉和四個滾針軸承等組成。兩萬向節(jié)叉1和3上的孔分別套在十字軸2的兩對軸頸上。這樣當主動軸轉(zhuǎn)動時，從動軸既可隨之轉(zhuǎn)動，又可繞十字軸中心在任意方向擺動。在十字軸軸頸和萬向節(jié)叉孔間裝有滾針軸承5，滾針軸承外圈靠卡環(huán)軸向定位。為了潤滑軸承，十字軸上一般安有注油嘴并有油路通向軸頸。潤滑油可從注油嘴注到十字軸軸頸的滾針軸承處。    圖DC42 十字軸萬向節(jié)結(jié)構(gòu)（12-2）  1- 套筒；2-十字軸；3-傳動軸叉；4-卡環(huán)；5-軸承外圈；6-套

3、筒叉      十字軸式剛性萬向節(jié)具有結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率高的優(yōu)點，但在兩軸夾角不為零的情況下，不能傳遞等角速轉(zhuǎn)動。     設(shè)主動叉由圖DC41(a)所示初始位置轉(zhuǎn)過1角，從動叉相應轉(zhuǎn)過2角，由機械原理分析可以得出如下關(guān)系式：    tg1=tg2·cos      圖DC43 十字軸式剛性萬向節(jié)示意圖     以主動叉轉(zhuǎn)角1為橫坐標，主動叉轉(zhuǎn)角和

4、從動叉轉(zhuǎn)角之差12為縱坐標，可以畫出12隨1變化曲線圖（見圖DC41(b)，圖中畫出了10，20，30的情況）。從這張圖可以看出：    圖DC44 十字軸剛性萬向節(jié)不等速特性曲線     如果主動叉勻速轉(zhuǎn)了180，那么從動叉就經(jīng)歷了：比主動叉轉(zhuǎn)得快比主動叉轉(zhuǎn)得慢又比主動叉轉(zhuǎn)得快這樣一個過程。但總起來講，當主動叉轉(zhuǎn)過90時，從動叉也轉(zhuǎn)過90；當主動叉轉(zhuǎn)過180時，從動叉也轉(zhuǎn)過180。     從這張圖還可以看出，萬向節(jié)兩軸夾角越大，從動叉轉(zhuǎn)角2和主動叉轉(zhuǎn)角

5、1之差也越大。這說明，如果主動叉是勻速轉(zhuǎn)動的，那么隨著萬向節(jié)兩軸夾角的增大，從動叉轉(zhuǎn)速的不均勻性越大。    單個十字軸萬向節(jié)傳動的不等速性，將使從動軸及與其相連的傳動部件產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動，從而產(chǎn)生附加的交變載荷，影響零部件使用壽命。     既然十字軸式萬向節(jié)可以將勻速轉(zhuǎn)動變?yōu)榉莿蛩俎D(zhuǎn)動，那么它就有可能將某種非勻速轉(zhuǎn)動還原為勻速轉(zhuǎn)動。例如在變速器的輸出軸和驅(qū)動橋的輸入軸之間，采用如圖DC45(缺）所示的兩個十字軸萬向節(jié)和一根傳動軸傳動，就有可能實現(xiàn)這種傳動。  DC45 

6、60;設(shè)變速器的輸出軸由圖DC45所示初始位置轉(zhuǎn)過1角，傳動軸相應轉(zhuǎn)過2角，驅(qū)動橋的輸入軸相應轉(zhuǎn)過4角，則有以下關(guān)系：      tg1=tg2·cos1      tg4=tg2·cos2  若有12，則有41     也就是當滿足以下兩個條件時，可以實現(xiàn)由變速器的輸出軸1到驅(qū)動橋的輸入軸4的等角速傳動：  （1）傳動軸兩端萬向節(jié)叉處于同一平面內(nèi)； 

7、60;（2）第一萬向節(jié)兩軸間夾角1與第二萬向節(jié)兩軸間夾角2相等。     因為在行駛時，驅(qū)動橋要相對于變速器跳動，不可能在任何時候都有12，實際上只能做到變速器到驅(qū)動橋的近似等速傳動。     在以上傳動裝置中，軸間交角越大，傳動軸的轉(zhuǎn)動越不均勻，產(chǎn)生的附加交變載荷也越大，對機件使用壽命越不利，還會降低傳動效率，所以在總體布置上應盡量減小這些軸間交角。     等角速萬向節(jié)工作原理      在有

8、些場合下，無法布置開兩個十字軸式萬向節(jié)和一根傳動軸，這就需要能單獨實現(xiàn)等角速傳動的萬向節(jié)。能實現(xiàn)等角速傳動萬向節(jié)的工作原理基本上分為以下兩種：     （1）兩個十字軸式萬向節(jié)和一根傳動軸等角速傳動原理.     將這種等角速傳動機構(gòu)中的傳動軸縮至最短，雙聯(lián)式（以及三銷式，凸塊式）等角速萬向節(jié)就屬于這一種。     （2）錐齒輪傳動原理     兩個同樣的錐齒輪相互嚙合傳動（見圖DC46）(缺)汽

9、車構(gòu)造p269 3-69，從動齒輪與主動齒輪的轉(zhuǎn)速必然是相同的。這樣的傳動機構(gòu)從原理上也可以這樣描述：當萬向節(jié)主動軸與從動軸之間傳力點一直處于主動軸軸線和從動軸軸線夾角平分線上（或者說傳力點距這兩軸線的距離相等）時，必然能實現(xiàn)等角速傳動。    圖DC46 等速萬向節(jié)的工作原理    1,3-主動叉；2,4-從動叉     圖DC45 雙萬向節(jié)等速傳動布置圖     準等速萬向節(jié)   &

10、#160; 常見的準等速萬向節(jié)有雙聯(lián)式和三銷軸式兩種，它們的工作原理與上述雙十字軸式萬向節(jié)實現(xiàn)等速傳動的原理是一樣的。     圖DC47為雙聯(lián)式萬向節(jié)工作原理圖，它實際上是一套將傳動軸長度減縮至最小的雙十字軸式萬向節(jié)等速傳動裝置，雙聯(lián)叉3相當于傳動軸及兩端處在同一平面上的萬向節(jié)叉。在DC47所示的雙聯(lián)式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)實例中，設(shè)有保證輸入軸與雙聯(lián)叉軸線間夾角1和雙聯(lián)叉軸線與輸出軸間夾角2近似相等的分度機構(gòu)。在萬向節(jié)叉6的內(nèi)端有球頭，在萬向節(jié)叉1內(nèi)端有導向套2。球碗放于導向套內(nèi)，被彈簧壓向球頭。在兩軸交角為0時，球頭與球碗的中心與兩十字軸

11、中心的連線中點重合。當萬向節(jié)叉6相對萬向節(jié)又1擺動時，如果球頭與球碗的中心（實際上也輸出軸與輸入軸的交點）能沿兩十字軸中心連線的中垂線移動，就能夠滿足12 的條件，但是球頭與球碗的中心（實際上就是球頭的中心）只能繞萬向節(jié)叉6上的十字軸中心作圓弧運動。在當輸出軸與輸入軸的交角較小時，處在圓弧上的兩軸軸線交點離上述中垂線很近（DC48），使得1與2 的差很小，能使兩軸角速度接近相等，所以稱雙聯(lián)式萬向節(jié)為準等速萬向節(jié)。    1,4-萬向節(jié)叉；2-十字軸；3-油封；5-彈簧；6-球碗；7-雙聯(lián)叉； 8-球頭   圖DC47 雙聯(lián)式萬向節(jié)&#

12、160;   1,2-軸；3-雙聯(lián)叉  圖DC48 雙聯(lián)式萬向節(jié)工作原理圖      等速萬向節(jié)      目前轎車上常用的等速萬向節(jié)為球籠式萬向節(jié)，也有采用球叉式萬向節(jié)或自由三樞軸萬向節(jié)的。     （1）球籠式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)見圖圖DC49。星形套7以內(nèi)花鍵與主動軸1相連，其外表面有六條弧形凹槽，形成內(nèi)滾道。球形殼8的內(nèi)表面有相應的六條弧形凹槽，形成外滾道。六個鋼球6分別裝在由六組內(nèi)外滾

13、道所對出的空間里，并被保持架4限定在同一個平面內(nèi)。動力由主動軸1（及星形套）經(jīng)鋼球6傳到球形殼8輸出。    1-主動軸 2,5-鋼帶箍；3-外罩 4-保持架（球籠）6-鋼球；7-星形套（內(nèi)滾道） 8-球形殼（外滾道） 9-卡環(huán)  圖DC49球籠式等速萬向節(jié)       球籠式萬向節(jié)的等速傳動原理見圖DC410。外滾道的中心A與內(nèi)滾道的中心B分別位于萬向節(jié)中心O的兩邊，且與O等距離，即AO=BO。鋼球在內(nèi)滾道中滾動和鋼球在外滾道中滾動時，鋼球中心所經(jīng)過的圓弧半徑是一樣的，圖中鋼球中心所

14、處的C點正是這樣兩個圓弧的交點，所以有AC=BC。又因為CO為AOC與BOC的公共邊，所以可以導出 AOCBOC ，因而AOC=BOC ，也就是說當主動軸與從動軸處于任一夾角（當然要在一定范圍內(nèi)）時，C點都處在主動與從動軸線的夾角平分線上。處在C點的鋼球中心到主動軸的距離a和到從動軸的距離b必然是一樣的（用類似的方法可以證明其它鋼球到兩軸的距離也是一樣的），從而保證了萬向節(jié)的等速傳動特性。在圖中上下兩鋼球處，內(nèi)外滾道所夾的空間都是左寬右窄，鋼球很容易向左跑出，為了將鋼球定位，設(shè)置了保持架。保持架的內(nèi)外球面、星形套的外球面和球形殼的內(nèi)球面均以萬向節(jié)中心O為球心，并保證六個鋼球球心所在的平面（主動

15、軸和從動軸是以此平面為對稱面的）經(jīng)過O點。當兩軸交角變化時，保持架可沿內(nèi)外球面滑動，這就限定了上下兩鋼球不能向左跑出。    O-萬向節(jié)中心；A-外滾道中心；B-內(nèi)滾道中心；C-鋼球中心；a-兩軸交角（指鈍角）  圖DC410 球籠式萬向節(jié)的等速性     球籠式等速萬向節(jié)內(nèi)的六個鋼球全部傳力，承載能力強，可在兩軸最大交角為42情況下傳遞扭矩，其結(jié)構(gòu)緊湊，拆裝方便，得到廣泛應用。      O-萬向節(jié)中心；A-保持架（球籠）B

16、-保持架內(nèi)球面中心  圖DC411伸縮型球籠式萬向節(jié)    圖DC412伸縮球籠式等角速萬向節(jié)工作原理圖      （2）自由三樞軸等速萬向節(jié)      在富康轎車上，驅(qū)動軸采用了自由三樞軸等速萬向節(jié)（見圖DC414a）       圖DC414a     這種萬向節(jié)包括三個位于同一平面內(nèi)互成120度的樞軸1

17、2-3（見圖DC414b），它們的軸線交于輸入軸上一點，并且垂直于驅(qū)動軸。       圖DC414b     三個外表面為球面的滾子軸承，分別活套在各樞軸上。     一個漏斗形軸5，在其筒形部分加工出三個槽形軌道。三個槽形軌道在筒形圓周上是均勻分布的，軌道配合面為部分圓柱面，三個滾子軸承分別裝入各槽形軌道，可沿軌道滑動。     從以上裝配關(guān)系可以看出：每個外表面為球面的滾

18、子軸承能使其所在樞軸的軸線與相應槽形軌道的軸線相交。當輸出軸與輸入軸交角為0時，由于三樞軸的自動定心作用，能自動使兩軸軸線重合；當輸出軸與輸入軸交角不為0時，因為球形滾柱可沿樞軸軸線移動，所以它還可以沿各槽形軌道滑動。這就保證了輸入軸與輸出軸之間始終可以傳遞動力，并且是等速傳動（注2）。    1-鎖定三角架；2-橡膠緊固件；3-保護罩；4-保護罩卡箍；5-漏斗形軸； 6-止推塊；7-墊圈；8-外座圈  圖DC414 12-3自由三樞軸等速萬向節(jié)     注2：關(guān)于自由三樞軸萬向節(jié)傳動等速性的證明比較復雜，其證明可見北京理工大學出版社出版伍德榮等同志譯的“萬向節(jié)與傳動軸“。