萬向節(jié)傳動及效率

1、、萬向傳動的計算載荷萬向傳動軸因布置位置不同，計算載荷是不同的。 計算載荷的計算方法主要有三種，見表 4 1。表41萬向傳動軸計算載荷 （N m）位置計算方法用于變速器與驅(qū)動橋之間用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩Tse1kdTemaxki1i fTse2kdTemaxki 1 f o和一擋傳動比來確定n2nTss11G2 m2 rrTss21G1 m-irr按驅(qū)動輪打滑來確定ioim m2im m按日常平均使用Tsf1時Tsf 2Fr轉(zhuǎn)矩來確定Qm mn2im mn表41各式中，Temax為發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩；n為計算驅(qū)動橋數(shù)，取法見表 4 2; i 1為變 速器一擋傳動比；n為發(fā)動機到萬向傳動軸

2、之間的傳動效率；k為液力變矩器變矩系數(shù)，k=（k o 1） / 2十1, ko為最大變矩系數(shù)； Q為滿載狀態(tài)下一個驅(qū)動橋上的靜載荷（N） ； mf為汽車最大加速度時的后軸負荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，轎車：m?z =. 21. 4,貨車：02= 11. 2；0為輪胎與路面間的附著系數(shù)，對于安裝一般輪胎的公路用汽車，在良好的混凝土或瀝青路面上，0可取0 85,對于安裝防側(cè)滑輪胎的轎車，0可取1. 25，對于越野車，0值變化較大，一般取1 ； rr為車輪滾動半徑（m） ； i。為主減速器傳動化；im為主減速器從動齒輪到車輪之間的傳動比； nm為主減速器主動齒輪到車輪之間的傳動效率；G為滿載狀態(tài)下轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋上的靜載

3、荷（N） ； mi 為汽車最大加速度時的前軸負荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，轎車：m = 800. 85,貨車：mT = 75 0. 90； F1為日常汽車行駛平均牽引力（N） ； i f為分動器傳動比,kd=1對于具有取法見表4 2： kd為猛接離介器所產(chǎn)生的動載系數(shù)，對于液力自動變速器,手動操縱的機械變速器的高性能賽車，kd= 3,對于性能系數(shù)f i=0的汽車（一般貨車、礦用汽車和越野車），kd=1，對于f i>0的汽車,kd=2或由經(jīng)驗選定。性能系數(shù)由下式計算1_(161000.195 ag)Temax當 0.195mag16時Temax當0.195匹g16時emax式中，ma為汽車滿載質(zhì)量（若有掛

4、車，則要加上掛車質(zhì)量）（kg）表42 n 與if選取表車型高擋傳動比i fg與低擋傳動比i fd關(guān)系i fn4 X 4i fg> i fd/2ifg1i fg < i fd/2i fd26 X 6i fg/2 > i fd/3ifg2ifg/2 < i fd/3i fd3對萬向傳動軸進行靜強度計算時，計算載荷Ts取Tsei和Tssi的最小值，或取Tse2和 Tse 2 的最小值，即 TS =minTse l , Tssi或 TS = minTse 2, Tse2,安全系數(shù)一般取 2. 5 3. 0。當對萬向傳動軸進行疲勞壽命計算時，計算載荷TS取Tsfi或TSF2。、十

5、字軸萬向節(jié)設(shè)計十字軸萬向節(jié)的損壞形式主要有十字軸軸頸和滾針軸承的磨損，十字軸軸頸和滾針軸承碗工作表面出現(xiàn)壓痕和剝落。一般情況下，當磨損或壓痕超過0. 15mr時，十字軸萬向節(jié)便應(yīng)報廢。十字軸的主要失效形式是軸頸根部處的斷裂，所以在設(shè)計十字軸萬向節(jié)時，應(yīng)保證十字軸軸頸有足夠的抗彎強度。設(shè)各滾針對十字軸軸頸作用力的合力為F（圖4 11），則Ts2r cos(46)式中，Ts為萬向傳動的計算轉(zhuǎn)矩，T s = min Tse ，Tssmi n ; r為合力F作用線到十字軸中心之間的距離；a為萬向傳動的最大夾角。十字軸軸頸根部的彎曲應(yīng)力aw應(yīng)滿足32d,Fs44(di d2)(47)式中，d1為十字軸軸

6、頸直徑；d2為十字軸油道孔直徑；s為合力F作用線到軸頸根部的距離；如為彎曲應(yīng)力許用值，為 250350MPa十字軸軸頸的切應(yīng)力T應(yīng)滿足4F(dj d；)(4 8)式中，T為切應(yīng)力 T許用值，為80120MPa圈4門 卜字軸受力圖滾針軸承中的滾針直徑一般不小于在滾針間分配的不均勻性，一般控制在1. 6mm以免壓碎，而且差別要小，否則會加重載荷0. 003mn以內(nèi)。滾針軸承徑向間隙過大時，承受載荷的滾針數(shù)減少，有出現(xiàn)滾針卡住的可能性；而間隙過小時，有可能出現(xiàn)受熱卡住或因臟物阻滯卡住，合適的間隙為 0. 0090. 095mm滾針軸承的周向總間隙以 0. 080. 30mr為好。滾針的長度一般不超過

7、軸頸的長度，使其既有較高的承載能力，又不致因滾針過長發(fā)生歪斜而造成應(yīng)力集中。滾針在軸向的游隙一般不應(yīng)超過0. 20. 4mm滾針軸承的接觸應(yīng)力為j 叫；do) Lb(49)式中，n為滾針直徑（mm）； Lb為滾針工作長度(mm);Fn為在合力F作用下一個滾針所受的最大載荷（N），由式（4 10）確定Fn °6Fiz(410)式中，i為滾針列數(shù)；z為每列中的滾針數(shù)。當滾針和十字軸軸頸表面硬度在58HRC以上時,許用接觸應(yīng)力為 30003200MPa萬向節(jié)叉與十字軸組成連接支承。在萬向節(jié)工作過程中產(chǎn)生支承反力，叉體受到彎曲和剪切，一般在與十字軸軸孔中心線成45 °的某一截面上的

8、應(yīng)力最大,所以也應(yīng)對此處進行強度校核。十字軸萬向節(jié)的傳動效率與兩軸的軸間夾角a、十字軸支承結(jié)構(gòu)和材料、加工和裝配精度以及潤滑條件等有關(guān)。當a < 25°時可按下式計算(4 11)式中n為十字軸萬向節(jié)傳動效率；f為軸頸與萬向節(jié)叉的摩擦因數(shù),滑動軸承：f=0 . 150. 20,滾針軸承：f=0 . 050. 10;其它符號 意義同前。通常情況下，十字軸萬向節(jié)傳動效率約為97%99 %。十字軸常用材料為20CrMnTi、20Cr、20MnVB?低碳合金鋼，軸頸表面進行滲碳淬火處理， 滲碳層深度為0. 81. 2mm表面硬度為5864HRC軸頸端面硬度不低于 55HRC芯部硬度 為3

9、348HRC萬向節(jié)叉一般采用40或45中碳鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為1833HRC滾針軸承碗 材料一般采用GCrl5。三、球籠式萬向節(jié)設(shè)計在特殊情況下，因熱球籠式萬向節(jié)的失效形式主要是鋼球與接觸滾道表面的疲勞點蝕。處理不妥、潤滑不良或溫度過高等，也會造成磨損而損壞。由于星形套滾道接觸點的縱向曲率半徑小于外半軸滾道的縱向曲率半徑，所以前者上的接觸橢圓比后者上的要小，即前者的接觸應(yīng)力大于后者。因此，應(yīng)控制鋼球與星形套滾道表面的接觸應(yīng)力，并以此來確定萬向節(jié)的承載能力。不過，由于影響接觸應(yīng)力的因素較多，計算較復(fù)雜，目前還沒有統(tǒng)一的計算方法。假定球籠式萬向節(jié)在傳遞轉(zhuǎn)矩時六個傳力鋼球均勻受載，則鋼球的直徑可按下式確定d ； 。2（412）V2.1 102式中，d為傳力鋼球直徑（mm）; Ts為萬向節(jié)的計算轉(zhuǎn)矩 （N m）, Ts= minTse , Tss。計算所得的鋼球直徑應(yīng)圓整并取最接近標準的直徑。鋼球的標準直徑可參考 GB7549- 87。當球籠式萬向節(jié)中鋼球的直徑d確定后，其中的球籠、星形套等零件及有關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸可參見圖412按如下關(guān)系確定：圖4-12戢建或萬向節(jié)的璋用見寸鋼球中心分布圓半徑R=1.71d星形套寬度B=18d球籠寬度B1=1.8d星