各類(lèi)型萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)和工作原理

1、各類(lèi)型萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)和工作原理萬(wàn)向節(jié)是實(shí)現(xiàn)變角度動(dòng)力傳遞的機(jī)件，用于需要改變傳動(dòng)軸線(xiàn)方向的位置。     萬(wàn)向節(jié)的分類(lèi)     按萬(wàn)向節(jié)在扭轉(zhuǎn)方向上是否有明顯的彈性可分為剛性萬(wàn)向節(jié)和撓性萬(wàn)向節(jié)。剛性萬(wàn)向節(jié)又可分為不等速萬(wàn)向節(jié)（常用的為十字軸式）、準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)（如雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)）和等速萬(wàn)向節(jié)（如球籠式萬(wàn)向節(jié)）三種。     不等速萬(wàn)向節(jié)     十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)為汽車(chē)上廣泛使用的不等速萬(wàn)向節(jié)，允許相鄰兩

2、軸的最大交角為1520。圖DC42所示的十字軸式萬(wàn)向節(jié)由一個(gè)十字軸，兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)叉和四個(gè)滾針軸承等組成。兩萬(wàn)向節(jié)叉1和3上的孔分別套在十字軸2的兩對(duì)軸頸上。這樣當(dāng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)軸既可隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，又可繞十字軸中心在任意方向擺動(dòng)。在十字軸軸頸和萬(wàn)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(rùn)滑軸承，十字軸上一般安有注油嘴并有油路通向軸頸。潤(rùn)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(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)（12-2）  1- 套筒；2-十字軸；3-傳動(dòng)軸叉；4-卡環(huán)；5-軸承外圈；6-套筒叉  

3、0;   十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)，但在兩軸夾角不為零的情況下，不能傳遞等角速轉(zhuǎn)動(dòng)。     設(shè)主動(dòng)叉由圖DC41(a)所示初始位置轉(zhuǎn)過(guò)1角，從動(dòng)叉相應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)2角，由機(jī)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(wàn)向節(jié)示意圖     以主動(dòng)叉轉(zhuǎn)角1為橫坐標(biāo)，主動(dòng)叉轉(zhuǎn)角和從動(dòng)叉轉(zhuǎn)角之差12為縱坐標(biāo)

4、，可以畫(huà)出12隨1變化曲線(xiàn)圖（見(jiàn)圖DC41(b)，圖中畫(huà)出了10，20，30的情況）。從這張圖可以看出：    圖DC44 十字軸剛性萬(wàn)向節(jié)不等速特性曲線(xiàn)     如果主動(dòng)叉勻速轉(zhuǎn)了180，那么從動(dòng)叉就經(jīng)歷了：比主動(dòng)叉轉(zhuǎn)得快比主動(dòng)叉轉(zhuǎn)得慢又比主動(dòng)叉轉(zhuǎn)得快這樣一個(gè)過(guò)程。但總起來(lái)講，當(dāng)主動(dòng)叉轉(zhuǎn)過(guò)90時(shí)，從動(dòng)叉也轉(zhuǎn)過(guò)90；當(dāng)主動(dòng)叉轉(zhuǎn)過(guò)180時(shí)，從動(dòng)叉也轉(zhuǎn)過(guò)180。     從這張圖還可以看出，萬(wàn)向節(jié)兩軸夾角越大，從動(dòng)叉轉(zhuǎn)角2和主動(dòng)叉轉(zhuǎn)角1之差也越大。這說(shuō)明，如果

5、主動(dòng)叉是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的，那么隨著萬(wàn)向節(jié)兩軸夾角的增大，從動(dòng)叉轉(zhuǎn)速的不均勻性越大。    單個(gè)十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的不等速性，將使從動(dòng)軸及與其相連的傳動(dòng)部件產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，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(wàn)向節(jié)可以將勻速轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)榉莿蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，那么它就有可能將某種非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)還原為勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。例如在變速器的輸出軸和驅(qū)動(dòng)橋的輸入軸之間，采用如圖DC45(缺）所示的兩個(gè)十字軸萬(wàn)向節(jié)和一根傳動(dòng)軸傳動(dòng)，就有可能實(shí)現(xiàn)這種傳動(dòng)。  DC45  設(shè)變速器的輸出軸由圖

6、DC45所示初始位置轉(zhuǎn)過(guò)1角，傳動(dòng)軸相應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)2角，驅(qū)動(dòng)橋的輸入軸相應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)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(dāng)滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)由變速器的輸出軸1到驅(qū)動(dòng)橋的輸入軸4的等角速傳動(dòng)：  （1）傳動(dòng)軸兩端萬(wàn)向節(jié)叉處于同一平面內(nèi)；  （2）第一萬(wàn)向節(jié)兩軸

7、間夾角1與第二萬(wàn)向節(jié)兩軸間夾角2相等。     因?yàn)樵谛旭倳r(shí)，驅(qū)動(dòng)橋要相對(duì)于變速器跳動(dòng)，不可能在任何時(shí)候都有12，實(shí)際上只能做到變速器到驅(qū)動(dòng)橋的近似等速傳動(dòng)。     在以上傳動(dòng)裝置中，軸間交角越大，傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)越不均勻，產(chǎn)生的附加交變載荷也越大，對(duì)機(jī)件使用壽命越不利，還會(huì)降低傳動(dòng)效率，所以在總體布置上應(yīng)盡量減小這些軸間交角。     等角速萬(wàn)向節(jié)工作原理      在有些場(chǎng)合下，無(wú)法布置開(kāi)兩個(gè)十

8、字軸式萬(wàn)向節(jié)和一根傳動(dòng)軸，這就需要能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)等角速傳動(dòng)的萬(wàn)向節(jié)。能實(shí)現(xiàn)等角速傳動(dòng)萬(wàn)向節(jié)的工作原理基本上分為以下兩種：     （1）兩個(gè)十字軸式萬(wàn)向節(jié)和一根傳動(dòng)軸等角速傳動(dòng)原理.     將這種等角速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的傳動(dòng)軸縮至最短，雙聯(lián)式（以及三銷(xiāo)式，凸塊式）等角速萬(wàn)向節(jié)就屬于這一種。     （2）錐齒輪傳動(dòng)原理     兩個(gè)同樣的錐齒輪相互嚙合傳動(dòng)（見(jiàn)圖DC46）(缺)汽車(chē)構(gòu)造p269 3-69，

9、從動(dòng)齒輪與主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速必然是相同的。這樣的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)從原理上也可以這樣描述：當(dāng)萬(wàn)向節(jié)主動(dòng)軸與從動(dòng)軸之間傳力點(diǎn)一直處于主動(dòng)軸軸線(xiàn)和從動(dòng)軸軸線(xiàn)夾角平分線(xiàn)上（或者說(shuō)傳力點(diǎn)距這兩軸線(xiàn)的距離相等）時(shí)，必然能實(shí)現(xiàn)等角速傳動(dòng)。    圖DC46 等速萬(wàn)向節(jié)的工作原理    1,3-主動(dòng)叉；2,4-從動(dòng)叉     圖DC45 雙萬(wàn)向節(jié)等速傳動(dòng)布置圖     準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)     常見(jiàn)

10、的準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)有雙聯(lián)式和三銷(xiāo)軸式兩種，它們的工作原理與上述雙十字軸式萬(wàn)向節(jié)實(shí)現(xiàn)等速傳動(dòng)的原理是一樣的。     圖DC47為雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)工作原理圖，它實(shí)際上是一套將傳動(dòng)軸長(zhǎng)度減縮至最小的雙十字軸式萬(wàn)向節(jié)等速傳動(dòng)裝置，雙聯(lián)叉3相當(dāng)于傳動(dòng)軸及兩端處在同一平面上的萬(wàn)向節(jié)叉。在DC47所示的雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)實(shí)例中，設(shè)有保證輸入軸與雙聯(lián)叉軸線(xiàn)間夾角1和雙聯(lián)叉軸線(xiàn)與輸出軸間夾角2近似相等的分度機(jī)構(gòu)。在萬(wàn)向節(jié)叉6的內(nèi)端有球頭，在萬(wàn)向節(jié)叉1內(nèi)端有導(dǎo)向套2。球碗放于導(dǎo)向套內(nèi)，被彈簧壓向球頭。在兩軸交角為0時(shí)，球頭與球碗的中心與兩十字軸中心的連線(xiàn)中點(diǎn)重合。當(dāng)萬(wàn)向

11、節(jié)叉6相對(duì)萬(wàn)向節(jié)又1擺動(dòng)時(shí)，如果球頭與球碗的中心（實(shí)際上也輸出軸與輸入軸的交點(diǎn)）能沿兩十字軸中心連線(xiàn)的中垂線(xiàn)移動(dòng)，就能夠滿(mǎn)足12 的條件，但是球頭與球碗的中心（實(shí)際上就是球頭的中心）只能繞萬(wàn)向節(jié)叉6上的十字軸中心作圓弧運(yùn)動(dòng)。在當(dāng)輸出軸與輸入軸的交角較小時(shí)，處在圓弧上的兩軸軸線(xiàn)交點(diǎn)離上述中垂線(xiàn)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(chēng)雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)為準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)。    1,4-萬(wàn)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(wàn)向節(jié)  

12、60; 1,2-軸；3-雙聯(lián)叉  圖DC48 雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)工作原理圖      等速萬(wàn)向節(jié)      目前轎車(chē)上常用的等速萬(wàn)向節(jié)為球籠式萬(wàn)向節(jié)，也有采用球叉式萬(wàn)向節(jié)或自由三樞軸萬(wàn)向節(jié)的。     （1）球籠式萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖圖DC49。星形套7以?xún)?nèi)花鍵與主動(dòng)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(yīng)的六條弧形凹槽，形成外滾道。六個(gè)鋼球6分別裝在由六組內(nèi)外滾道所對(duì)出的空間里，并被保持

13、架4限定在同一個(gè)平面內(nèi)。動(dòng)力由主動(dòng)軸1（及星形套）經(jīng)鋼球6傳到球形殼8輸出。    1-主動(dòng)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(wàn)向節(jié)       球籠式萬(wàn)向節(jié)的等速傳動(dòng)原理見(jiàn)圖DC410。外滾道的中心A與內(nèi)滾道的中心B分別位于萬(wàn)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(dòng)和鋼球在外滾道中滾動(dòng)時(shí)，鋼球中心所經(jīng)過(guò)的圓弧半徑是一樣的，圖中鋼球中心所處的C點(diǎn)正是這樣兩個(gè)圓弧的

14、交點(diǎn)，所以有AC=BC。又因?yàn)镃O為AOC與BOC的公共邊，所以可以導(dǎo)出 AOCBOC ，因而AOC=BOC ，也就是說(shuō)當(dāng)主動(dòng)軸與從動(dòng)軸處于任一夾角（當(dāng)然要在一定范圍內(nèi)）時(shí)，C點(diǎn)都處在主動(dòng)與從動(dòng)軸線(xiàn)的夾角平分線(xiàn)上。處在C點(diǎn)的鋼球中心到主動(dòng)軸的距離a和到從動(dòng)軸的距離b必然是一樣的（用類(lèi)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(wàn)向節(jié)的等速傳動(dòng)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(wàn)向節(jié)中心O為球心，并保證六個(gè)鋼球球心所在的平面（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸是以此平面為對(duì)稱(chēng)

15、面的）經(jīng)過(guò)O點(diǎn)。當(dāng)兩軸交角變化時(shí)，保持架可沿內(nèi)外球面滑動(dòng)，這就限定了上下兩鋼球不能向左跑出。    O-萬(wàn)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(wàn)向節(jié)的等速性     球籠式等速萬(wàn)向節(jié)內(nèi)的六個(gè)鋼球全部傳力，承載能力強(qiáng)，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(yīng)用。      O-萬(wàn)向節(jié)中心；A-保持架（球籠）B-保持架內(nèi)球面中心

16、0; 圖DC411伸縮型球籠式萬(wàn)向節(jié)    圖DC412伸縮球籠式等角速萬(wàn)向節(jié)工作原理圖      （2）自由三樞軸等速萬(wàn)向節(jié)      在富康轎車(chē)上，驅(qū)動(dòng)軸采用了自由三樞軸等速萬(wàn)向節(jié)（見(jiàn)圖DC414a）       圖DC414a     這種萬(wàn)向節(jié)包括三個(gè)位于同一平面內(nèi)互成120度的樞軸12-3（見(jiàn)圖DC414b）

17、，它們的軸線(xiàn)交于輸入軸上一點(diǎn)，并且垂直于驅(qū)動(dòng)軸。       圖DC414b     三個(gè)外表面為球面的滾子軸承，分別活套在各樞軸上。     一個(gè)漏斗形軸5，在其筒形部分加工出三個(gè)槽形軌道。三個(gè)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(gè)滾子軸承分別裝入各槽形軌道，可沿軌道滑動(dòng)。     從以上裝配關(guān)系可以看出：每個(gè)外表面為球面的滾子軸承能使其所在樞軸的軸線(xiàn)

18、與相應(yīng)槽形軌道的軸線(xiàn)相交。當(dāng)輸出軸與輸入軸交角為0時(shí)，由于三樞軸的自動(dòng)定心作用，能自動(dòng)使兩軸軸線(xiàn)重合；當(dāng)輸出軸與輸入軸交角不為0時(shí)，因?yàn)榍蛐螡L柱可沿樞軸軸線(xiàn)移動(dòng)，所以它還可以沿各槽形軌道滑動(dòng)。這就保證了輸入軸與輸出軸之間始終可以傳遞動(dòng)力，并且是等速傳動(dòng)（注2）。    1-鎖定三角架；2-橡膠緊固件；3-保護(hù)罩；4-保護(hù)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(wàn)向節(jié)     注2：關(guān)于自由三樞軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)等速性的證明比較復(fù)雜，其證明可見(jiàn)北京理工大學(xué)出版社出版伍德榮等同志譯的“萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸“。&#