工程機(jī)械設(shè)計(jì)_吳永平_第二篇工程機(jī)械底盤(pán)設(shè)計(jì)第六章萬(wàn)向節(jié)及傳動(dòng)軸

1、第六章第六章 萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸1.1.十字軸萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)原理及其設(shè)計(jì)十字軸萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)原理及其設(shè)計(jì)2.2.等角速萬(wàn)向節(jié)的類(lèi)型及其結(jié)構(gòu)原理等角速萬(wàn)向節(jié)的類(lèi)型及其結(jié)構(gòu)原理3.3.傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)主要講授內(nèi)容主要講授內(nèi)容（1 1）兩根軸間的距離較遠(yuǎn)，而且相對(duì)位置可能變化的時(shí)候。）兩根軸間的距離較遠(yuǎn)，而且相對(duì)位置可能變化的時(shí)候。（2 2）兩根軸間的夾角變化的時(shí)候。）兩根軸間的夾角變化的時(shí)候。（3 3）為了彌補(bǔ)制造過(guò)程中的各種誤差，便于裝配。）為了彌補(bǔ)制造過(guò)程中的各種誤差，便于裝配。 萬(wàn)向傳動(dòng)裝置主要用于汽車(chē)和自行式工程機(jī)械上萬(wàn)向傳動(dòng)裝置主要用于汽車(chē)和自行式工程機(jī)械上任何

2、任何一對(duì)軸線相交且相對(duì)位置經(jīng)常變化的轉(zhuǎn)軸之間的動(dòng)力傳遞一對(duì)軸線相交且相對(duì)位置經(jīng)常變化的轉(zhuǎn)軸之間的動(dòng)力傳遞，主要有以下三個(gè)方面：主要有以下三個(gè)方面：轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的半軸與驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的半軸與驅(qū)動(dòng)輪第一節(jié)第一節(jié) 十字軸萬(wàn)向節(jié)十字軸萬(wàn)向節(jié)一、十字軸萬(wàn)向節(jié)的構(gòu)造和原理一、十字軸萬(wàn)向節(jié)的構(gòu)造和原理 1.1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 2 2運(yùn)動(dòng)學(xué)分析運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 vA2= 2 r cos設(shè)主動(dòng)軸以角速度設(shè)主動(dòng)軸以角速度1勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，A點(diǎn)點(diǎn)繞主動(dòng)叉的速度繞主動(dòng)叉的速度vA1為為vA1= 1 r 設(shè)從動(dòng)軸以角速度設(shè)從動(dòng)軸以角速度 2轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)，A點(diǎn)繞從動(dòng)叉的速度點(diǎn)繞從動(dòng)叉的速度vA2為為 vA1= vA2 即cos12

3、cos12在在B B點(diǎn)有點(diǎn)有113cos/113cos/ 當(dāng)兩個(gè)十字軸在同一平面時(shí)，當(dāng)兩個(gè)十字軸在同一平面時(shí)，傳動(dòng)的等角速條件為傳動(dòng)的等角速條件為：（1 1）主動(dòng)軸）主動(dòng)軸1 1與中間軸的夾角與中間軸的夾角a a1 1與從與從動(dòng)軸動(dòng)軸2 2與中間軸的夾角與中間軸的夾角a a2 2相等；相等；（2 2）當(dāng)主動(dòng)軸、從動(dòng)軸在同一平面）當(dāng)主動(dòng)軸、從動(dòng)軸在同一平面時(shí)，中間軸兩端的萬(wàn)向節(jié)叉應(yīng)該在時(shí)，中間軸兩端的萬(wàn)向節(jié)叉應(yīng)該在同一平面。同一平面。 當(dāng)主動(dòng)軸、從動(dòng)軸不在同一平面當(dāng)主動(dòng)軸、從動(dòng)軸不在同一平面時(shí)，第二條應(yīng)為：時(shí)，第二條應(yīng)為：中間軸上和主動(dòng)中間軸上和主動(dòng)軸連接的萬(wàn)向節(jié)叉在中間軸和主動(dòng)軸連接的萬(wàn)向節(jié)叉

4、在中間軸和主動(dòng)軸組成的平面內(nèi)時(shí)，中間軸上和從軸組成的平面內(nèi)時(shí)，中間軸上和從動(dòng)軸連接的萬(wàn)向節(jié)叉在中間軸和從動(dòng)軸連接的萬(wàn)向節(jié)叉在中間軸和從動(dòng)軸組成的平面內(nèi)。動(dòng)軸組成的平面內(nèi)。232cos232cos3 3動(dòng)力學(xué)分析動(dòng)力學(xué)分析 設(shè)主動(dòng)軸作用于其上的力矩為設(shè)主動(dòng)軸作用于其上的力矩為M1 1，從動(dòng)軸作用于其上的力矩為，從動(dòng)軸作用于其上的力矩為M2 2，如果不計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦損失，則如果不計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦損失，則M11= M22cos12對(duì)于圖對(duì)于圖a a的情況，由的情況，由 M2= M 1 cos附加彎矩附加彎矩M2 有有 M2=M1 sin 從動(dòng)叉承受的附加彎矩。從動(dòng)叉承受的附加彎矩。對(duì)于圖對(duì)于圖b b的

5、情況，的情況，主動(dòng)叉承受的附加彎矩主動(dòng)叉承受的附加彎矩， M1=M1 tg。 二二 、鉸接式車(chē)架萬(wàn)向節(jié)的布置、鉸接式車(chē)架萬(wàn)向節(jié)的布置 )(3244kjjddPsd三、三、 十字軸的設(shè)計(jì)計(jì)算十字軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 軸頸彎曲強(qiáng)度軸頸彎曲強(qiáng)度滾針接觸強(qiáng)度滾針接觸強(qiáng)度czjclQdd)11(3 .272Pmax=P/cos P滾針軸承的承載能力滾針軸承的承載能力 主、從動(dòng)軸與中間軸的夾角不可能在任何時(shí)候都保證相等；主、從動(dòng)軸與中間軸的夾角不可能在任何時(shí)候都保證相等； 在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋上，與轉(zhuǎn)向輪所要求的大偏轉(zhuǎn)角度不相適應(yīng)；在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋上，與轉(zhuǎn)向輪所要求的大偏轉(zhuǎn)角度不相適應(yīng)； 布置上受到車(chē)橋空間軸向尺寸的限制。布

6、置上受到車(chē)橋空間軸向尺寸的限制。第二節(jié)第二節(jié) 等角速萬(wàn)向節(jié)等角速萬(wàn)向節(jié)準(zhǔn)等角速萬(wàn)向節(jié)準(zhǔn)等角速萬(wàn)向節(jié)等角速萬(wàn)向節(jié)等角速萬(wàn)向節(jié)雙聯(lián)式等角速萬(wàn)向節(jié)雙聯(lián)式等角速萬(wàn)向節(jié)三銷(xiāo)式等角速萬(wàn)向節(jié)三銷(xiāo)式等角速萬(wàn)向節(jié)球籠式等角速萬(wàn)向節(jié)球籠式等角速萬(wàn)向節(jié)球叉式等角速萬(wàn)向節(jié)球叉式等角速萬(wàn)向節(jié)一一 雙聯(lián)式等角速萬(wàn)向節(jié)雙聯(lián)式等角速萬(wàn)向節(jié) 實(shí)際上是一套傳動(dòng)軸長(zhǎng)度實(shí)際上是一套傳動(dòng)軸長(zhǎng)度縮減至最小的縮減至最小的雙十字軸萬(wàn)向雙十字軸萬(wàn)向節(jié)節(jié)等速傳動(dòng)裝置。等速傳動(dòng)裝置。 雙聯(lián)叉雙聯(lián)叉相當(dāng)于兩個(gè)在同一相當(dāng)于兩個(gè)在同一平面上的萬(wàn)向節(jié)叉。平面上的萬(wàn)向節(jié)叉。 欲使主動(dòng)軸和從動(dòng)軸角速欲使主動(dòng)軸和從動(dòng)軸角速度相等，應(yīng)保證度相等，應(yīng)保證雙聯(lián)叉的對(duì)

7、雙聯(lián)叉的對(duì)稱(chēng)線平分所連兩軸的夾角稱(chēng)線平分所連兩軸的夾角。準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)的基本原理：準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)的基本原理：根據(jù)雙萬(wàn)向節(jié)實(shí)現(xiàn)等速傳動(dòng)的原根據(jù)雙萬(wàn)向節(jié)實(shí)現(xiàn)等速傳動(dòng)的原理而設(shè)計(jì)。理而設(shè)計(jì)。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：允許較大的軸間夾角，允許較大的軸間夾角， 工作可靠，制造方便；工作可靠，制造方便； 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：外形尺寸大，結(jié)構(gòu)復(fù)外形尺寸大，結(jié)構(gòu)復(fù) 雜，非完全等速。雜，非完全等速。 球頭與球座的中球頭與球座的中心與十字軸中心的連心與十字軸中心的連線中點(diǎn)重合。線中點(diǎn)重合。二二 三銷(xiāo)式等角速萬(wàn)向節(jié)三銷(xiāo)式等角速萬(wàn)向節(jié) 雙十字軸萬(wàn)向節(jié)的另一種形式雙十字軸萬(wàn)向節(jié)的另一種形式，它將兩個(gè)十字軸轉(zhuǎn)化為兩個(gè)三銷(xiāo)軸，它將兩個(gè)十字軸轉(zhuǎn)化為

8、兩個(gè)三銷(xiāo)軸插在一起，取消了中間架。輸入叉和輸出叉變成了偏心軸叉。插在一起，取消了中間架。輸入叉和輸出叉變成了偏心軸叉。 最大的特點(diǎn)是最大的特點(diǎn)是允許相鄰兩軸有較大的交角允許相鄰兩軸有較大的交角。在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中，較大軸間中，較大軸間夾角的萬(wàn)向節(jié)夾角的萬(wàn)向節(jié)可使車(chē)輛獲得可使車(chē)輛獲得較小的轉(zhuǎn)彎半較小的轉(zhuǎn)彎半徑，提高了車(chē)徑，提高了車(chē)輛的機(jī)動(dòng)性。輛的機(jī)動(dòng)性。三三 、球籠式等角速萬(wàn)向節(jié)、球籠式等角速萬(wàn)向節(jié)等速萬(wàn)向節(jié)的基本原理：等速萬(wàn)向節(jié)的基本原理：從結(jié)構(gòu)上保證萬(wàn)向節(jié)在工作過(guò)程從結(jié)構(gòu)上保證萬(wàn)向節(jié)在工作過(guò)程中，其傳力點(diǎn)永遠(yuǎn)位于兩軸交點(diǎn)的平分面上。中，其傳力點(diǎn)永遠(yuǎn)位于兩軸交點(diǎn)的平分面上。傳力球傳力球

9、主動(dòng)軸主動(dòng)軸星形套（內(nèi)滾道）星形套（內(nèi)滾道）球籠（保持架）球籠（保持架）球形殼球形殼（外滾道）（外滾道）外罩外罩COBCOA 球籠式等角速萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)要點(diǎn)球籠式等角速萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 球籠式等角速萬(wàn)向節(jié)磨損小，由于工作時(shí)同時(shí)有六球籠式等角速萬(wàn)向節(jié)磨損小，由于工作時(shí)同時(shí)有六個(gè)鋼球傳遞動(dòng)力，故承載能力、壽命較球叉式高，且能個(gè)鋼球傳遞動(dòng)力，故承載能力、壽命較球叉式高，且能在夾角在夾角35350 042420 0下傳力，適用于重型車(chē)輛。下傳力，適用于重型車(chē)輛。 球籠式萬(wàn)向節(jié)的失效形式主要是鋼球與接觸滾道表球籠式萬(wàn)向節(jié)的失效形式主要是鋼球與接觸滾道表面的疲勞點(diǎn)蝕。應(yīng)控制鋼球與星形套滾道表面的接觸應(yīng)面的疲勞點(diǎn)蝕。應(yīng)控制鋼球與星形套滾道表面的接觸應(yīng)力，并以此來(lái)確定萬(wàn)向節(jié)的承載能力。力，并以此來(lái)確定萬(wàn)向節(jié)的承載能力。 四四 球叉式等角速萬(wàn)向節(jié)球叉式等角速萬(wàn)向節(jié)第三節(jié)第三節(jié) 傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸22281025.10LdDnK 根據(jù)機(jī)械振動(dòng)原理，兩端鉸接、等截面空心圓軸的臨界轉(zhuǎn)速為根據(jù)機(jī)械振動(dòng)原理，兩端鉸接、等截面空心圓軸的臨界轉(zhuǎn)速為 在外徑在外徑D不變的條件下，內(nèi)徑不變的條件下，內(nèi)徑d越大越大nK值越大，而且空心軸的重量輕，值越大，而且空心軸的重量輕，所以所以傳動(dòng)軸一般采用空心鋼管焊接而成傳動(dòng)軸一般采用空心