工程機(jī)械設(shè)計_吳永平_第二篇工程機(jī)械底盤設(shè)計第六章萬向節(jié)及傳動軸

1、第六章第六章 萬向節(jié)與傳動軸萬向節(jié)與傳動軸1.1.十字軸萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)原理及其設(shè)計十字軸萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)原理及其設(shè)計2.2.等角速萬向節(jié)的類型及其結(jié)構(gòu)原理等角速萬向節(jié)的類型及其結(jié)構(gòu)原理3.3.傳動軸結(jié)構(gòu)及其設(shè)計傳動軸結(jié)構(gòu)及其設(shè)計主要講授內(nèi)容主要講授內(nèi)容（1 1）兩根軸間的距離較遠(yuǎn)，而且相對位置可能變化的時候。）兩根軸間的距離較遠(yuǎn)，而且相對位置可能變化的時候。（2 2）兩根軸間的夾角變化的時候。）兩根軸間的夾角變化的時候。（3 3）為了彌補(bǔ)制造過程中的各種誤差，便于裝配。）為了彌補(bǔ)制造過程中的各種誤差，便于裝配。 萬向傳動裝置主要用于汽車和自行式工程機(jī)械上萬向傳動裝置主要用于汽車和自行式工程機(jī)械上任何

2、任何一對軸線相交且相對位置經(jīng)常變化的轉(zhuǎn)軸之間的動力傳遞一對軸線相交且相對位置經(jīng)常變化的轉(zhuǎn)軸之間的動力傳遞，主要有以下三個方面：主要有以下三個方面：轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋的半軸與驅(qū)動輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋的半軸與驅(qū)動輪第一節(jié)第一節(jié) 十字軸萬向節(jié)十字軸萬向節(jié)一、十字軸萬向節(jié)的構(gòu)造和原理一、十字軸萬向節(jié)的構(gòu)造和原理 1.1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 2 2運(yùn)動學(xué)分析運(yùn)動學(xué)分析 vA2= 2 r cos設(shè)主動軸以角速度設(shè)主動軸以角速度1勻速轉(zhuǎn)動，勻速轉(zhuǎn)動，A點(diǎn)點(diǎn)繞主動叉的速度繞主動叉的速度vA1為為vA1= 1 r 設(shè)從動軸以角速度設(shè)從動軸以角速度 2轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動，A點(diǎn)繞從動叉的速度點(diǎn)繞從動叉的速度vA2為為 vA1= vA2 即cos12

3、cos12在在B B點(diǎn)有點(diǎn)有113cos/113cos/ 當(dāng)兩個十字軸在同一平面時，當(dāng)兩個十字軸在同一平面時，傳動的等角速條件為傳動的等角速條件為：（1 1）主動軸）主動軸1 1與中間軸的夾角與中間軸的夾角a a1 1與從與從動軸動軸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)主動軸、從動軸在同一平面）當(dāng)主動軸、從動軸在同一平面時，中間軸兩端的萬向節(jié)叉應(yīng)該在時，中間軸兩端的萬向節(jié)叉應(yīng)該在同一平面。同一平面。 當(dāng)主動軸、從動軸不在同一平面當(dāng)主動軸、從動軸不在同一平面時，第二條應(yīng)為：時，第二條應(yīng)為：中間軸上和主動中間軸上和主動軸連接的萬向節(jié)叉在中間軸和主動軸連接的萬向節(jié)叉

4、在中間軸和主動軸組成的平面內(nèi)時，中間軸上和從軸組成的平面內(nèi)時，中間軸上和從動軸連接的萬向節(jié)叉在中間軸和從動軸連接的萬向節(jié)叉在中間軸和從動軸組成的平面內(nèi)。動軸組成的平面內(nèi)。232cos232cos3 3動力學(xué)分析動力學(xué)分析 設(shè)主動軸作用于其上的力矩為設(shè)主動軸作用于其上的力矩為M1 1，從動軸作用于其上的力矩為，從動軸作用于其上的力矩為M2 2，如果不計轉(zhuǎn)動時的摩擦損失，則如果不計轉(zhuǎn)動時的摩擦損失，則M11= M22cos12對于圖對于圖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 從動叉承受的附加彎矩。從動叉承受的附加彎矩。對于圖對于圖b b的

5、情況，的情況，主動叉承受的附加彎矩主動叉承受的附加彎矩， M1=M1 tg。 二二 、鉸接式車架萬向節(jié)的布置、鉸接式車架萬向節(jié)的布置 )(3244kjjddPsd三、三、 十字軸的設(shè)計計算十字軸的設(shè)計計算 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、從動軸與中間軸的夾角不可能在任何時候都保證相等；主、從動軸與中間軸的夾角不可能在任何時候都保證相等； 在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋上，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)； 布置上受到車橋空間軸向尺寸的限制。布

6、置上受到車橋空間軸向尺寸的限制。第二節(jié)第二節(jié) 等角速萬向節(jié)等角速萬向節(jié)準(zhǔn)等角速萬向節(jié)準(zhǔn)等角速萬向節(jié)等角速萬向節(jié)等角速萬向節(jié)雙聯(lián)式等角速萬向節(jié)雙聯(lián)式等角速萬向節(jié)三銷式等角速萬向節(jié)三銷式等角速萬向節(jié)球籠式等角速萬向節(jié)球籠式等角速萬向節(jié)球叉式等角速萬向節(jié)球叉式等角速萬向節(jié)一一 雙聯(lián)式等角速萬向節(jié)雙聯(lián)式等角速萬向節(jié) 實(shí)際上是一套傳動軸長度實(shí)際上是一套傳動軸長度縮減至最小的縮減至最小的雙十字軸萬向雙十字軸萬向節(jié)節(jié)等速傳動裝置。等速傳動裝置。 雙聯(lián)叉雙聯(lián)叉相當(dāng)于兩個在同一相當(dāng)于兩個在同一平面上的萬向節(jié)叉。平面上的萬向節(jié)叉。 欲使主動軸和從動軸角速欲使主動軸和從動軸角速度相等，應(yīng)保證度相等，應(yīng)保證雙聯(lián)叉的對

7、雙聯(lián)叉的對稱線平分所連兩軸的夾角稱線平分所連兩軸的夾角。準(zhǔn)等速萬向節(jié)的基本原理：準(zhǔn)等速萬向節(jié)的基本原理：根據(jù)雙萬向節(jié)實(shí)現(xiàn)等速傳動的原根據(jù)雙萬向節(jié)實(shí)現(xiàn)等速傳動的原理而設(shè)計。理而設(shè)計。 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 三銷式等角速萬向節(jié)三銷式等角速萬向節(jié) 雙十字軸萬向節(jié)的另一種形式雙十字軸萬向節(jié)的另一種形式，它將兩個十字軸轉(zhuǎn)化為兩個三銷軸，它將兩個十字軸轉(zhuǎn)化為

8、兩個三銷軸插在一起，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)動橋在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中，較大軸間中，較大軸間夾角的萬向節(jié)夾角的萬向節(jié)可使車輛獲得可使車輛獲得較小的轉(zhuǎn)彎半較小的轉(zhuǎn)彎半徑，提高了車徑，提高了車輛的機(jī)動性。輛的機(jī)動性。三三 、球籠式等角速萬向節(jié)、球籠式等角速萬向節(jié)等速萬向節(jié)的基本原理：等速萬向節(jié)的基本原理：從結(jié)構(gòu)上保證萬向節(jié)在工作過程從結(jié)構(gòu)上保證萬向節(jié)在工作過程中，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、主動軸主動軸星形套（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 球籠式等角速萬向節(jié)設(shè)計要點(diǎn)球籠式等角速萬向節(jié)設(shè)計要點(diǎn) 球籠式等角速萬向節(jié)磨損小，由于工作時同時有六球籠式等角速萬向節(jié)磨損小，由于工作時同時有六個鋼球傳遞動力，故承載能力、壽命較球叉式高，且能個鋼球傳遞動力，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，適用于重型車輛。下傳力，適用于重型車輛。 球籠式萬向節(jié)的失效形式主要是鋼球與接觸滾道表球籠式萬向節(jié)的失效形式主要是鋼球與接觸滾道表面的疲勞點(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，并以此來確定萬向節(jié)的承載能力。力，并以此來確定萬向節(jié)的承載能力。 四四 球叉式等角速萬向節(jié)球叉式等角速萬向節(jié)第三節(jié)第三節(jié) 傳動軸傳動軸22281025.10LdDnK 根據(jù)機(jī)械振動原理，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，所以所以傳動軸一般采用空心鋼管焊接而成傳動軸一般采用空心