傳動(dòng)軸與萬(wàn)向節(jié)

第六章傳動(dòng)軸與萬(wàn)向節(jié)萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸12024/12/8萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置功用：在軸間夾角和軸的相互位置經(jīng)常發(fā)生變化的轉(zhuǎn)軸之間繼續(xù)傳遞動(dòng)力。組成：

萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸中間支承萬(wàn)向節(jié)中間支承主傳動(dòng)軸中間傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)橋萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置工作演示應(yīng)用：1）變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間2）變速器與分動(dòng)器之間3）驅(qū)動(dòng)橋的半軸4）斷開式驅(qū)動(dòng)橋的半軸5）轉(zhuǎn)向軸第一節(jié)萬(wàn)向節(jié)１、連接不同心，有夾角且夾角不斷變化的兩傳動(dòng)軸（裝載機(jī)的變速箱輸出軸與驅(qū)動(dòng)橋輸入軸）（轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋）２、需要傳遞動(dòng)力的兩軸之間的距離較大，且不同軸，可以用兩根傳動(dòng)軸和中間加一萬(wàn)向節(jié)來(lái)連接。３、連接雖然同軸，但由于安裝或工作易變形兩軸（履式推土機(jī)的主離合器與變速箱輸入軸）萬(wàn)向節(jié)作用萬(wàn)向節(jié)類型

彈性萬(wàn)向節(jié)：依靠彈性元件的彈性變形來(lái)適應(yīng)兩傳動(dòng)軸夾角的變化。變形量有限，一般只用在交角不大于50的萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)中，工程機(jī)械上很少用。剛性萬(wàn)向節(jié)：十字軸萬(wàn)向節(jié)（不等角速萬(wàn)向節(jié)）交角一般為150～200等角速萬(wàn)向節(jié)：球叉式、球籠式、三銷軸式等

一、十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)十字軸萬(wàn)向節(jié)叉軸承蓋萬(wàn)向節(jié)叉滾針軸承十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)2）變速器與分動(dòng)器之間當(dāng)兩軸夾角α和ω1為常數(shù)時(shí)，傳動(dòng)比不為常數(shù)，而是在cosα～1/cosα間作周期性的變化。②、可以避免單個(gè)萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的不等速性鉸接式車架萬(wàn)向節(jié)的布置（１）結(jié)構(gòu)：在主動(dòng)軸和從動(dòng)軸間加一中間傳動(dòng)軸，用2個(gè)萬(wàn)向節(jié)連接實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞當(dāng)兩軸夾角α和ω1為常數(shù)時(shí)，傳動(dòng)比不為常數(shù)，而是在cosα～1/cosα間作周期性的變化。vA=w1r=w2rcosa鉸接式車架萬(wàn)向節(jié)的布置等角速萬(wàn)向節(jié)：球叉式、球籠式、三銷軸式等在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使傳動(dòng)軸的最大轉(zhuǎn)速nmaxl當(dāng)β1=90°時(shí)，β1=β2=90°剛性萬(wàn)向節(jié)：十字軸萬(wàn)向節(jié)（不等角速萬(wàn)向節(jié)）交角一般為150～200特點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)主從動(dòng)軸的瞬時(shí)傳動(dòng)比始終為1vA=w1r=w2rcosa當(dāng)β1=180°時(shí)，β1=β2=180°，兩軸都轉(zhuǎn)過(guò)半周；十字軸潤(rùn)滑油道油封油封擋盤注油嘴采用橡膠油封，當(dāng)十字軸內(nèi)腔油壓過(guò)大時(shí)，多余的潤(rùn)滑油會(huì)從橡膠油封內(nèi)圓表面與軸頸接觸處溢出。十字軸萬(wàn)向節(jié)運(yùn)動(dòng)分析如圖所示：設(shè)原動(dòng)軸P1的叉面與紙面垂直，從動(dòng)軸P2的叉面在紙面內(nèi)；P1的角速ω1不變，P2在此位置的角速度為ω2′，兩軸的夾角為α；則當(dāng)十字軸與P2軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A點(diǎn)的速度UA=ω2′r則當(dāng)十字軸與P1軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A點(diǎn)的速度UA=ω1rcosαA點(diǎn)的線速度只能有一個(gè)，即ω2′=ω1cosα當(dāng)兩軸轉(zhuǎn)過(guò)900時(shí)，P1軸的叉面在紙面內(nèi)，P2軸的叉面與紙面垂直，設(shè)此時(shí)P2軸的角速度為ω2″，取B點(diǎn)研究：UB=ω1r=ω2″rcosα即ω2″=ω1/cosαω1cosα≤ω2≤ω1/cosα；再轉(zhuǎn)過(guò)900，P2軸的速度從ω2″變?yōu)棣?′

，即P2的角速度為ω2在ω2′～ω2″之間變化；傳動(dòng)比為I=ω1/ω2=1/cosα～cosα繪出ω2/ω1隨主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角β1的函數(shù)曲線一、十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)空心、壁厚均勻的鋼管。P1的角速ω1不變，P2在此位置的角速度為ω2′，兩軸的夾角為α；剛性萬(wàn)向節(jié)：十字軸萬(wàn)向節(jié)（不等角速萬(wàn)向節(jié)）交角一般為150～200主、從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速是相同的，即平均速度相同。簡(jiǎn)述十字軸萬(wàn)向節(jié)的不等速性及等速性？如圖所示：設(shè)原動(dòng)軸P1的叉面與紙面垂直，從動(dòng)軸P2的叉面在紙面內(nèi)；則當(dāng)十字軸與P1軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A點(diǎn)的速度UA=ω1rcosα2）變速器與分動(dòng)器之間外滾道中心A與內(nèi)滾道中心B分別位于萬(wàn)向節(jié)中心O的兩側(cè)，且到O點(diǎn)的距離相等。當(dāng)90°＜β1＜180°時(shí)，①、可以布置不相交的轉(zhuǎn)軸（平行、交叉）在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使傳動(dòng)軸的最大轉(zhuǎn)速nmaxl再轉(zhuǎn)過(guò)900，P2軸的速度從ω2″變?yōu)棣?′，即P2的角速度為ω2在ω2′～ω2″之間變化；當(dāng)0°＜β1＜90°時(shí)，繪出β1－β2隨主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角β1的變化曲線如下：

β1β1－β2180°α=10°0°90°當(dāng)β1=0°時(shí)，β1－β2=0當(dāng)0°＜β1＜90°時(shí)，β1－β2＜0，從動(dòng)軸相對(duì)主動(dòng)軸超前當(dāng)β1=90°時(shí)，β1=β2=90°當(dāng)90°＜β1＜180°時(shí)，β1－β2＞0，主動(dòng)軸相對(duì)從動(dòng)軸超前當(dāng)β1=180°時(shí)，β1=β2=180°，兩軸都轉(zhuǎn)過(guò)半周；同樣，后半周情況相同β1β1－β290°180°結(jié)論（單個(gè)十字軸萬(wàn)向節(jié)）當(dāng)兩軸夾角α和ω1為常數(shù)時(shí)，傳動(dòng)比不為常數(shù)，而是在cosα～1/cosα間作周期性的變化。即從動(dòng)軸一周中的角速度不均勻，是瞬時(shí)變化的（不等速性）。主、從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速是相同的，即平均速度相同。（等速性）不等速性，將使從動(dòng)軸和與從動(dòng)軸相連的傳動(dòng)部件產(chǎn)生角加速度，從而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，不利于勻速行駛，使用壽命縮短雙萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)（１）

結(jié)構(gòu)：在主動(dòng)軸和從動(dòng)軸間加一中間傳動(dòng)軸，用2個(gè)萬(wàn)向節(jié)連接實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞（2）雙萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)作用、特點(diǎn)①、可以布置不相交的轉(zhuǎn)軸（平行、交叉）②、可以避免單個(gè)萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的不等速性特點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)主從動(dòng)軸的瞬時(shí)傳動(dòng)比始終為1（3）雙萬(wàn)向節(jié)實(shí)現(xiàn)等速傳動(dòng)的布置要求①、主動(dòng)軸、從動(dòng)軸與中間軸的夾角α1=α2②、中間傳動(dòng)軸兩端的萬(wàn)向節(jié)叉應(yīng)在同一平面內(nèi)③、應(yīng)盡量減小α1、α2，最大α角可為30°；在實(shí)際使用中，α1不可能始終等于α2，只是近似相等，對(duì)單個(gè)萬(wàn)向節(jié)而言，仍有不等速性用萬(wàn)向節(jié)實(shí)現(xiàn)兩軸間等角速度傳動(dòng)條件采用雙萬(wàn)向節(jié)第一萬(wàn)向節(jié)兩軸間夾角a1與第二萬(wàn)向節(jié)兩軸間夾角a2相等。第一萬(wàn)向節(jié)從動(dòng)叉與第二萬(wàn)向節(jié)主動(dòng)叉處于同一平面內(nèi)。鉸接式車架雙萬(wàn)向節(jié)的布置鉸接式車架萬(wàn)向節(jié)的布置要實(shí)現(xiàn)等速傳動(dòng)的條件：（1）、使用雙萬(wàn)向節(jié)（2）、車架鉸點(diǎn)O布置在縱向中心線上（3）、兩萬(wàn)向節(jié)鉸點(diǎn)與O點(diǎn)的距離應(yīng)相等三萬(wàn)向節(jié)、雙傳動(dòng)軸傳動(dòng)

二、等速萬(wàn)向節(jié)原理：傳力點(diǎn)永遠(yuǎn)位于兩軸交點(diǎn)O的平分面上等角速萬(wàn)向節(jié)類型

球叉式等角速萬(wàn)向節(jié)球籠式等角速萬(wàn)向節(jié)三銷軸式等角速萬(wàn)向節(jié)

繪出ω2/ω1隨主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角β1的函數(shù)曲線vA=w1r=w2rcosa§6-2傳動(dòng)軸等角速萬(wàn)向節(jié)：球叉式、球籠式、三銷軸式等0mm）（只傳遞扭矩）采用均質(zhì)、輕型材料，常用鋼板卷制對(duì)焊而成（因轉(zhuǎn)速高，離心力大，扭振較大）原理：傳力點(diǎn)永遠(yuǎn)位于兩軸交點(diǎn)O的平分面上伸縮節(jié)：其長(zhǎng)度可隨行駛狀況而變。當(dāng)兩軸轉(zhuǎn)過(guò)900時(shí)，P1軸的叉面在紙面內(nèi)，P2軸的叉面與紙面垂直，設(shè)此時(shí)P2軸的角速度為ω2″，取B點(diǎn)研究：當(dāng)β1=180°時(shí)，β1=β2=180°，兩軸都轉(zhuǎn)過(guò)半周；簡(jiǎn)述十字軸萬(wàn)向節(jié)的不等速性及等速性？D—傳動(dòng)軸外徑cm③、應(yīng)盡量減小α1、α2，最大α角可為30°；繪出β1－β2隨主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角β1的變化曲線如下：變形量有限，一般只用在交角不大于50的萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)中，工程機(jī)械上很少用?？招?、壁厚均勻的鋼管。1、球籠式等速萬(wàn)向節(jié)鋼球主動(dòng)軸星形套（內(nèi)滾道）球形殼（外滾道）外罩球籠（保持架）球籠式萬(wàn)向節(jié)的等速性外滾道中心A與內(nèi)滾道中心B分別位于萬(wàn)向節(jié)中心O的兩側(cè)，且到O點(diǎn)的距離相等。星形套內(nèi)滾道球籠（保持架）球形殼（外滾道）球滾動(dòng)時(shí)，同時(shí)以A、B為球心滾動(dòng)，所以CA=CB主、從動(dòng)軸夾角平分面球籠式萬(wàn)向節(jié)特點(diǎn)：承載能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊，拆裝方便，兩軸最大交角為42°特點(diǎn)：允許相鄰兩軸有較大的交角，提高機(jī)動(dòng)性；但所占空間較大。三銷軸主動(dòng)偏心軸叉從動(dòng)偏心軸叉止推墊片軸承座叉孔中心線與叉軸中心線垂直但不相交§6-2傳

動(dòng)

軸

一、作用：傳遞扭矩，一般不承受彎矩。二、結(jié)構(gòu)功用：在軸間夾角和軸的相互位置經(jīng)常發(fā)生變化的轉(zhuǎn)軸之間繼續(xù)傳遞動(dòng)力。vA=w1r=w2rcosa（2）雙萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)作用、特點(diǎn)特點(diǎn)：允許相鄰兩軸有較大的交角，提高機(jī)動(dòng)性；用萬(wàn)向節(jié)實(shí)現(xiàn)兩軸間等角速度傳動(dòng)條件2）變速器與分動(dòng)器之間一、十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)再轉(zhuǎn)過(guò)900，P2軸的速度從ω2″變?yōu)棣?′，即P2的角速度為ω2在ω2′～ω2″之間變化；由此可知，同樣外徑的軸，空心軸比實(shí)心軸的nl要大。用萬(wàn)向節(jié)實(shí)現(xiàn)兩軸間等角速度傳動(dòng)條件UB=ω1r=ω2″rcosα即ω2″=ω1/cosα①、可以布置不相交的轉(zhuǎn)軸（平行、交叉）等角速萬(wàn)向節(jié)：球叉式、球籠式、三銷軸式等設(shè)軸為等截面：用nl表示臨界轉(zhuǎn)速，則有當(dāng)兩軸轉(zhuǎn)過(guò)900時(shí)，P1軸的叉面在紙面內(nèi)，P2軸的叉面與紙面垂直，設(shè)此時(shí)P2軸的角速度為ω2″，取B點(diǎn)研究：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：空心、壁厚均勻的鋼管。（1.5~4.0mm）（只傳遞扭矩）采用均質(zhì)、輕型材料，常用鋼板卷制對(duì)焊而成（因轉(zhuǎn)速高，離心力大，扭振較大）伸縮節(jié)：其長(zhǎng)度可隨行駛狀況而變。傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度要求能變化（常用滑動(dòng)叉和花鍵連接兩段傳動(dòng)軸，花鍵的長(zhǎng)度應(yīng)能保證傳動(dòng)軸在各種工況下既不會(huì)脫開，也不會(huì)卡死，為減小磨損，產(chǎn)生空隙振動(dòng)，現(xiàn)多用滾動(dòng)花鍵代替滑動(dòng)花鍵）安裝：注意安裝標(biāo)記，滿足動(dòng)平衡要求。三、

傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速

兩端連接萬(wàn)向節(jié)的傳動(dòng)軸可看成兩端自由支承的軸。當(dāng)由于質(zhì)量不均、受自重影響等原因時(shí)，軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)在離心力的作用下會(huì)產(chǎn)生橫向彎曲振動(dòng)。當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速等于其彎曲自振頻率時(shí)，出現(xiàn)共振，使軸的撓度急劇增大甚至折斷，把軸的這一轉(zhuǎn)速，稱為臨界轉(zhuǎn)速。設(shè)軸為等截面：用nl表示臨界轉(zhuǎn)速，則有D—傳動(dòng)軸外徑cmd—傳動(dòng)軸內(nèi)徑cmL—支承長(zhǎng)度cm，一般取兩萬(wàn)向節(jié)中心距離由此可知，同樣外徑的軸，空心軸比實(shí)心軸的nl要大。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使傳動(dòng)軸的最大轉(zhuǎn)速nmaxl習(xí)

題