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第五章 万向传动装置 MSE 120 - 1999 教学目标 41. 万向传动装置的功用及组成。 42. 能够正确认识常见的万向节的结构特点。 43. 能够正确认识传动轴的结构特点。 MSE 120 - 1999 教学内容 4第一节 万向传动装置概述 4第二节 万向节 4第三节 传动和中间支撑轴 MSE 120 - 1999 第一节 概 述 4功用 由于总体布置上的需要，在工程机械传动装置中 都装有万向传动装置。其功用主要适用于两轴不同心 或有一定夹角的轴间，以及工作中相对位置不断变化 的两轴间传递动力。 MSE 120 - 1999 应用实例 MSE 120 - 1999 应用实例一 4变速器与驱动桥之间 MSE 120 - 1999 应用实例二 4变速器与分动器，分动器与驱动桥之间 MSE 120 - 1999 应用实例三 4转向驱动桥的内、外半轴之间 MSE 120 - 1999 应用实例四 4断开式驱动桥的半轴之间 MSE 120 - 1999 应用实例五 4转向机构中的转向轴与转向器之间 MSE 120 - 1999 万向传动装置的组成 4组成 万向传动装置一般由万向节和传动轴组成。 MSE 120 - 1999 第二节 万向节 4一、万向节的分类 万向节是实现变角度动力传递的机件，用于需要改 变传动轴线方向的地方。按万向节在扭转方向上是否 有明显的弹性可分为刚性万向节和挠性万向节两类。 刚性万向节 不等速万向节 等速万向节 准等速万向节 十字轴式 三销轴式、双联式 球叉式、球笼式 MSE 120 - 1999 不等角速万向节 4下图为普通十字轴式刚性万向节，普通十字刚性万向 节一般由一个十字轴，两个万向节叉和四个滚针轴承 组成。 MSE 120 - 1999 不等角速万向节 结构特点:1、轴承定位2、盖板3、挡圈式 MSE 120 - 1999 不等角速万向节 1-轴承盖；2、6-万向节叉；3-油嘴；4-十字轴； 5-安全阀；7-油封；8-滚针；9-套筒 十字轴式刚性万向节 MSE 120 - 1999 不等角速万向节 轴承润滑 油嘴 十字轴中空 轴端凹槽 密封装置 油封 十字轴润滑油道及密封装置 1-油封挡盘；2-油封；3-油封座；4-注油嘴 MSE 120 - 1999 普通十字轴万向节传动特性分析 主动叉在垂直位置， 十字轴平面与主动轴 垂直时的情况如图a所 示；主动叉在水平位 置，十字轴平面与从 动轴垂直时的情况如 图b所示；普通十字 轴万向节传动的不等 速性，将使从动轴及 与它相连的传动件产 生扭动，从而产生附 加的反复载荷。 MSE 120 - 1999 准等角速万向节 准等角速万向节 双联式等角速万向节 三销式等角速万向节 MSE 120 - 1999 双联式等角速万向节 在万向节6的内端有球头，在万向节叉1内端则压配有导向套2，球 碗放于导向套内，被弹簧压向球头。在两轴交角为0时，球头与球 碗的中心与两十字轴中心O1、O2的连线中点重合，当万向节叉6相 对万向节叉1在一定角度范围内摆动时，如果球头与球碗的中心能 沿两十字轴中心连线的中垂线移动，就能够满足a1=a2的条件。 双联式等角速万向节 1、5轴 2复式叉 3十字轴 4球销 MSE 120 - 1999 双联式等角速万向节 实际上是一套传动轴长度 缩减至最小的双十字轴万向 节等速传动装置。 双联叉相当于两个在同一 平面上的万向节叉。 欲使主动轴和从动轴角速 度相等，应保证双联叉的对 称线平分所连两轴的夹角。 MSE 120 - 1999 三销式等角速万向节 双十字轴万向节的另一种形式，它将两个十字轴转化 为两个三销轴插在一起，取消了中间架。输入叉和输 出叉变成了偏心轴叉。 最大的特点是允许相邻两轴有较大的交角。 三销式等角速万向节 1主动叉2、4三销轴 3从动叉 5卡环 6轴承座 7衬套 8垫圈 9罩 10止推垫片 MSE 120 - 1999 4三销式等角速万向节的结构与工作原理图。它也是把普通双万 向节的中间轴尽量缩短而实现等角速传动的。它主要由2个偏心 轴叉1、3，2个三销轴2、4和6个轴承及密封件等组成。主、从 动轴叉分别与转向驱动桥的内、外半轴制成一体，叉孔中心线 与轴中心线互相垂直但不相交，即空间垂直（故称为偏心轴叉 ），两叉由2个三销轴连接。三销轴的大端有一穿通的轴承孔， 其中心线与小端轴颈中心线相重合，靠近大端两侧有两轴颈， 其中线与小端轴颈中心线垂直并相交。装配时每一偏心轴叉的 两叉孔与1个三销轴的大端两轴颈配合，而后2个三销轴的小端 轴颈相互插入对方的大端轴承孔内。 4三销式等角速万向节的主要优点是允许相邻两轴的交角较大（ 可达45度），使转向驱动桥有较大的转向角，从而使轮式车辆 获得较小的转弯半径，提高了车辆的机动性，其缺点是外形尺 寸较大。 三销式等角速万向节 MSE 120 - 1999 等角速万向节 等角速万向节 球叉式等角速万向节 球笼式等角速万向节 MSE 120 - 1999 等角速万向节 等速万向节的基本原理：从结构上保证万向节在工作过程 中，其传力点永远位于两轴交点的平分面上。 MSE 120 - 1999 球叉式等角速万向节 球叉式等角速万向节 1中心钢球 2传动钢球 3主动叉 4从动叉 5定位销 6锁止销 7半轴 8半轴花键 主动叉3与从动叉4分别与内外半轴制成一体。在主、从动叉上各有4个曲面凹槽，组 合后形成2个相交的环形槽，作为传动钢球2的滚道。4个传动钢球放在槽中，钢球1（ 又称分度球）放在两叉中心的凹槽内起定心作用。为能较顺利地将第4个传动钢球装 入凹槽内，在中心钢球上铣出一个凹面，凹面中央有一深孔。组装时先将定位销5装 入从动叉内，放入中心钢球，然后在两球叉槽内陆续放入3个传动钢球，再将中心钢 球的凹面对准未放钢球的凹槽，以便放入第4个传动钢球。而后再将中心钢球的孔对 准从动叉孔，提起从动叉，使定位销插入球孔内， MSE 120 - 1999 球叉式等角速万向节 最后将锁止销6插入从动叉上与定位销垂直的孔中，以限制定位销轴向移动，保证中 心钢球的正确位置。这种结构的等角速条件是主动叉和从动叉凹槽的中心线是以O1和 O2为圆心的两个半径相等的圆，而圆心O1和O2与万向节中心O的距离相等。因此， 在主动轴和从动轴处于任何情况下都可保证传动钢球位于两圆的交点上，即所有传动 钢球都位于此交角平分面上，因而保证了等角速传动。这种万向节在工作时只有2个 钢球参与传力，反转时是另外2个钢球参与传力。因此，钢球与曲面凹槽之间的压力 较大，容易磨损，并且使用中钢球有脱落的可能，曲面凹槽加式也较复杂。其优点是 结构紧凑，允许相邻两轴交角较大（32-33度）。 MSE 120 - 1999 球笼式等角速万向节 MSE 120 - 1999 球笼式等角速万向节 MSE 120 - 1999 球笼式万向节结构 1-主动轴 2-保持架（球笼）3-钢球 4-星形套 （内滚道）5-球形壳（外滚道） O：万向节中心 A：外滚道中心 B：内滚道中心 C：钢球中心 a:两轴夹角（指钝角） 球笼式等角速万向节 MSE 120 - 1999 挠性万向节 挠性万向节由橡 胶将主动轴交叉 连接而成，依靠 橡胶件的弹性变 形来实现小角度 夹角（3度-5度） 和微小轴向位移 的万向传动。它 具有结构简单、 无需润滑、能吸 收传动系中的冲 击载荷和衰减扭 转振动等特点。 1-连接螺栓；2-橡胶件；3-中心钢球； 4-黄油嘴；5-传动凸缘；6-球座 MSE 120 - 1999 第三节 传动轴和中间支撑 传动轴是万向传动装置的另一组成部分，由于它所连接 的两部件间的距离长，自身的转速高，并且所连接的两 部件间相对位置经常变化。因此，要求传动轴的工作长 度也能相应地变化，刚度大，动平衡精度高，以保证动 力的正常传递。 1-盖子；2-盖板；3-盖垫4-万向节叉5-加油嘴6- 伸缩套7-滑动花键槽8-油封9-油封盖10-传动轴管 MSE 120 - 1999 传动轴的特点 41、广泛采用空心传动轴。可具有较大的刚度，并且质量小，节约钢材。 42、传动轴的质量要分布均匀。因传动轴转速较高，为避免离心力作用而引起剧烈 的振动，通常用钢板卷制对焊成形（无缝钢管壁厚不易保证均匀，故通常不采用 ），与万向节装配后进行动平衡试验，用焊平衡片4的办法，提高其动平衡精度， 然后在万向节叉和传动轴上刻上记号，以便拆装时保持两者原来的相对位置，即 保持其动平衡精度。 43、传动轴的一端焊有实花键轴，以实现传动轴的伸缩。花键长度使传动轴在各种 工作情况下既不脱开，又不顶死。为了润滑花键，通过油嘴定期地注入润滑油， 用油封盖密封。为了便于加注润滑油，传动轴及十字轴上的油嘴应在同一平面上 。传动轴花键处需加一防尘套。防尘套上的两个卡箍的开口销位置应相隔180度， 以保证传动轴运转平稳。 MSE 120 - 1999 传动轴的特点 44、传动轴分成两根或三根短轴，中 间加支承点。有的工程机械，变速 器到驱动桥之间距离较长，如果用 一根传动轴，因其过长容易引起剧 烈振动。为此，传动轴分成两根或 三根短轴，中间加支承点，把中间 支承由支架10和滚动轴承8等组成， 支架固定在车架上，轴承装在支架 内，轴承与支架之间有一橡胶垫环7 。当车辆行驶中发生颠簸时，利用 橡胶垫环的弹性变形作用，使中间 传动轴的转动不受车架变形的影响 。CA1091型传动轴分为两节，设一 中间支承。其目的是减小后传动轴 的长度，增加传动轴的扭转刚度， 使传动轴工作更平稳。另外，也是 为了改善变速器第二轴后轴承的负 荷。因为当后轮跳动时，传动轴就 以第一个万向节为跳动支点，使第 一个万向节受到轴向及径向负荷， 并传给变速器第二轴承。由于传动 轴中有伸缩节，所以轴向负荷减小 ，采用传动轴中间支承以承受径向 负荷，从而改善了变速器第二轴后 轴承的工作条件。 传动轴 1接叉 2十字轴3轴管 4平衡片5、12、15油 封 6、9、17轴承盖 7垫圈 8轴承 10支架 11滑动叉 13轴管 14锁