万向传动装置.pdf

第五章 万向传动装置 第一节 万向传动装置的组成与功用 第二节 万向节 第三节 传动轴 第一节 万向传动装置的组成与功用 功用 由于总体布置上的需要 在工程机械和汽车的传动装置中 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 组成 万向传动装置一般由万向节和传动轴组成 第二节 万向节 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 刚性万向节又可分为不等速万向 节 常用的为普通十字轴式 准等速万向节 如双联式万向节 和等速万向节 如球差式和 球笼式 三种 二 不等速万向节 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 1 套筒2 十字轴3 万向节叉4 卡 环5 滚针轴承叉6 万向节 两万向节叉3和6上的 孔分别套在十字轴2的两对 轴颈上 这样当主动轴转动 时 从动轴即可随之转动 又可绕十字轴中心在任意方 向摆动 为了减少摩擦损 失 提高传动效率 在十字 轴颈和万向节叉孔间装油滚 针轴承5其外圈靠卡环4轴向 定位 三 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 四 双万向节等速传动布置图 右图为双万向节等 速传动的两种布置 方案简图 注意到 主 从动轴的相对 位置整机的总布置 和总装置确定的 传动轴两端万向节 叉的相对位置则由 装配传动轴是保 证 五 准等速万向节 常见的准等速万向节由 双联式和三销轴式两 种 他们的工作原理与 上述双十字轴式万向节 实现等速传动的原理一 样 如左图所示 图示 为双联式万向节的实际 结构 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 六 双联式万向节分段机构工作 原理图 在两轴夹角较小 时 处在圆弧上的 两轴轴线交点离上 述中垂线很近 能 够使的a1与a2的差 值很小 从而保证 两轴角速度接近相 等 其差值在允许 范围内 故双联式 万向节是一种准等 速万向节 七 等速万向节 等角速万向节有球差式和 球笼式两种 右图为球差 是等角速万向节结构示意 图 主动叉2与从动叉3分 别与内 外半轴1 4制成 一体 在主 从动叉上 各有四个曲面凹槽 装合 后形成两个相交的环形 槽 作为钢球滚到 四个 传动钢球5放在槽中 中 心钢球6放在两叉中心的 凹槽中 以定中心 八 球叉式等角速万向节工作原理图 万向节的工作情况与一对大 小相同的锥齿轮传动相似 其传 力点永远位于两轴夹角平分线 上 图a 表示一对大小相同的锥 齿轮传动情况 两齿轮接触点p位 于两齿轮轴线夹角r的平分面上 由p点到两轴的垂直距离等于r 由于两齿轮在p点的线速度相等 因而两齿轮的角度也相等 与此 相似 若万向节的传力点p在其夹 角变化时 始终位于角平分面 内 则可使两万向节叉保持等角 速关系 九 球笼式等速万向节 结构示意图如右 星形套7以内花键与主动 轴相连 其外表面有六 条弧形凹槽 形成内滚 道 球形壳8的内表面有 相应的六条弧形凹槽 形成外滚道 六个钢球6 分别装在由六组内外滚 道所围成的空间里 并 被保持架4限定在一个平 面内 动力由主动轴1及 星形套经钢球6传至球形 壳8输出 十 球笼式万向节的等速性 球笼式万向节原理图 如右图 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 十一 伸缩性球笼式万向节 1 钢球在内滚道上移动时钢球中心 轨迹 2 保持架的钢球孔槽中心线 3 钢球在外滚道上移动时钢球中心 轨迹 4 从动轴 5 主动轴 6 保持架线轴 O 万向节中心 A 保持架 球笼 外球面中心 B 保持架内球面中心 伸缩性球笼式万向节的内外滚道 是直槽的 在传递转矩过程中 星 形套可在筒形壳内沿轴向移动 能 起到滑动花键的作用 十二 伸缩球笼式等角速万向 节工作原理图 这种万向节的内外滚道各是六条直槽 钢球在 星形套或筒形壳的六条直槽中移动的球心轨迹 都可以看作是圆锥面上的六条均匀的母线并且 两圆柱面的直径是相同的 1 钢球中心2 3 在内 外滚 道中移动的钢球中心轨迹 4 5 主 从动轴轴线 当从动轴和主动轴不在一条 直线上时 两圆柱面相关交 出一个椭圆 就像取暖炉烟 罩的弯头那样 十三 自由三枢轴等速万向节 在富康轿车上 驱动轴采用了自由三枢 轴等速万向节 如下图所示 这种万向节包括 三个位于同 一平面内互成120度的枢轴如 右图 1 枢轴2 滚子轴承3 传动轴 1 锁定三角架 2 橡胶紧固件 3 保 护罩 4 保护罩卡箍 5 漏斗形轴 6 止推块 7 垫圈 8 外座圈 十四 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 第三节 传动轴 传动轴式万向传动装置的组成部分之一 见下 图 这种轴一般长度较长 转速高 并且由于所连接 的部件 如变速箱与驱动桥 间的相对位置经常变 化 因而要求传动轴长度也要相应地有所变化 以保 证正常运转 为此 传动轴结构一般具有以下特点 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 1 目前广泛采用空 心传动轴 2 传动轴的转速较 高 3 传动轴上通常有 花键联接部分 十六 滚动花键传动轴 为了减少滑键轴与套管叉之间的摩擦损失 提高 传动效率 有些机械上已采用滚动花键来代替滑动花 键 其结构如下图所示 由于滑键轴与套管之 间使用钢球传的动 力 当传动轴长度变 化时 因钢球的滚动 摩擦代替