工程机械设计_吴永平_第二篇工程机械底盘设计第六章万向节与传动轴

1、第六章第六章 万向节与传动轴万向节与传动轴1.1.十字轴万向节的结构原理及其设计十字轴万向节的结构原理及其设计2.2.等角速万向节的类型及其结构原理等角速万向节的类型及其结构原理3.3.传动轴结构及其设计传动轴结构及其设计主要讲授内容主要讲授内容（1 1）两根轴间的距离较远，而且相对位置可能变化的时候。）两根轴间的距离较远，而且相对位置可能变化的时候。（2 2）两根轴间的夹角变化的时候。）两根轴间的夹角变化的时候。（3 3）为了弥补制造过程中的各种误差，便于装配。）为了弥补制造过程中的各种误差，便于装配。 万向传动装置主要用于汽车和自行式工程机械上万向传动装置主要用于汽车和自行式工程机械上任何

2、任何一对轴线相交且相对位置经常变化的转轴之间的动力传递一对轴线相交且相对位置经常变化的转轴之间的动力传递，主要有以下三个方面：主要有以下三个方面：转向驱动桥的半轴与驱动轮转向驱动桥的半轴与驱动轮第一节第一节 十字轴万向节十字轴万向节一、十字轴万向节的构造和原理一、十字轴万向节的构造和原理 1.1.结构结构 2 2运动学分析运动学分析 vA2= 2 r cos设主动轴以角速度设主动轴以角速度1匀速转动，匀速转动，A点点绕主动叉的速度绕主动叉的速度vA1为为vA1= 1 r 设从动轴以角速度设从动轴以角速度 2转动，转动，A点绕从动叉的速度点绕从动叉的速度vA2为为 vA1= vA2 即cos12

3、cos12在在B B点有点有113cos/113cos/ 当两个十字轴在同一平面时，当两个十字轴在同一平面时，传动的等角速条件为传动的等角速条件为：（1 1）主动轴）主动轴1 1与中间轴的夹角与中间轴的夹角a a1 1与从与从动轴动轴2 2与中间轴的夹角与中间轴的夹角a a2 2相等；相等；（2 2）当主动轴、从动轴在同一平面）当主动轴、从动轴在同一平面时，中间轴两端的万向节叉应该在时，中间轴两端的万向节叉应该在同一平面。同一平面。 当主动轴、从动轴不在同一平面当主动轴、从动轴不在同一平面时，第二条应为：时，第二条应为：中间轴上和主动中间轴上和主动轴连接的万向节叉在中间轴和主动轴连接的万向节叉

4、在中间轴和主动轴组成的平面内时，中间轴上和从轴组成的平面内时，中间轴上和从动轴连接的万向节叉在中间轴和从动轴连接的万向节叉在中间轴和从动轴组成的平面内。动轴组成的平面内。232cos232cos3 3动力学分析动力学分析 设主动轴作用于其上的力矩为设主动轴作用于其上的力矩为M1 1，从动轴作用于其上的力矩为，从动轴作用于其上的力矩为M2 2，如果不计转动时的摩擦损失，则如果不计转动时的摩擦损失，则M11= M22cos12对于图对于图a a的情况，由的情况，由 M2= M 1 cos附加弯矩附加弯矩M2 有有 M2=M1 sin 从动叉承受的附加弯矩。从动叉承受的附加弯矩。对于图对于图b b的

5、情况，的情况，主动叉承受的附加弯矩主动叉承受的附加弯矩， M1=M1 tg。 二二 、铰接式车架万向节的布置、铰接式车架万向节的布置 )(3244kjjddPsd三、三、 十字轴的设计计算十字轴的设计计算 轴颈弯曲强度轴颈弯曲强度滚针接触强度滚针接触强度czjclQdd)11(3 .272Pmax=P/cos P滚针轴承的承载能力滚针轴承的承载能力 主、从动轴与中间轴的夹角不可能在任何时候都保证相等；主、从动轴与中间轴的夹角不可能在任何时候都保证相等； 在转向驱动桥上，与转向轮所要求的大偏转角度不相适应；在转向驱动桥上，与转向轮所要求的大偏转角度不相适应； 布置上受到车桥空间轴向尺寸的限制。布

6、置上受到车桥空间轴向尺寸的限制。第二节第二节 等角速万向节等角速万向节准等角速万向节准等角速万向节等角速万向节等角速万向节双联式等角速万向节双联式等角速万向节三销式等角速万向节三销式等角速万向节球笼式等角速万向节球笼式等角速万向节球叉式等角速万向节球叉式等角速万向节一一 双联式等角速万向节双联式等角速万向节 实际上是一套传动轴长度实际上是一套传动轴长度缩减至最小的缩减至最小的双十字轴万向双十字轴万向节节等速传动装置。等速传动装置。 双联叉双联叉相当于两个在同一相当于两个在同一平面上的万向节叉。平面上的万向节叉。 欲使主动轴和从动轴角速欲使主动轴和从动轴角速度相等，应保证度相等，应保证双联叉的对

7、双联叉的对称线平分所连两轴的夹角称线平分所连两轴的夹角。准等速万向节的基本原理：准等速万向节的基本原理：根据双万向节实现等速传动的原根据双万向节实现等速传动的原理而设计。理而设计。 优点：优点：允许较大的轴间夹角，允许较大的轴间夹角， 工作可靠，制造方便；工作可靠，制造方便； 缺点：缺点：外形尺寸大，结构复外形尺寸大，结构复 杂，非完全等速。杂，非完全等速。 球头与球座的中球头与球座的中心与十字轴中心的连心与十字轴中心的连线中点重合。线中点重合。二二 三销式等角速万向节三销式等角速万向节 双十字轴万向节的另一种形式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，它将两个十字轴转化为

8、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。插在一起，取消了中间架。输入叉和输出叉变成了偏心轴叉。 最大的特点是最大的特点是允许相邻两轴有较大的交角允许相邻两轴有较大的交角。在转向驱动桥在转向驱动桥中，较大轴间中，较大轴间夹角的万向节夹角的万向节可使车辆获得可使车辆获得较小的转弯半较小的转弯半径，提高了车径，提高了车辆的机动性。辆的机动性。三三 、球笼式等角速万向节、球笼式等角速万向节等速万向节的基本原理：等速万向节的基本原理：从结构上保证万向节在工作过程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。中，其传力点永远位于两轴交点的平分面上。传力球传力球

9、主动轴主动轴星形套（内滚道）星形套（内滚道）球笼（保持架）球笼（保持架）球形壳球形壳（外滚道）（外滚道）外罩外罩COBCOA 球笼式等角速万向节设计要点球笼式等角速万向节设计要点 球笼式等角速万向节磨损小，由于工作时同时有六球笼式等角速万向节磨损小，由于工作时同时有六个钢球传递动力，故承载能力、寿命较球叉式高，且能个钢球传递动力，故承载能力、寿命较球叉式高，且能在夹角在夹角35350 042420 0下传力，适用于重型车辆。下传力，适用于重型车辆。 球笼式万向节的失效形式主要是钢球与接触滚道表球笼式万向节的失效形式主要是钢球与接触滚道表面的疲劳点蚀。应控制钢球与星形套滚道表面的接触应面的疲劳点蚀。应控制钢球与星形套滚道表面的接触应力，并以此来确定万向节的承载能力。力，并以此来确定万向节的承载能力。 四四 球叉式等角速万向节球叉式等角速万向节第三节第三节 传动轴传动轴22281025.10LdDnK 根据机械振动原理，两端铰接、等截面空心圆轴的临界转速为根据机械振动原理，两端铰接、等截面空心圆轴的临界转速为 在外径在外径D不变的条件下，内径不变的条件下，内径d越大越大nK值越大，而且空心轴的重量轻，值越大，而且空心轴的重量轻，所以所以传动轴一般采用空心钢管焊接而成传动轴一般采用空心