万向传动轴设计

1、应用应用万向节万向节传动轴传动轴中间支承中间支承万向传动装置在汽车上的应用图万向传动装置在汽车上的应用图(1)(1)万向传动装置在汽车上的应用图万向传动装置在汽车上的应用图(2)(2)万向节按其刚度的大小可分为万向节按其刚度的大小可分为刚性万向节刚性万向节和和挠性挠性万向节万向节，前者的动力是靠零件的铰链式联接传递前者的动力是靠零件的铰链式联接传递的；而后者的动力则是靠弹性零件传递的，如橡的；而后者的动力则是靠弹性零件传递的，如橡胶盘、橡胶块等，由于弹性元件的变形量有限，胶盘、橡胶块等，由于弹性元件的变形量有限，因而挠性万向节一般用于两轴间夹角不大以及有因而挠性万向节一般用于两轴间夹角不大以及

2、有微量轴向位移的轴间传动。微量轴向位移的轴间传动。 刚性万向节分为刚性万向节分为不等速万向节不等速万向节(如常见的十字如常见的十字轴式轴式)、准等速万向节、准等速万向节（双联式、三销轴式）和（双联式、三销轴式）和等等速万向节速万向节（球叉式、球笼式等）。（球叉式、球笼式等）。 套筒套筒十字轴十字轴传动轴叉传动轴叉卡环卡环轴承外圈轴承外圈（滚针）（滚针）套筒叉套筒叉十字轴式刚性万向节十字轴式刚性万向节12 万向节叉万向节叉万向节叉万向节叉十字轴十字轴油封油封弹簧弹簧球碗球碗双联叉双联叉球头球头3、三销轴式准等速万向节、三销轴式准等速万向节 三销轴式万向节是由双联式万向节演变而来的准三销轴式万向节

3、是由双联式万向节演变而来的准等速万向节。等速万向节。装合后，可形成装合后，可形成Q1 Q1， Q2 Q2 ，R R三根三根轴线。轴线。三销轴式万向节最大特三销轴式万向节最大特点是允许相邻两轴有较点是允许相邻两轴有较大的交角，最大可达大的交角，最大可达45 。在转向驱动桥中采用这种万向节，可使汽车获得较小的转弯半径，在转向驱动桥中采用这种万向节，可使汽车获得较小的转弯半径，提高了汽车的机动性，缺点是所占空间较大。提高了汽车的机动性，缺点是所占空间较大。（三）等速万向节的工作原理（三）等速万向节的工作原理 当万向节主动当万向节主动轴与从动轴之间传轴与从动轴之间传力点一直处于主动力点一直处于主动轴轴

4、线和从动轴轴轴轴线和从动轴轴线夹角平分线上（线夹角平分线上（或者说传力点距这或者说传力点距这两轴线的距离相等）两轴线的距离相等）时，必然能实现等角速传动。（时，必然能实现等角速传动。（相当于一对大小相等的锥齿轮传动，空间同速点！节圆锥。）图4-1 球叉式万向节a)圆弧槽滚道型 b)直槽滚道型 直槽滚道型球叉式万向节（图直槽滚道型球叉式万向节（图4-1b），两个球叉上），两个球叉上的直槽与轴的中心线倾斜相同的角度，彼此对称。在两的直槽与轴的中心线倾斜相同的角度，彼此对称。在两球叉间的槽中装有四个钢球。由于两球叉中的槽所处的球叉间的槽中装有四个钢球。由于两球叉中的槽所处的位置是对称的，这便保证了四

5、个钢球的中心处于两轴夹位置是对称的，这便保证了四个钢球的中心处于两轴夹角的平分面上。这种万向节加工比较容易，允许的轴间角的平分面上。这种万向节加工比较容易，允许的轴间夹角不超过夹角不超过20，在两叉间允许有一定量的轴间滑动。，在两叉间允许有一定量的轴间滑动。 图图4-1 球叉式万向节球叉式万向节a)圆弧槽滚道型圆弧槽滚道型 b)直槽滚道型直槽滚道型 图4-2 Rzeppaz型球笼式万向节1球形壳 2钢球 3星形套 4球笼 5导向盘 6分度杆 图4-3 Birfield型球笼式万向节 图4-4伸缩型球笼式万向节 Rzeppa型球笼式万向节主要应用于转向驱动桥中，目前应用较少。Birfield型球

6、笼式万向节和伸缩型球笼式万向节被广泛地应用在具有独立悬架的转向驱动桥中，在靠近转向轮一侧采用Birfield型万向节，靠近差速器一侧则采用伸缩型球笼式万向节。伸缩型万向节还被广泛地应用到断开式驱动桥中。 12212cossincos12112/12max2cos/112min2cos1tansin1min2max2k（4-2）如不计万向节的摩擦损失，主动轴转矩T1和从动轴转矩T2与各自相应的角速度有关系式2211TT，这样有 11222coscossin1TT（4-3）显然，当12/最小时，从动轴上的转矩为最大cos/1max2TT；当12/最大时，从动轴上的转矩为最小cos1min2TT。T

7、1与一定时，T2在其最大值与最小值之间每一转变化两次。 图4-5 十字轴万向节的力偶矩 a) 1=0，1= b) 1=/2，1=3/2 1T2T当主动叉1处于0和时位置时（图41T必2T存在，且矢量垂直于矢量T2；1处于/2和3/2位置时-5a），由于T1作用在十字轴平面，为零；而T2的作用平面与十字轴不共平面，必有合矢量+T2指向十字轴平面的法线方向，2T与T1大小相等、方向相反。这样，从动叉2T上的附加弯矩=T1sin。2T当主动叉（图4-5b），同理可知=0，主动叉上的附加弯矩=T1tan。 2T1T 分析可知，附加弯矩的大小是在零与上述两最大值之间变化，其变化周期为 ，即每一转变化两次。附加弯矩可引起与万向节相连零部件的弯曲振动，可在万向节主、从动轴支承上引起周期性变化的径向载荷，从而激起支承处的振动。因此，为了控制附加弯矩，应避免两轴之间的夹角过大。 当输入轴与输出轴相交时（图4-6c），传动轴两端万向节叉上所受的附加弯矩方向相同，不能彼此平衡，传动轴发生如图4-6d中双点划线所示的弹性弯曲。 图4-6 附加弯矩对传动轴的作用 2228102 . 1ccckLdDn式中