04万向传动轴设计.ppt

艺术设计与构成基础 2007年春季学期 第7-12周 第4章 万向传动轴设计 4.1 概述 汽车上的万向传动轴，由万向节、轴管及其伸缩花键等组成。在工作过程中，在汽车上有些轴之间的相对位置不断发生变化。 万向节按其在扭转方向是否有明显的弹性变形，可以分为刚性万向节和柔性万向节。 对万向节传动的要求如下： (1) 当两轴的相对位置在预计的范围内变动时，能可靠而稳定地传递动力。 (2) 保证所连接的两轴尽可能等速旋转。 (3) 由万向节传动引起的振动、噪音以及附加载荷在允许范围内。 4.1 概述 (4) 传动效率高，使用寿命长。 (5) 结构简单、制造方便、维修容易。 4.2 万向节结构方案分析 1. 十字轴式万向节 由两个万向节叉及与它们相连的十字轴、滚针轴承及其轴向定位件和油封等组成。 4.2 万向节结构方案分析 1. 十字轴式万向节 十字轴轴颈通过滚针轴承装在万向节叉的孔中，由于滚针轴承不能承受轴向力，所以在结构上要采取轴向定位措施。为延长寿命，要进行润滑。 4.2 万向节结构方案分析 2.准等速万向节 (1)双联式万向节 双联式万向节实际上是由两个十字轴万向节组合而成。 轴承密封性能好，效率高， 工作可靠；不需特殊的工艺设 备，但外形尺寸较大，零件数 目多。由于双联式万向节滚针 轴承的挤压应力受到限制，因 此它传递的转矩也有一定的局 限性。 4.2 万向节结构方案分析 2.准等速万向节 (2)凸块式万向节 凸块式万向节是一种双联式万向节。它主要由两个万向节叉1和4以及两个不同形状的特殊凸块2和3组成。 4.2 万向节结构方案分析 2.准等速万向节 (3)三销轴式万向节 三销轴式万向节由2个偏心轴叉、2个三销轴和6个滚针轴承组成。三销轴式万 向节所允许的最大夹角为 45°，在转向驱动桥中采 用这种万向节可使汽车获 得较小的转弯直径，提高 汽车的机动性。 4.2 万向节结构方案分析 2.准等速万向节 (3)球面滚轮式万向节 4.2 万向节结构方案分析 3.等速万向节 (1)球叉式万向节 根据其钢球滚道的形状可分为圆弧槽式和直槽式两种。 4.2 万向节结构方案分析 3.等速万向节 (2)球笼式万向节 球笼式万向节是目前应用最为广泛的一种等速万向节，可分为带分度机构和不带分度机构两种。主要有Rzeppa型、Birtleld型和伸缩型等三种球笼式万向节。 A、Rzeppa型等速万向节 4.2 万向节结构方案分析 3.等速万向节 B、Birfield型球笼等速万向节 C、伸缩型球笼万向节 4.2 万向节结构方案分析 4.挠性万向节 挠性万向节依靠橡胶盘、橡胶金属套筒、铰接块、六角环形橡胶圈等多种形状和类型橡胶弹性元件的弹性变形，来保证在相交两轴(两轴夹角不大或有一定轴向位移)间传动时不发生干涉。 4.3 万向节传动的运动分析 4.3.1 单万向节传动(普通十字轴式万向节) 普通十字轴万向节的主动轴与从动轴转角间的关系式为 设万向节夹角保持不变，将式上式对时间求导，并且把 用 表示，则得 主动轴转矩 和从动轴转矩 之间的关系。如果不计万向节里的摩擦损失，应该保持功率平衡，即： 4.3 万向节传动的运动分析 4.3.1 单万向节传动(普通十字轴式万向节) 由力偶矩平衡原理可知，在工作时，万向节的力偶矩是平衡的 。因此，除 和 外，万向节十字轴上必然还作用有另外的力偶矩 －附加弯矩。 附加弯矩(又称为二阶弯矩)是周期性变化的，它可激起与万向节相连机件的弯曲振动。从动叉轴的角加速度： 可见，当输入轴转速很高，且输入、输出轴之间夹角较大时，由于从动叉轴旋转的不均匀加剧所产生的惯性力矩可能会超过结构许用值，应采取有效方法降低惯性力矩。 4.3 万向节传动的运动分析 4.3.2 双万向节传动(普通十字轴式万向节) 为克服单万向节传动代来的缺点，出现了双万向节传动，使得处于同一个平面内的输出轴与输入轴等速旋转 。要满足如下条件： (1) 与传动轴相连的两个万向节叉布置在同一平面内。 (2) 两万向节与传动轴的夹角相等 4.3 万向节传动的运动分析 4.3.2 双万向节传动(普通十字轴式万向节) 在双万向节传动中，直接与输入轴