4第四章 万向传动轴设计.ppt

第四章 万向传动轴设计 第一节 概述 第二节 万向节结构方案分析 第三节 万向传动的运动和受力分析 第四节 万向节设计 第五节 传动轴结构分析与设计 三、准等速万向节 双联式万向节是由两个十字轴万向节组合而成。为了保证两万向节连接的轴工作转速趋于相等，可设有分度机构。偏心十字轴双联式万向节取消了分度机构，也可确保输出轴与输入轴接近等速。 双联式万向节的主要优点是允许两轴间的夹角较大（一般可达50°，偏心十字轴双联式万向节可达60°），轴承密封性好，效率高，工作可靠，制造方便。缺点是结构较复杂，外形尺寸较大，零件数目较多。 四、等速万向节 1．球叉式万向节 球叉式万向节按其钢球滚道形状不同可分为圆弧槽和直槽两种形式。 圆弧槽滚道型的球叉式万向节（图4-1a）由两个万向节叉、四个传力钢球和一个定心钢球组成。两球叉上的圆弧槽中心线是以O1和O2为圆心而半径相等的圆，O1和O2到万向节中心O的距离相等。 当万向节两轴绕定心钢球中心O转动任何角度时，传力钢球中心始终在滚道中心两圆的交点上，从而保证输出轴与输入轴等速转动。 球叉式万向节结构较简单，可以在夹角不大于32°～33°的条件下正常工作。 2．球笼式万向节 球笼式万向节是目前应用最 为广泛的等速万向节。Rzeppa 型球笼式万向节（图4-2）是带 分度杆的，六个传力钢球2由球 笼4保持在同一平面内。当万向 节两轴之间的夹角变化时，靠比 例合适的分度杆6拨动导向盘5， 并带动球笼4使六个钢球2处于轴 间夹角的平分面上。 经验表明，当轴间夹角较小时，分度杆是必要的；当轴间夹角大于11°时，仅靠球形壳和星形套上的子午滚道的交叉也可将钢球定在正确位置。这种等速万向节可在两轴之间的夹角达到35°～37°的情况下工作。 Birfield型球笼式万向节 Birfield型球笼式万向节（图4-3）取消了分度杆，球形壳和星形套的滚道做得不同心，使其圆心对称地偏离万向节中心。这样，即使轴间夹角为0°，靠内、外子午滚道的交叉也能将钢球定在正确位置。当轴间夹角为0°时，内、外滚道的横断面为椭圆形，接触点和球心的连线与过球心的径向线成45°角，椭圆在接触点处的曲率半径选为钢球半径的1.03～1.05倍。当受载时，钢球与滚道的接触点实际上为椭圆形接触区。这种万向节允许的工作角可达42°。 伸缩型球笼式万向节 伸缩型球笼式万向节（图4-4）结构与一般球笼式相近，仅仅外滚道为直槽。在传递转矩时，星形套与筒形壳可以沿轴向相对移动，故可省去其它万向传动装置的滑动花键。这不仅结构简单，而且由于轴向相对移动是通过钢球沿内、外滚道滚动实现的，所以与滑动花键相比，其滚动阻力小，传动效率高。这种万向节允许的工作最大夹角为20°。 第五节 传动轴结构分析与设计 传动轴总成主要由传动轴及其两端焊接的花键和万向节叉组成。传动轴中一般设有由滑动叉和花键轴组成的滑动花键，以实现传动长度的变化。 传动轴在工作时，其长度和夹角是在一定范围变化的。设计时应保证在传动轴长度处在最大值时，花键套与轴有足够的配合长度；而在长度处在最小时不顶死。传动轴夹角的大小直接影响到万向节的寿命、万向传动的效率和十字轴旋转的不均匀性。 当传动轴长度超过1.5m时，为了提高nk以及总布置上的考虑，常将传动轴断开成两根或三根，万向节用三个或四个，而在中间传动轴上加设中间支承。 传动轴轴管断面尺寸除满足临界转速的要求外，还应保证有足够的扭转强度。轴管的扭转切应力应满足 第六节 中间支承结构分析与设计 一、中间支承 在长轴距汽车上，为了提高临界转速、避免共振及考虑整车总体布置上的需要，常将传动轴分段； 在乘用车中为了提高传动系的弯曲刚度、改善传动系弯曲振动特性、减小噪声，也将传动轴分段。 当传动轴分段时，需要加设中间支承。 第六节 中间支承结构分析与设计 二、中间支承的位置 通常安装在车架横梁上或车身底架上，以补偿传动轴轴向和角度方向的安装误差以及汽车行驶过程中由于发动机窜动或车架变形等所引起的位移。 三、中间支承的典型结构形式 橡胶弹性中间支承，中间采用单列滚珠轴承 橡胶元件能吸收振动、降低噪声。 橡胶中间支承不能传递轴向力，主要承受传动轴不平衡、偏心等因素引起的径向力，以及万向节上的附加弯矩所引起的径向力。 4-1 万向节、传动轴有何功用？ 4-2 什么样的万向节是不等速万向节、准等速万向节和等速万向节？ 4-3 万向传动轴计算载荷如何确定？ 4-4 什么样的转速是传动轴临界转速？有何影响因素？ 4-5 解释十字轴万向节连接的两轴间夹角不宜过大的原因。 三、传动轴临界转速的计算 传动轴质心与转动中心不重合，将引起传动轴弯曲振动； 当传动轴激