第六章傳動軸與萬向節(jié)

第六章傳動軸與萬向節(jié)萬向節(jié)與傳動軸12023/5/4第1頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三萬向節(jié)傳動裝置功用：在軸間夾角和軸的相互位置經(jīng)常發(fā)生變化的轉軸之間繼續(xù)傳遞動力。組成：

萬向節(jié)傳動軸中間支承萬向節(jié)中間支承主傳動軸中間傳動軸驅動橋第2頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三萬向節(jié)傳動裝置工作演示第3頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三應用：1）變速器與驅動橋之間2）變速器與分動器之間3）驅動橋的半軸4）斷開式驅動橋的半軸5）轉向軸第4頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)萬向節(jié)１、連接不同心，有夾角且夾角不斷變化的兩傳動軸（裝載機的變速箱輸出軸與驅動橋輸入軸）（轉向驅動橋）２、需要傳遞動力的兩軸之間的距離較大，且不同軸，可以用兩根傳動軸和中間加一萬向節(jié)來連接。３、連接雖然同軸，但由于安裝或工作易變形兩軸（履式推土機的主離合器與變速箱輸入軸）萬向節(jié)作用第5頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三萬向節(jié)類型

彈性萬向節(jié)：依靠彈性元件的彈性變形來適應兩傳動軸夾角的變化。變形量有限，一般只用在交角不大于50的萬向節(jié)傳動中，工程機械上很少用。剛性萬向節(jié)：十字軸萬向節(jié)（不等角速萬向節(jié)）交角一般為150～200等角速萬向節(jié)：球叉式、球籠式、三銷軸式等

第6頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三一、十字軸式剛性萬向節(jié)結構十字軸萬向節(jié)叉軸承蓋萬向節(jié)叉滾針軸承第7頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三十字軸式剛性萬向節(jié)第8頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三十字軸潤滑油道油封油封擋盤注油嘴采用橡膠油封，當十字軸內腔油壓過大時，多余的潤滑油會從橡膠油封內圓表面與軸頸接觸處溢出。第9頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三十字軸萬向節(jié)運動分析如圖所示：設原動軸P1的叉面與紙面垂直，從動軸P2的叉面在紙面內；P1的角速ω1不變，P2在此位置的角速度為ω2′，兩軸的夾角為α；則當十字軸與P2軸一起轉動時，A點的速度UA=ω2′r則當十字軸與P1軸一起轉動時，A點的速度UA=ω1rcosαA點的線速度只能有一個，即ω2′=ω1cosα第10頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三當兩軸轉過900時，P1軸的叉面在紙面內，P2軸的叉面與紙面垂直，設此時P2軸的角速度為ω2″，取B點研究：UB=ω1r=ω2″rcosα即ω2″=ω1/cosαω1cosα≤ω2≤ω1/cosα；再轉過900，P2軸的速度從ω2″變?yōu)棣?′

，即P2的角速度為ω2在ω2′～ω2″之間變化；傳動比為I=ω1/ω2=1/cosα～cosα第11頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三繪出ω2/ω1隨主動軸轉角β1的函數(shù)曲線第12頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三繪出β1－β2隨主動軸轉角β1的變化曲線如下：

β1β1－β2180°α=10°0°90°第13頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三當β1=0°時，β1－β2=0當0°＜β1＜90°時，β1－β2＜0，從動軸相對主動軸超前當β1=90°時，β1=β2=90°當90°＜β1＜180°時，β1－β2＞0，主動軸相對從動軸超前當β1=180°時，β1=β2=180°，兩軸都轉過半周；同樣，后半周情況相同β1β1－β290°180°第14頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三結論（單個十字軸萬向節(jié)）當兩軸夾角α和ω1為常數(shù)時，傳動比不為常數(shù)，而是在cosα～1/cosα間作周期性的變化。即從動軸一周中的角速度不均勻，是瞬時變化的（不等速性）。主、從動軸的轉速是相同的，即平均速度相同。（等速性）不等速性，將使從動軸和與從動軸相連的傳動部件產生角加速度，從而產生扭轉振動，不利于勻速行駛，使用壽命縮短第15頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三雙萬向節(jié)傳動（１）

結構：在主動軸和從動軸間加一中間傳動軸，用2個萬向節(jié)連接實現(xiàn)動力傳遞第16頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三（2）雙萬向節(jié)傳動作用、特點①、可以布置不相交的轉軸（平行、交叉）②、可以避免單個萬向節(jié)傳動的不等速性特點：可以實現(xiàn)主從動軸的瞬時傳動比始終為1第17頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三（3）雙萬向節(jié)實現(xiàn)等速傳動的布置要求①、主動軸、從動軸與中間軸的夾角α1=α2②、中間傳動軸兩端的萬向節(jié)叉應在同一平面內③、應盡量減小α1、α2，最大α角可為30°；在實際使用中，α1不可能始終等于α2，只是近似相等，對單個萬向節(jié)而言，仍有不等速性第18頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三用萬向節(jié)實現(xiàn)兩軸間等角速度傳動條件采用雙萬向節(jié)第一萬向節(jié)兩軸間夾角a1與第二萬向節(jié)兩軸間夾角a2相等。第一萬向節(jié)從動叉與第二萬向節(jié)主動叉處于同一平面內。第19頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三鉸接式車架雙萬向節(jié)的布置第20頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三鉸接式車架萬向節(jié)的布置要實現(xiàn)等速傳動的條件：（1）、使用雙萬向節(jié)（2）、車架鉸點O布置在縱向中心線上（3）、兩萬向節(jié)鉸點與O點的距離應相等第21頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三三萬向節(jié)、雙傳動軸傳動

第22頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三二、等速萬向節(jié)原理：傳力點永遠位于兩軸交點O的平分面上第23頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三等角速萬向節(jié)類型

球叉式等角速萬向節(jié)球籠式等角速萬向節(jié)三銷軸式等角速萬向節(jié)

第24頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三1、球籠式等速萬向節(jié)鋼球主動軸星形套（內滾道）球形殼（外滾道）外罩球籠（保持架）第25頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三球籠式萬向節(jié)的等速性外滾道中心A與內滾道中心B分別位于萬向節(jié)中心O的兩側，且到O點的距離相等。星形套內滾道球籠（保持架）球形殼（外滾道）球滾動時，同時以A、B為球心滾動，所以CA=CB主、從動軸夾角平分面第26頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三球籠式萬向節(jié)特點：承載能力強，結構緊湊，拆裝方便，兩軸最大交角為42°第27頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三2.三銷軸式萬向節(jié)特點：允許相鄰兩軸有較大的交角，提高機動性；但所占空間較大。三銷軸主動偏心軸叉從動偏心軸叉止推墊片軸承座叉孔中心線與叉軸中心線垂直但不相交第28頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三§6-2傳

動

軸

一、作用：傳遞扭矩，一般不承受彎矩。二、結構第29頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三結構特點：空心、壁厚均勻的鋼管。（1.5~4.0mm）（只傳遞扭矩）采用均質、輕型材料，常用鋼板卷制對焊而成（因轉速高，離心力大，扭振較大）伸縮節(jié)：其長度可隨行駛狀況而變。傳動軸的長度要求能變化（常用滑動叉和花鍵連接兩段傳動軸，花鍵的長度應能保證傳動軸在各種工況下既不會脫開，也不會卡死，為減小磨損，產生空隙振動，現(xiàn)多用滾動花鍵代替滑動花鍵）安裝：注意安裝標記，滿足動平衡要求。第30頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三三、

傳動軸的臨界轉速

兩端連接萬向節(jié)的傳動軸可看成兩端自由支承的軸。當由于質量不均、受自重影響等原因時，軸在旋轉時在離心力的作用下會產生橫向彎曲振動。當軸的轉速等于其彎曲自振頻率時，出現(xiàn)共振，使軸的撓度急劇增大甚至折斷，把軸的這一轉速，稱為臨界轉速。設軸為等截面：用nl表示臨界轉速，則有第31頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三D—傳動軸外徑cmd—傳動軸內徑cmL—支承長度cm，一般取兩萬向節(jié)中心距離由此可知，同樣外徑的軸，空心軸比實心軸的nl要大。在設計時，應使傳動軸的最大轉速nmax＜0.7nl第32頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三習

題

1.

簡述十字軸萬向節(jié)的不等速性及等速性？2.

何為傳動軸的臨界轉速？3.

十字軸萬向節(jié)要實現(xiàn)等速傳動的條件？4.