万向联轴器的传动分析 - 副本

万向联轴器的传动分析

车辆0902 李文婷

万向联轴器主要用于两轴有较大的偏斜角（最大可达到35°~45°） 或在工作中有较大角位移的地方。它在汽车、拖拉机、轧钢机和金属切削机床中已获得了广泛应用。万向联轴器之所以能补偿偏斜是由于叉子与轴销之间构成了可动的脚链连接。如果在工作中偏斜角也要变化时，还应将联轴器的一个叉子轴及其联结轴之间构成一可以滑移的动联结。

万向联轴器的主要缺点是当两不在一轴线时，即使主动轴以恒定的角速度

1ω回转，从动轴的角速度2ω将在下列范围内作周期性的变化：1ωcos α≤2

ω∕cos α，因而在传动中将引起附加的动载荷。联接于从动轴上的零件的转动惯量愈大，动载荷也就愈大。为了消除这一缺点，常将万向联轴器成对使用，这时就称为双万向联轴器。在使用双万向联轴器时，应使两个叉子位于同一个平面内，而且应使用主、从动轴与联接轴所成的夹角α

相等，这样才能使主动轴和从动轴的角速度随时相等，从而得以避免动载荷的产生。

下面将阐述单万向联轴器的传动原理和双万向联轴器是如何避免动载荷产生的。

单万向联轴器用来传递两相交轴间的转动。图1所示为单万向联轴器的示意图。

图1

主动轴1和从动轴3端部带有叉，两叉与十字头组成转动副B 、C 。轴1和轴2与机架4组成转动副A 、D 。转动副A 和B 、B 和C 及C 和D 的轴线分别相互垂直，并均相交于十字头的中心点O 。轴1和轴2所夹的锐角为α

。当主动轴1回转一周时，从动轴2也随着回转一周，但是两轴的瞬时角速度并不时时相等，即当轴1以角速度1ω回转时，轴2作

变角速度2ω回转。设定轴1转角的初始位置为1ϕ，轴2转角的初始位置为2

ϕ。经查证两轴角速度比的关系为：

1

2221

1cos sin cos αωαϕω=-

双万向联轴器是采用一个中间轴M 和两个单万向联轴器将主动轴1和从动轴2联接起来。在传递运动中，由于主、从动轴的相对位置发生变化，两万向节之间距离也相对发生变

化，因此中间轴做成两部分用滑键联接，以自动调节中间轴长度的变化。

对于联接相交的或平行的两轴的双万向联轴器，如要使主、从动轴的角速度相等，即角速度比恒等于1，则必须满足下列两个条件：

（1） 主动轴与中间轴的夹角必须等于从动轴与中间轴的夹角，即

12αα=；

（2）

中间轴两端的叉面必须位于同一个平面内。

证明：如图2所示。

图2

先分析图2（a ）所示的双万向联轴器的左半部分，可将轴M 看作图1中的轴2，得出1

22

1cos sin cos M M αωαϕω=- 式中M ω与M ϕ表示中间轴M 的角速度和转角。

再分析图2（a ）所示的双万向联轴器的右半部分，根据第二个条件，中间轴两端叉面不许位于同一个平面内，因此中间轴右边叉位于轴1、2及轴M 的平面内，可将轴M 看作图1中的轴1，得出2221cos sin cos M M αωαϕω=

-

所以可得出结论： 12ωω=。. 所以说双万向联轴器可以避免动载荷的产生。