传动轴角度

1
T1
• 显然，当ω2／ω1最小时，从动轴上的转矩为最大T2max=T1／ cosα；当ω2／ω1最大时；从动轴上的转矩为最小T2min=T1cosα。 当Tl与α一定时，T2在其最大值与最小值之间每一转变化两次；
单十字轴万向节传动的运动和受力分析
具有夹角 α 的十字轴万向节，仅在主动轴驱动转矩和从动轴反转 矩的作用下是不能平衡的。这是因为这两个转矩作用在不同的平面内， 在不计万向节惯性力矩时，它们的矢量互成一角度而不能自行封闭， 此时在万向节上必然还作用有另外的力偶矩。从万向节叉与十字轴之 间的约束关系分析可知，主动叉对十字轴的作用力偶矩，除主动轴驱 动转矩Tl，之外，还有作用在主动叉平面的弯曲力偶矩Tl′。同理，从 动叉对十字轴也作用有从动轴反转矩T2和作用在从动叉平面的弯曲力 偶矩T2′。在这四个力矩作用下，使十字轴万向节得以平衡。
单十字轴万向节传动的运动和受力分析
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 π ， 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。
单十字轴万向节传动的运动和受力分析
• 十字轴万向节传动的不等速性可用转速不均匀系数 k 来表示
k 2max 1max sin tan 1
• 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 T11 T22 ，这样有
T2

1
sin 2 cos2 cos
按照前面介绍的方法获取万向节当量角度，如果大于3°，和下面的图表对照
任何万向节的当量角度大于3°都会降低十字轴寿命并且产生振动。。。
消除复合角度，减少振动
保证角度相等 偏移小
偏移小 小于3°
青汽提供的总成布置角度示意图
俯视图 侧视图
1.5°
4.17°
4.01°
传动轴两端的当量夹角超过3°，且驱动桥输入轴线
和变速箱输出轴线、中间轴都不平行
青州服务站院内一辆卡车传动轴布置侧视图
中间支撑轴线和中间轴轴线不平行
排气管离中间支撑较近
左图为济宁润泰服务站返回轴路试时拍的照片，中间支撑轴线和中间轴 轴线不平行，使中间支撑内部的深沟球轴承受到额外的轴向力；
右图为青汽服务科院内照的照片，排气管离中间支撑较近； 济宁润泰的轴路试约10分钟，返回青汽院内后用手感觉中间支撑外壳微 热，凸缘、轴承座、油封位置温度较高，约50度
每个工作在一定夹角的万向节都会产生振动 万向节当量角度是经过改装或者安装辅助设备的车辆传动链振动的普遍原因
万向节当量角度是引起以下问题的主要原因
振动
降低十字轴寿命
驱动桥、传动装置、泵、风机油封过早损坏
角度 十字轴期望寿命
振动大小和万向节当量角度成正比，Spicer工程师建议当量角度小于等于3°
单十字轴万向节传动的运动和受力分析
• 当十字轴万向ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的主动轴与从动轴存在一定夹角α 时，主
动轴的角速度ω1与从动轴的角速度ω2之间存在如下关系
2
cos
1 1 sin 2 cos2 1
• 式中，φ1为主动轴转角，定义为万向节主动叉所在平面与 万向节主、从动轴所在平面的夹角。
• 由于cosα是周期为 2π 的周期函数，所以ω2／ω1，也为 同周期的周期函数。当φ1为0、π时，ω2达最大值ω2max。 且为ω1／cosα； 当φ1为 π／2、3π／2时， ω2有最小值 ω2min。且为ω1 cosα。因此，当主动轴以等角速度转动 时，从动轴时快时慢，此即为普通十字轴万向节传动的不 等速性。