万向节和传动轴设计

二、准等速万向节
1.双联式：

特点：由两个十字轴万向节并联，允许两轴 间的夹角较大（可达50°），轴承密封好， 效率高，工作可靠，制造方便。但结构复杂， 外形尺寸大，零件数目多。
用途：多用于军用越野转向驱动桥

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二、准等速万向节
2.凸块式万向节

特点：相当于双联式万向节，工作可靠， 加工简单，允许的夹角较大（50°），工作 面为全滑动摩擦，效率低，易磨损，对密封 和润滑要求高。
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一、单十字轴万向节传动
2.转矩变化
T1 2 T2 1
1 sin cos 1 T T 2 1 cos
2 2
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一、单十字轴万向节传动
2.转矩变化
若T1为常数，则
T 1 T 2max cos
T T cos 2 min 1
因此，从动轴受到周期作用的转矩，其周期比 主动轴转速大一倍，振幅依赖于α的变化。
第四章 万向节和传动轴设计
第一节 概述
第二节 万向节结构方案分析
第三节 万向节传动的运动分析和受力分析
第四节 万向节设计
第五节 传动轴结构分析与设计
第六节 中间支承结构分析与设计
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§4-1 概述
一、万向节功用:在工作位置不断改变的两根轴之 间传递动力 二、设计要求:
（1）保证所连接的两轴相对位置在预定范围内变动 时，能可靠的传递动力 （2）保证所连接的两轴尽可能等速旋转。 （3）传动效率高，使用寿命长，结构简单，容易维 修。
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伸缩型球笼式万向节（VL节）：外滚道为 直槽，可伸缩，省去滑动花键，结构简单， 效率高；用于独立悬架转向驱动桥靠近主减 速器一侧。
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四、挠性万向节

特点：

能减小扭转振动、动载荷、噪声
结构简单，不用润滑
用于两轴间夹角不大（3～5°），轴向位移 小的场合
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四、挠性万向节

用途：

4 4
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二、强度计算
2.花键处扭转应力τ1：
h
16 M 3 d h
dh花键根径，安全系数n=2~3
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二、强度计算
3.花键处挤压应力σj：
M K j D D D 1 2 D 1 2 ZL 4 2
L—工作长度 D1—外径 D2—内径 Z—齿数 ［σj］=25~50 MPa 滑动花键 ［σj］=50~100 MPa 不滑动花键
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二、十字轴式万向节设计
3.保证滚针轴承有足够的接触强度
4.6F Fn iZ
i—滚针列数
Z—每列中的滚针数
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§4-5 传动轴结构方案设计
一、临界转速：
由于传动轴壁厚不均匀，制造误差，装配误差， 造成质心与转轴中心不重合，导致离心惯性 作用，使传动轴产生弯曲振动。当传动轴转 速等于它的弯曲振动固有频率时，发生共振， 导致折断，此转速为临界转速。
用途：多用于中型以上越野车转向驱动桥。

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二、准等速万向节
3.三销轴式万向节

特点：允许的最大夹角45°，易于密封，外 形尺寸大，结构复杂，毛坯需精锻
用途：个别中、重型越野车转向驱动桥

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三、等速万向节
1.球叉式万向节：

圆弧槽型球叉式万向节：传动夹角小于33°， 磨损快，用于轻中型越野车转向驱动桥；
轿车三万向节传动中的靠近变速器的第一节；
重型汽车发动机与变速器之间；
越野车变速器与分动器之间，以消除制造安 装误差和车架变形对传动的影响。
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§4-3 万向节传动的运动和受 力分析
一、单十字轴万向节传动
1.转速变化
cos 2 2 2 1 sin cos 1 1
1）1=0°，180°时，则ω2= ω1/cosα，最大； 2）1=90°，270°时，则ω2= ω1 cosα，最小；
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§4-4 万向节设计
一、万向节传动的计算载荷(表4-1)
二、十字轴式万向节设计
1.保证十字轴轴颈处有足够的弯曲强度：
T F 2r cos
T—传动轴计算转矩 r—合力作用线与十字轴中心之间的距离 α—万向节最大夹角
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二、十字轴式万向节设计
1.保证十字轴轴颈处有足够的弯曲强度：
32 d F s 1 w w 4 4 ( d d 1 2)
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二、双十字轴万向节传动：
tg 3 cos 2 tg 1 cos 1

输入轴和输出轴平行时，当α1＝α2时，必有1 ＝ 3，输入轴和输出同步旋转；
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二、双十字轴万向节传动：
tg 3 cos 2 tg 1 cos 1

当输入轴和输出轴相交，与传动轴夹角都为α 时，作用在万向节十字叉上的附加力矩不能平 衡，使两个万向节十字轴承受大小相等方向相 反的力，使支承处也产生反力， α 越大，反力 越大。
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二、十字轴式万向节设计
2. 十字轴轴颈处剪切应力：
4 F 2 2 ( d d 1 2 )
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二、十字轴式万向节设计
3.保证滚针轴承有足够的接触强度
1 1 F j 272( ) n d d 1 0 L
L—滚针工作长度 d1—油道孔直径 Fn—一个滚针所承受的最大载荷
直槽滚道型球叉式万向节：传动夹角小于 20°，可以略微伸缩，用于断开式驱动桥

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三、等速万向节
2.球笼式万向节：

Birfield型球笼式万向节（RF节）：承载能 力和耐冲击能力强，效率高，结构紧凑，安 装方便，应用最广泛，用于独立悬架转向驱 动桥靠近转向轮一侧。
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三、等速万向节
2.球笼式万向节：
2
三、应用
1.变速器与驱动桥间（单式、复式）；
2.转向驱动轮—等角速万向节； 3.驱动轴为独立悬架，驱动桥两侧，起半轴作用； 4.变速器、离合器与分动器非一体的情况下（越 野车）；
5.转向器；
6.功率输出箱—驱动绞盘之间。 7.远距离操纵变速箱
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三、应用
四、分类
刚性：不等速、准等速、等速
挠性
4
§4-2 万向节结构方案分析
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一、单十字轴万向节传动
3.附加弯曲力偶矩变化
1）1=0°，180°时，则T2'= T1sinα，最大；
2）1=90°，270°时，则T1'= T1tgα ，最小；
因此，主、从动轴受到周期作用的附加弯曲力偶矩， 其周期比主动轴转速大一倍（π），在主从动轴支 承上引起周期性变化的径向载荷（振动）。
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§4-5 传动轴结构方案设计
一、临界转速：
D d n 1 . 2 10 k 2 L
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2
r /min
要求使用的nk/nmax=1.2~2.0，要提高nk，应减 小L，增加D、d，加中间支承
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二、强度计算
1.扭转应力τ：
M D Jp 2
J ( D d) p 32
一、十字轴万向节
1.组成：由主动叉、从动叉、十字轴、滚针轴 承、轴向定位件和橡胶密封件组成
2.特点：结构简单、强度高、耐久性好、传动 效率高、成本低，但夹角不宜过大。
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一、十字轴万向节
3.轴向定位方式：

盖板式 卡环式


瓦盖固定式
塑料环定位式 双刃口复合油封 多刃口油封
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Baidu Nhomakorabea
4.润滑与密封：