大学课件：《 传动轴与万向节》

2019/12/3
万向节与传动轴
注油嘴
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十字轴万向节运动分析
• 如图所示：设原动轴P1的叉面
与纸面垂直，从动轴P2的叉面
在纸面内； P1的角速ω 1不变， P2在此位置的角速度为ω 2′， 两轴的夹角为α ；
则当十字轴与P2轴一起转动时，A点的速度UA=ω2′r 则当十字轴与P1轴一起转动时，A点的速度UA=ω1rcosα A点的线速度只能有一个，即ω2′=ω1cosα
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万向节类型
• 弹性万向节：依靠弹性元件的弹性变形来适应两 传动轴夹角的变化。变形量有限，一般只用在交 角不大于50的万向节传动中，工程机械上很少用。
• 刚性万向节：十字轴万向节（不等角速万向节） 交角一般为150～200
• 等角速万向节：球叉式、球笼式、三销轴式等
w1
w1
w2
w2
vA= w1r=w2rcosa
vB= w1rcosa=w2r
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万向节与传动轴
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万向节与传动轴
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用万向节实现两轴间等角速度传动条件
① 采用双万向节
② 第一万向节两轴间夹
角a1与第二万向节两 轴间夹角a2相等。
③ 第一万向节从动叉与
第二万向节主动叉处
于同一平面内。
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铰接式车架双万向节的布置
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星形球套内笼滚式道 万向节的等速CA性=CB
外滚道中心A与内滚道中心 B分别位于万向节中心O的 两侧，且到O点的距离相等。
主、从动轴 夹角平分面
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球笼（保持架）
球形壳（外 滚道）
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球笼式万向节特点：
承载能力强，结构紧凑，拆装方 便，两轴最大交角为42°
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1）变速器与驱动桥之间 2）变速器与分动器之间 3）驱动桥的半轴 4）断开式驱动桥的半轴 5）转向轴
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第一节 万向节
万向节作用
１、连接不同心，有夹角且夹角不断变化 的两传动轴（装载机的变速箱输出轴与驱 动桥输入轴）（转向驱动桥） ２、需要传递动力的两轴之间的距离较大， 且不同轴，可以用两根传动轴和中间加一 万向节来连接。 ３、连接虽然同轴，但由于安装或工作易 变形两轴（履式推土机的主离合器与变速 箱输入轴）
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一、十字轴式刚性万向节
结构
滚针轴承
轴承盖
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万向节叉 十字轴
万向节叉
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十字轴式刚性万向节
2019十字轴润滑油道
油封 油封挡盘
采用橡胶油封，当 十字轴内腔油压过 大时，多余的润滑 油会从橡胶油封内 圆表面与轴颈接触 处溢出。
设轴为等截面：用nl表示临界转速，则有
nl
10.25 106 L2
D2
d2
(r / min)
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D—传动轴外径cm d—传动轴内径 cm L—支承长度cm，一般取两万向节中心距离 由此可知，同样外径的轴，空心轴比实心轴的 nl要大。在设计时，应使传动轴的最大转速nmax ＜0.7nl
传动比为I=ω 1/ω 2= 1/ cosα ～ cosα
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绘出ω2/ω1随主动轴转角β1的函数曲线
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绘出β1－β2随主动轴转角β1的变化曲线如下：
β1－β2
0° α=10°
90°
180 ° β1
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万向节与传动轴
①、可以布置不相交的转轴（平行、交叉） ②、可以避免单个万向节传动的不等速性
特点：可以实现主从动轴的瞬时传动比始终为1
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（3）双万向节实现等速传动的布置要 求
①、主动轴、从动轴与中间轴的夹角α1=α2 ②、中间传动轴两端的万向节叉应在同一平面内
③、应尽量减小α1、α2，最大α角可为30°；在 实际使用中，α1不可能始终等于α2，只是近似 相等，对单个万向节而言，仍有不等速性
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2.三销轴式万向节
叉孔中心线与叉轴中 心线垂直但不相交
特点 ：允许相邻 两轴有较大的交 角，提高机动性； 但所占空间较大。
从动偏心轴叉
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三销轴 轴承座
万向节与传动轴
主动偏心轴叉
止推垫片
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§6-2 传 动 轴
一、作用：传递扭矩，一般不承受弯矩。 二、结构
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习题
1. 简述十字轴万向节的不等速性及等速性？ 2. 何为传动轴的临界转速？ 3. 十字轴万向节要实现等速传动的条件？ 4. 铰接式车架的万向节应如何布置，才能实现等
速传动？
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十字轴刚性万向节的工作特性
单个万向节在输入轴与输出轴之间 有夹角的情况下，两轴的角速度不相等。
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• 当两轴转过900时，P1轴的
叉面在纸面内，P2轴的叉 面与纸面垂直，设此时P2 轴的角速度为ω2″，取B 点研究：
UB=ω 1r=ω 2″rcosα 即ω 2″=ω 1/cosα
ω 1cosα ≤ω 2≤ω 1/cosα ；
再转过900，P2轴的速度从ω 2″变为ω2′ ，即P2的角速度 为ω 2在ω2′～ω 2″之间变化；
第六章 万向节与传动轴
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万向节传动装置
功用：在轴间夹角和轴的相互位置经常
发生变化的转轴之间继续传递动力。
组成：
驱动桥
万向节 传动轴
万向节
中间支承 中间传动轴
主传动轴
中间支承
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万向节传动装置工作演示
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应用：
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结构特点：
• 空心、壁厚均匀的钢管。（1.5~4.0mm） （只
传递扭矩）采用均质、轻型材料，常用钢板卷制 对焊而成（因转速高，离心力大，扭振较大）
• 伸缩节：其长度可随行驶状况而变。传动轴的长
度要求能变化（常用滑动叉和花键连接两段传动 轴，花键的长度应能保证传动轴在各种工况下既 不会脱开，也不会卡死，为减小磨损，产生空隙 振动，现多用滚动花键代替滑动花键）
铰接式车架万向节的布置
要实现等速传动的条件： （1）、使用双万向节 （2）、车架铰点O布置在纵向中心线上 （3）、两万向节铰点与O点的距离应相等
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三万向节、双传动轴传动
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二、等速万向节
原理： 传力点永远位于两轴交点O的平分面上
（等速性）
3. 不等速性，将使从动轴和与从动轴相连的传动部
件产生角加速度，从而产生扭转振动，不利于匀 速行驶，使用寿命缩短
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双万向节传动
（１） 结构：在主动轴和从动轴间加一中间传动轴， 用2个万向节连接实现动力传递
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（2）双万向节传动作用、特点
β1－β2
β1 90 ° 180 °
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结 论（单个十字轴万向节）
1. 当两轴夹角α和ω1为常数时，传动比不为常数，
而是在cosα～1/ cosα间作周期性的变化。即从 动轴一周中的角速度不均匀，是瞬时变化的（不 等速性）。
2. 主、从动轴的转速是相同的，即平均速度相同。
• 安装： 注意安装标记，满足动平衡要求。
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三、 传动轴的临界转速
两端连接万向节的传动轴可看成两端自由支承的轴。 当由于质量不均、受自重影响等原因时，轴在旋转时 在离心力的作用下会产生横向弯曲振动。当轴的转速 等于其弯曲自振频率时，出现共振，使轴的挠度急剧 增大甚至折断，把轴的这一转速，称为临界转速。
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等角速万向节类型
• 球叉式等角速万向节 • 球笼式等角速万向节 • 三销轴式等角速万向节
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1、球笼式等速万向节
主动轴
外罩
球笼（保持架）
星形套（内滚道）
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钢球
万向节与传动轴
球形壳（外 滚道）
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球滚动时，同时以A、B 为球心滚动，所以
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• 当β1=0°时，β1－β2=0 • 当0 ° ＜β1＜90 °时，
β1－β2＜0，从动轴相对主动轴超前
• 当β1=90 °时，β1=β2=90 ° • 当90 ° ＜β1＜180 °时，
β1－β2＞0，主动轴相对从动轴超前
• 当β1=180 °时，β1=β2=180 ° ，两
轴都转过半周；同样，后半周情况相 同