万向节和传动轴设计讲解

概述
课内学时：6 推荐参考书：
– 汽车底盘基础，张洪欣，余卓平 译，科普版 – 汽车设计，刘惟信 主编，清华版 – 汽车设计，张洪欣 主编，工大版 – 汽车构造，陈家瑞主编，机械工业出版社
万向节和传动轴设计
概述
万向传动应满足的要求
1 能可靠传递动力，当 两轴的相对位置在预 计的范围内变动时 2 保证传动尽可能同步， 两轴的转速尽可能一 样 3 振动噪音以及附加载 荷（万向节传动引起 的）在允许范围内 4 效率高，使用寿命长 5 结构简单、制造方便、 维修容易
要使传动轴的最高转速小于0.7nk 传动轴扭转强度 传动轴花键扭转应力 传动轴花键齿侧挤压应力 传动轴的不平衡度对不同车型有不同要求 1 轿车在3000 ～6000r/min 时<1~ 2N.mm 2 货车在1000 ～4000r/min 时<10N. mm
万向节和传动轴设计
主要内容
4.1概述 4.2万向节传动的运动分析 4.3万向节设计 4.4传动轴设计 4.5中间支承
十字轴万向节约的力偶矩平衡
T1 和T2 外万向节十字轴上还作用有另外的 力偶矩Ts- 附加弯矩又称为二阶弯矩
万向节和传动轴设计
万向节传动的运动分析
4.2.2双万向节传动
为使处于同一个平面内的 输出轴与输入轴等速旋转 在汽车传动系中常采用双 万向节传动。常采用的方 案其共同的特点： 1 与传动轴相连的两个万 向节叉布置在同一平面内 2 两万向节与传动轴的夹 角相等 在这样布置的情况下可以 保证等角速传动
万向节和传动轴设计
万向节传动的Hale Waihona Puke 动分析4.2.3多万向节传动
万向节和传动轴设计
主要内容
4.1概述 4.2万向节传动的运动分析 4.3万向节设计 4.4传动轴设计 4.5中间支承
万向节和传动轴设计
万向节设计
4.3.1十字轴万向 节设计
滚针轴承不能承受轴向 力所以在结构上要采取 轴向定位措施
十字轴万向节的损坏形 式主要是十字轴轴颈和 滚针轴承的磨损以及十 字轴轴颈和滚针轴承碗 工作表面的压痕和剥落
万向节和传动轴设计
第四章 万向节和传动轴设计
万向节和传动轴设计
主要内容
4.1概述 4.2万向节传动的运动分析 4.3万向节设计 4.4传动轴设计 4.5中间支承
万向节和传动轴设计
主要内容
4.1概述 4.2万向节传动的运动分析 4.3万向节设计 4.4传动轴设计 4.5中间支承
万向节和传动轴设计
合理选择其弹性元件的径向刚度CR 使固有频率f 对应的临界转速n=60f r/min 尽可能低于传动轴的 常用转速范围以避免共振,保证隔振效果好,一般许 用临界转速为1000~2000rpm ，当固有频率依照 上述数据确定时，由于传动轴不平衡引起的共振 G 与中间支承悬置质量m 对应的重力它等于 转速为1000~2000rpm 而由于万向节上的附加弯 传动轴落在中间支承上的那一部分重力与中 矩每转变化两次引起的共振转速为500~ 间支承轴承及其座所受重力之和 1000rpm 。可见要完全避免中间支承的共振是不 可能的，关键是使临界转速尽可能地低于传动轴 CR 中间支承橡胶件径向刚度N/mm 的常用转速范围。
万向节和传动轴设计
万向节传动的运动分析
两种通常采用的双万向 节传动方案中附加弯 矩的影响
两万向节叉所受的附加弯矩 相互平衡但造成传动轴的弹 性弯曲变形从而引起传动轴 弯曲振动
附加弯矩方向相同不能彼此 相互平衡，因此对两端的十 字轴产生大小相等方向相反 的径向力F ， F作用在滚针轴 承上并在输入轴和输出轴的 支承上引起反力此外传动轴 还要发生弹性变形
万向节和传动轴设计
万向节设计
弯曲应力
剪应力
滚针轴承的接触应力
万向节和传动轴设计
主要内容
4.1概述 4.2万向节传动的运动分析 4.3万向节设计 4.4传动轴设计 4.5中间支承
万向节和传动轴设计
传动轴设计
在D L 一定时空心轴d>0 的临界 转速要比实心轴d=0 的高并且节 省材料这是广泛采用空心传动轴 的重要原因之一
万向节和传动轴设计
主要内容
4.1概述 4.2万向节传动的运动分析 4.3万向节设计 4.4传动轴设计 4.5中间支承
万向节和传动轴设计
万向节传动的运动分析
4.2.1单万向节传动 普通十字轴式万向节
α保持不变， 对时间求导
主动轴转矩T1 和从动轴转矩T2 之间关系
万向节和传动轴设计
万向节传动的运动分析
万向节和传动轴设计
中间支承
橡胶元件能吸收传动轴的振动，允许中间传 动轴线相对车架运动。这种弹性中间支承不 能传递轴向力主要承受径向力，这些径向力 主要是由传动轴不平衡偏心引起的，另外万 向节上的附加弯矩也引起径向力，这些径向 力是变化的，有些每转变化一次（传动轴的 不平衡偏心引起的径向力），另一些每转变 化两次（万向节上附加弯矩引起的径向力） 当这些激振力的频率与弹性中间支承悬置质 量的固有频率重合时便会发生共振