万向传动轴设计

Birfield型球笼式万向节
Birfield型球笼式万向节（图4-3） 取消了分度杆，球形壳和星形套的滚道做
得不同心，使其圆心对称地偏离万向节中
心。这样，即使轴间夹角为0°，靠内、外 子午滚道的交叉也能将钢球定在正确位置。
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
万向传动装置在汽车上的应用图(1)
万向节
传动轴
中间支承
万向传动装置在汽车上的应用图(2)
万向节分类
万向节按其刚度的大小可分为刚性万向节和挠性 万向节，前者的动力是靠零件的铰链式联接传递 的；而后者的动力则是靠弹性零件传递的，如橡 胶盘、橡胶块等，由于弹性元件的变形量有限， 因而挠性万向节一般用于两轴间夹角不大以及有 微量轴向位移的轴间传动。
双联式万向节的主要优点是允许两轴间的夹角 较大（一般可达50°，偏心十字轴双联式万向节可 达60°），轴承密封性好，效率高，工作可靠，制 造方便。缺点是结构较复杂，外形尺寸较大，零件 数目较多。
双联式准等速万向节
万向节叉
十字轴
油封
万向节叉
球头
双联叉球碗
弹簧
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。
图4-1 球叉式万向节 a)圆弧槽滚道型 b)直槽滚道型
直槽滚道型球叉式万向节（图4-1b），两个球叉上 的直槽与轴的中心线倾斜相同的角度，彼此对称。在两 球叉间的槽中装有四个钢球。由于两球叉中的槽所处的 位置是对称的，这便保证了四个钢球的中心处于两轴夹 角的平分面上。这种万向节加工比较容易，允许的轴间 夹角不超过20°，在两叉间允许有一定量的轴间滑动。
图4-2 Rzeppaz型球笼式万向节 1—球形壳 2—钢球 3—星形套
4—球笼 5—导向盘 6—分度杆
间夹角的平分面上。
经验表明，当轴间夹角较小时，分度杆是必要的；当轴间夹角 大于11°时，仅靠球形壳和星形套上的子午滚道的交叉也可将钢球 定在正确位置。这种等速万向节可在两轴之间的夹角达到35°～ 37°的情况下工作。
输出轴和输入轴以等于1的瞬时角速度比传递运动的万向节， 称之为等速万向节。
挠性万向节是靠弹性零件传递动力的，具有缓冲减振作用。
第二节 万向节结构方案分析
1.十字轴万向节
典型的十字轴万向节主要由主动叉、从动叉、 十字轴、滚针轴承及其轴向定位件和橡胶密封件 等组成。
十字轴万向节结构简单，强度高，耐久性好， 传动效率高，生产成本低。但所连接的两轴夹角 不宜过大，当夹角由4°增至16°时，十字轴万 向节滚针轴承寿命约下降至原来的1/4。
（三）等速万向节的工作原理 当万向节主动
轴与从动轴之间传 力点一直处于主动 轴轴线和从动轴轴 线夹角平分线上（ 或者说传力点距这 两轴线的距离相等） 时，必然能实现等角速传动。（相当于一对大小相等的锥 齿轮传动，空间同速点！节圆锥。）
三、等速万向节
1．球叉式万向节 球叉式万向节按其钢球滚道形状不同可分为圆弧槽和直槽两种形式。 圆弧槽滚道型的球叉式万向节（图4-1a）由两个万向节叉、四个传力钢 球和一个定心钢球组成。两球叉上的圆弧槽中心线是以O1和O2为圆心而半径 相等的圆，O1和O2到万向节中心O的距离相等。 当万向节两轴绕定心钢球中心O转动任何角度时，传力钢球中心始终在滚 道中心两圆的交点上，从而保证输出轴与输入轴等速转动。 球叉式万向节结 构较简单，可以在夹角不大于32°～33°的条件下正常工作。
万向传动轴设计应满足如下基本要求：
1.保证所连接的两根轴相对位置在预计范围内变动 时， 能可靠地传递动力。
2.保证所连接两轴尽可能等速运转。 3.由于万向节夹角而产生的附加载荷、振动和噪声
应在允许范围内。 4.传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，
维修容易等。
应用
1.变速器与驱动桥间； 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
第四章
万向传动轴设计
第四章 万向传动轴设计
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
第一节 概述
万向传动轴一般是由万向节、传动轴 和中间支承组成。主要用于在工作过程中 相对位置不断改变的两根轴间传递转矩和 旋转运动。
十字轴式刚性万向节
十字轴 套筒
传动轴叉
套筒叉
卡环 轴承外圈（滚针）
2.轴向定位方式：
盖板式 卡环式 塑料环定位式
瓦盖固定式
3.润滑与密封：
双刃口复合油封 多刃口油封
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二、准等速万向节
1.双联式准等速万向节是由两个十字轴万向节 组合而成。为了保证两万向节连接的轴工作转速趋 于相等，可设有分度机构。偏心十字轴双联式万向 节取消了分度机构，也可确保输出轴与输入轴接近 等速。
刚性万向节分为不等速万向节(如常见的十字 轴式)、准等速万向节（双联式、三销轴式）和等 速万向节（球叉式、球笼式等）。
不等速万向节是指万向节连接的两轴夹角大于零时，输出 轴和输入轴之间以变化的瞬时角速度比传递运动的万向节。
准等速万向节是指在设计角度下工作时以等于1的瞬时角速 度比传递运动，而在其它角度下工作时瞬时角速度比近似等于 1的万向节。
图4-1 球叉式万向节 a)圆弧槽滚道型 b)直槽滚道型
2．球笼式万向节
球笼式万向Biblioteka Baidu是目前应用最
为广泛的等速万向节。Rzeppa
型球笼式万向节（图4-2）是带
分度杆的，六个传力钢球2由球
笼4保持在同一平面内。当万向
节两轴之间的夹角变化时，靠比 例合适的分度杆6拨动导向盘5， 并带动球笼4使六个钢球2处于轴
3、三销轴式准等速万向节
三销轴式万向节是由双联式万向节演变而来的准等 速万向节。
装合后，可形成Q1 — Q1’， Q2 — Q2’ ，R —R’三根 轴线。
三销轴式万向节最大特
点是允许相邻两轴有较
大的交角，最大可达45。 在转向驱动桥中采用这种万向节，可使汽车获得较小的转弯半径， 提高了汽车的机动性，缺点是所占空间较大。