萬向節(jié)和傳動軸設(shè)計.ppt

1,第四章萬向節(jié)和傳動軸設(shè)計,第一節(jié)概述第二節(jié)萬向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析第三節(jié)萬向節(jié)傳動的運動分析和受力分析第四節(jié)萬向節(jié)設(shè)計第五節(jié)傳動軸結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計第六節(jié)中間支承結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計,2,4-1概述,一、萬向節(jié)功用:在工作位置不斷改變的兩根軸之間傳遞動力二、設(shè)計要求:（1）保證所連接的兩軸相對位置在預(yù)定范圍內(nèi)變動時，能可靠的傳遞動力（2）保證所連接的兩軸盡可能等速旋轉(zhuǎn)。（3）傳動效率高，使用壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，容易維修。,3,三、應(yīng)用,1.變速器與驅(qū)動橋間（單式、復(fù)式）；2.轉(zhuǎn)向驅(qū)動輪等角速萬向節(jié)；3.驅(qū)動軸為獨立懸架，驅(qū)動橋兩側(cè)，起半軸作用；4.變速器、離合器與分動器非一體的情況下（越野車）；5.轉(zhuǎn)向器；6.功率輸出箱驅(qū)動絞盤之間。7.遠距離操縱變速箱,4,三、應(yīng)用,四、分類剛性：不等速、準等速、等速撓性,5,4-2萬向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析,一、十字軸萬向節(jié)1.組成：由主動叉、從動叉、十字軸、滾針軸承、軸向定位件和橡膠密封件組成2.特點：結(jié)構(gòu)簡單、強度高、耐久性好、傳動效率高、成本低，但夾角不宜過大。,6,一、十字軸萬向節(jié),3.軸向定位方式：蓋板式卡環(huán)式瓦蓋固定式塑料環(huán)定位式4.潤滑與密封：雙刃口復(fù)合油封多刃口油封,7,二、準等速萬向節(jié),1.雙聯(lián)式：特點：由兩個十字軸萬向節(jié)并聯(lián)，允許兩軸間的夾角較大（可達50），軸承密封好，效率高，工作可靠，制造方便。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外形尺寸大，零件數(shù)目多。用途：多用于軍用越野轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋,8,二、準等速萬向節(jié),2.凸塊式萬向節(jié)特點：相當于雙聯(lián)式萬向節(jié)，工作可靠，加工簡單，允許的夾角較大（50），工作面為全滑動摩擦，效率低，易磨損，對密封和潤滑要求高。用途：多用于中型以上越野車轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋。,9,二、準等速萬向節(jié),3.三銷軸式萬向節(jié)特點：允許的最大夾角45，易于密封，外形尺寸大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，毛坯需精鍛用途：個別中、重型越野車轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋,10,三、等速萬向節(jié),1.球叉式萬向節(jié)：圓弧槽型球叉式萬向節(jié)：傳動夾角小于33，磨損快，用于輕中型越野車轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋；直槽滾道型球叉式萬向節(jié)：傳動夾角小于20，可以略微伸縮，用于斷開式驅(qū)動橋,11,三、等速萬向節(jié),2.球籠式萬向節(jié)：Birfield型球籠式萬向節(jié)（RF節(jié)）：承載能力和耐沖擊能力強，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，應(yīng)用最廣泛，用于獨立懸架轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋靠近轉(zhuǎn)向輪一側(cè)。,12,三、等速萬向節(jié),2.球籠式萬向節(jié)：伸縮型球籠式萬向節(jié)（VL節(jié)）：外滾道為直槽，可伸縮，省去滑動花鍵，結(jié)構(gòu)簡單，效率高；用于獨立懸架轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋靠近主減速器一側(cè)。,13,四、撓性萬向節(jié),特點：能減小扭轉(zhuǎn)振動、動載荷、噪聲結(jié)構(gòu)簡單，不用潤滑用于兩軸間夾角不大（35），軸向位移小的場合,14,四、撓性萬向節(jié),用途：轎車三萬向節(jié)傳動中的靠近變速器的第一節(jié)；重型汽車發(fā)動機與變速器之間；越野車變速器與分動器之間，以消除制造安裝誤差和車架變形對傳動的影響。,15,4-3萬向節(jié)傳動的運動和受力分析,一、單十字軸萬向節(jié)傳動1.轉(zhuǎn)速變化,1）1=0，180時，則2=1/cos，最大；2）1=90，270時，則2=1cos，最??；,16,一、單十字軸萬向節(jié)傳動,2.轉(zhuǎn)矩變化,17,因此，從動軸受到周期作用的轉(zhuǎn)矩，其周期比主動軸轉(zhuǎn)速大一倍，振幅依賴于的變化。,一、單十字軸萬向節(jié)傳動,2.轉(zhuǎn)矩變化若T1為常數(shù)，則,18,一、單十字軸萬向節(jié)傳動,3.附加彎曲力偶矩變化1）1=0，180時，則T2=T1sin，最大；2）1=90，270時，則T1=T1tg，最??；因此，主、從動軸受到周期作用的附加彎曲力偶矩，其周期比主動軸轉(zhuǎn)速大一倍（），在主從動軸支承上引起周期性變化的徑向載荷（振動）。,19,二、雙十字軸萬向節(jié)傳動：,輸入軸和輸出軸平行時，當12時，必有13，輸入軸和輸出同步旋轉(zhuǎn)；,20,二、雙十字軸萬向節(jié)傳動：,當輸入軸和輸出軸相交，與傳動軸夾角都為時，作用在萬向節(jié)十字叉上的附加力矩不能平衡，使兩個萬向節(jié)十字軸承受大小相等方向相反的力，使支承處也產(chǎn)生反力，越大，反力越大。,21,4-4萬向節(jié)設(shè)計,一、萬向節(jié)傳動的計算載荷(表4-1)二、十字軸式萬向節(jié)設(shè)計1.保證十字軸軸頸處有足夠的彎曲強度：T傳動軸計算轉(zhuǎn)矩r合力作用線與十字軸中心之間的距離萬向節(jié)最大夾角,22,二、十字軸式萬向節(jié)設(shè)計,1.保證十字軸軸頸處有足夠的彎曲強度：,23,二、十字軸式萬向節(jié)設(shè)計,2.十字軸軸頸處剪切應(yīng)力：,24,二、十字軸式萬向節(jié)設(shè)計,3.保證滾針軸承有足夠的接觸強度,L滾針工作長度d1油道孔直徑Fn一個滾針所承受的最大載荷,25,二、十字軸式萬向節(jié)設(shè)計,3.保證滾針軸承有足夠的接觸強度,i滾針列數(shù)Z每列中的滾針數(shù),26,4-5傳動軸結(jié)構(gòu)方案設(shè)計,一、臨界轉(zhuǎn)速：由于傳動軸壁厚不均勻，制造誤差，裝配誤差，造成質(zhì)心與轉(zhuǎn)軸中心不重合，導(dǎo)致離心慣性作用，使傳動軸產(chǎn)生彎曲振動。當傳動軸轉(zhuǎn)速等于它的彎曲振動固有頻率時，發(fā)生共振，導(dǎo)致折斷，此轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速。,27,4-5傳動軸結(jié)構(gòu)方案設(shè)計,一、臨界轉(zhuǎn)速：要求使用的nk/nmax=1.22.0，要提高nk，應(yīng)減小L，增加D、d，加中間支承,28,1.扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：,二、強度計算,29,2.花鍵處扭轉(zhuǎn)應(yīng)力1：,dh花鍵根徑，安全系數(shù)n=23,二、強度計算,30,3.花鍵處擠壓應(yīng)力j：,L工作長度D1外徑D2內(nèi)徑Z齒數(shù)j=2550MPa滑動花鍵j=5010