高壓沖洗車取力傳動系統(tǒng)設(shè)計

1、提供全套畢業(yè)論文圖紙，歡迎咨詢第一章 前言1.1設(shè)計的目的及意義 專用汽車品種繁多，是汽車工業(yè)的重要組成部分，有著廣闊的發(fā)展前景。在我國的汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中，專用汽車列為貨車類惟一發(fā)展的重點產(chǎn)品。按國家發(fā)展規(guī)劃要求，到21世紀初，我國的專用汽車品種將由現(xiàn)在的800多種發(fā)展到2000余種，專用汽車的年產(chǎn)量占載貨汽車產(chǎn)量將由目前的近20%提高到40%。專用汽車的專用功能是通過專用工作裝置來實現(xiàn)的。如冷藏保溫汽車的制冷裝置、灑水沖洗類汽車的灑水裝置、粉罐類汽車的氣化床裝置、高空作業(yè)車的起重舉升裝置、集裝箱車的固緊及自裝卸裝置等，與工作裝置相配套的還有各種液壓泵、水泵和氣泵，而驅(qū)動這些泵還要有動力源，

2、因而也就有了取力裝置。專用汽車中的灑水沖洗類汽車隨著我國城市化迅猛發(fā)展而日益得到更廣泛的應(yīng)用，解決了城市衛(wèi)生環(huán)境的矛盾。高壓沖洗車正是其中比較突出的一種灑水沖洗類汽車。我與本組另三位同學(xué)薛云飛、唐傳軍、寇寧和作完成高壓沖洗車改裝部分的整車設(shè)計。其中我的工作就是分析設(shè)計高壓沖洗車的取力傳動系統(tǒng)，包括從取力器到水泵的這一系列傳動鏈。1.2國內(nèi)外專用汽車技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢BT50004-89標準對國產(chǎn)專用汽車定義為：“裝置有專用設(shè)備，具備有專用功能，用于承擔專門運輸任務(wù)或?qū)ｍ椬鳂I(yè)的汽車和列車”。國產(chǎn)專用汽車又劃分為廂式汽車、罐式汽車，專用自卸汽車、超重舉升汽車、倉柵汽車和特種結(jié)構(gòu)汽車等六大類，

3、我們做的高壓沖洗車屬于罐式汽車裝置有罐狀的容器，并且通常帶有工作泵，用于運輸液體，氣體或粉狀物質(zhì)，以及完成特定作業(yè)任務(wù)的專用汽車和汽車列車。1.2.1國外專用汽車國外最早發(fā)展專用汽車產(chǎn)品約是美國和西歐的一些國家，二次大戰(zhàn)后，相繼在日本、前蘇聯(lián)等國得到了發(fā)展。國外專用汽車的生產(chǎn)組織形式多樣化，基本可概括為四種：（1）主機廠（即汽車集團、汽車公司或工廠）設(shè)分公司或分廠生產(chǎn)專用汽車，如戴姆勒本茨汽車公司自產(chǎn)救護車、消防車、清掃灑水車等。（2）專用汽車廠從底盤而不是整車，由專用車廠改裝成各種專用車。（3）非汽車公司組織專用汽車生產(chǎn)。（4）用戶兼營專用汽車生產(chǎn)（后兩種數(shù)量并不大）國外專用汽車生產(chǎn)企業(yè)有如

4、下特點：多品種，小批量；廠家多，規(guī)模??；零部件專業(yè)化生產(chǎn)。國外專用汽車產(chǎn)品的發(fā)展趨勢主要有：專用汽車重型化、散裝水泥車的列車化，車多用化、專用底盤專業(yè)化及新材料新技術(shù)和微電腦的應(yīng)用等。1.2.2國內(nèi)汽車我國專用汽車的生產(chǎn)是從60年代初開始，在軍用改裝車輛，消防改裝汽車的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來。我國專用汽車廠家大致可分四類，與國外生產(chǎn)組織形式類似。然而對國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展需求和世界工業(yè)發(fā)達國家專用汽車發(fā)展趨勢而言，我國專用汽車的品種比較集中，單一，數(shù)量和品質(zhì)還遠不能滿足國民經(jīng)濟發(fā)展需求。我國專用汽車生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展趨勢：（1）集團化發(fā)展?jié)u趨明顯，從80年代初期開始，已逐漸形成“三大、三小、兩微”、“四輕、二中

5、、三重”基本型汽車生產(chǎn)基地的格局，由分散走向集中、聯(lián)合、集團化。（2）專用汽車產(chǎn)品正向調(diào)整生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、向規(guī)模化趨勢發(fā)展，專用汽車的生產(chǎn)集中度增加。國內(nèi)高壓沖洗車的生產(chǎn)企業(yè)與國外企業(yè)相比之下，品種還比較集中、單一，數(shù)量和品質(zhì)還遠遠不能滿足日益增長的國民經(jīng)濟發(fā)展需求。具體有，長沙的中標實業(yè)有限公司，以北京為主要市場；福建的龍馬牌高壓沖洗車以南方為主要市場；揚州的圣達牌高壓沖洗車面向北京市場；北京清潔車輛廠也有類似產(chǎn)品，上海也有生產(chǎn)高壓沖洗車的企業(yè)。1.3專用汽車總體設(shè)計1.3.1專用汽車設(shè)計概述專用汽車設(shè)計除了要滿足基本型汽車的性能要求外，還要滿足專用功能的要求。一般多選固定型的基本型

6、汽車底盤（如東風(fēng)EQ1141GTDJ）進行改裝設(shè)計。根據(jù)所選定的底盤參數(shù)及所設(shè)計的專用汽車的功能和性能指標要求，進行總體布置和專用工作裝置匹配的設(shè)計。（如功率匹配、動力輸出、傳動方式、外形尺寸、軸載質(zhì)量等），同時要注意汽車底盤的基本性能不受影響，針對專用汽車品種多，批量少的生產(chǎn)特點設(shè)計時應(yīng)考慮產(chǎn)品的系列化，以便根據(jù)不同用戶的需要而能很快進行產(chǎn)品變形。對零部件設(shè)計應(yīng)按“三化”要求進行，最大限度地選用標準件或已定型產(chǎn)品，而對工作裝置中的某些核心部件和總成（如各種水泵、油泵、空壓機及各種閥等）要從專業(yè)生產(chǎn)廠家中優(yōu)選。1.3.2專用汽車底盤選型及功率平衡和比功率改裝專用汽車選用的底盤主要是二類或三類汽

7、車底盤。（所謂二類汽車底盤即在基本型整車的基礎(chǔ)上，去掉貨箱；三類汽車底盤一般是在基本型車的基礎(chǔ)上去年貨箱和駕駛室。）汽車底盤的選擇或設(shè)計專用底盤主要根據(jù)專用汽車的類型、用途、裝載質(zhì)量、使用條件、專用汽車的性能、專用設(shè)備或裝置的外形尺寸、動力匹配等來決定。在專用汽車底盤或總成選型方面一般應(yīng)滿足下述要求：適用性（對各種專用改裝車的總成應(yīng)適于專用汽車特殊功能的要求，并以此為主要目標進行改裝選型設(shè)計）、可靠性（所選用各總成應(yīng)可靠，零部件有足夠的強度和壽命且同一車型各總成零部件的壽命應(yīng)趨于均衡），先進性（所選用的底盤或總成應(yīng)使整車在動力性、經(jīng)濟性、制動性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性及通過性等基本性能指標和功

8、能方面達到同類車型的先進水平。）方便性（所選各總成要便于安裝、檢查、保養(yǎng)和維修，應(yīng)處理好結(jié)構(gòu)緊湊與裝配調(diào)試空間合理的矛盾）。專用汽車的功率平衡計算 專用汽車在行駛過程中所需的驅(qū)動功率按下式計算： （1-1）式中： 整車總質(zhì)量（kg）滾動阻力系數(shù)汽車底盤傳動系的機械效率空氣阻力系統(tǒng)整車迎風(fēng)面積（m2）最高車速（km/h）專用工作裝置在車輛行駛中從汽車底盤所取的功率（kw）專用工作裝置的機械效率專用汽車的比功率計算 汽車比功率Pd是指單位汽車總質(zhì)量的發(fā)動機功率，若不計風(fēng)阻其計算式：Pd=P/ ma（Kw/kg） （1-2）據(jù)統(tǒng)計：專用汽車（含汽車列車）比功率的大致范圍是：ma5103kg Pd=0

9、.0150.021 Kw/kgma5103kg Pd=0.00750.011 Kw/kgma5103kg Pd=0.004780.007 Kw/kg1.3.3總體布置專用汽車總體布置的任務(wù)是正確選定整車參數(shù)，合理布置工作裝置和附件，使取力裝置，專用工作裝置，其它附件與所選定的汽車底盤構(gòu)成相互協(xié)調(diào)和匹配的整體，達到設(shè)計任務(wù)書所提出的整車基本性能和專用性能要求。進行總體布置時應(yīng)按照的原則：（1）盡量避免對汽車底盤各總成位置的變動（2）應(yīng)滿足專用工作裝置性能的要求，使專用功能得到充分發(fā)揮（3）裝置質(zhì)量，軸載質(zhì)量分配等參數(shù)的估算和校核（4）應(yīng)避免工作裝置的布置對車架造成集中載荷（5）應(yīng)盡量減少專用汽車

10、的整 整備質(zhì)量、提高裝載質(zhì)量（6）應(yīng)符合相關(guān)法規(guī)的要求整車總體參數(shù)包括尺寸參數(shù)和質(zhì)量參數(shù)兩大部分：尺寸參數(shù)包括外廓尺寸（指整車的長、寬、高，由所選的汽車底盤及工作裝置確定，但最大尺寸要滿足法規(guī)要求。）軸距（軸距影響到車輛總長，最小轉(zhuǎn)向直徑，縱向通過半徑或縱向通過角、軸茶分配和質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)等）。輪距（影響到車輛總寬、橫向通過半徑、轉(zhuǎn)向時的通道寬度以及車輛的橫向穩(wěn)定性。）、前、后懸（前、后懸直接涉及到汽車的接近角和離去角，一般在25以上。前懸應(yīng)滿足車輛接近角和軸荷分配的要求，前懸與駕駛室、發(fā)動機、轉(zhuǎn)向器、前保險杠等總成布置有關(guān)。后懸應(yīng)滿足車輛離去角和軸荷分配的要求，還要滿足有關(guān)標準的規(guī)定）。質(zhì)量參

11、數(shù)包括裝載質(zhì)量me(應(yīng)考慮用途和使用條件，合理分級)，整備質(zhì)量m。（指專用汽車帶有全部工作裝置及底盤所有附屬設(shè)備，加滿油和水，但未載人和載貨時的整車質(zhì)量），總質(zhì)量ma（指專用汽車裝備齊全，滿載規(guī)定值貨物及乘員時的質(zhì)量。ma= m。+me+mp. mp-乘員質(zhì)量kg65kg/人）軸載質(zhì)量（最大軸載質(zhì)量是專用汽車在公路行駛進使用受限制睥一個技術(shù)參數(shù)，也是公路和橋梁設(shè)計載荷標準的依據(jù)。軸載質(zhì)量的計算和限值可依公式和國標得出，軸載質(zhì)量還要滿足輪胎的負荷能力。）軸載質(zhì)量的分配原則（指車輛某一軸的承載質(zhì)量占整車總質(zhì)量的百分比，應(yīng)分空載和滿載兩種工考慮。一般考慮五方面：輪胎磨損均勻、允許軸載質(zhì)量的限制、輪胎

12、負荷系數(shù)，操縱穩(wěn)定性，質(zhì)以位置）。底盤改裝部件的布置，在圖紙上進行底盤改裝部件（如發(fā)動機、傳動軸、制動系、轉(zhuǎn)向梯形等）布置之前，要確定基準線，一般以底盤車架的上平面線作為高度基準，以前輪中心線作為縱向其準，以汽車中心線（縱向?qū)ΨQ平面）作為橫向基準。改裝部件的布置包括：發(fā)動機布置，傳動軸布置，制動第統(tǒng)布置，電器裝置布置及其它其它附件，取力器布置是我們主要設(shè)計部件。1.3.4底盤車架的改裝設(shè)計主車架改裝 主車架是汽車底盤上各總成及專用工作裝置安裝的基礎(chǔ)，它是受載荷很大的部件，除承受整車靜載荷外，還要受到車輛行駛時的動載荷。為保持主車架的強度和剛度，原則上不允許在主車架縱梁上鉆孔和焊接，應(yīng)盡量使用車

13、架上原有孔。因?qū)Ｓ闷嚳偛贾玫男枰?，對主車架有時要進行加長。主車架加強板的設(shè)計要考慮設(shè)置車架縱梁加強板的條件、加強板的形狀、布置、控制等。副車架設(shè)計 為改善主車架的承載情況，避免集中載荷，同時也為了不破壞主車架的結(jié)構(gòu)，一般多采用副車架（副梁）過渡。在增加副車架的同時，為避免由于副車架剛度的急劇變化而引起主車架上應(yīng)力集中，故對副車架的截面開頭及尺寸，前端形狀及安裝位置及與主車架的連接方式（主要是止推連接板、連接支架、U型夾螺栓三種）都有一定要求。1.3.5主要性能計算專用汽車性能參數(shù)計算是總體設(shè)計的主要內(nèi)容之一，其目的是檢驗整車參數(shù)是否合理，使用性能參數(shù)能否滿足要求。主要性能有整車的動力性、經(jīng)濟

14、性和穩(wěn)定性等。衡量汽車動力性能的評價指標有三個，即最高車速Vmax,最大爬坡度imax和加速性能（imax.t.s）專用汽車的燃油經(jīng)濟性通常用車輛在水平的混凝土或瀝青路面上，以經(jīng)濟車速V滿載行駛的百公里油耗量來評價，也稱百公里油耗或等速百公里油耗。車輛的穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性是指車輛停放或等速行駛在坡道上，當整車的重力作用線越過車輪的支承點（接地點），則車輛會發(fā)生翻傾。若整車的重力作用線正好通過支承點，則車輛處于臨界的傾翻狀態(tài)，此時的坡度角稱為最大傾翻穩(wěn)定角Bmax。分析專用汽車的靜態(tài)穩(wěn)定性首先應(yīng)計算出整車的質(zhì)心位置。第二章 發(fā)動機與變速器2.1發(fā)動機主要性能指標與速度特性（1）發(fā)動機主要性能指標發(fā)動機的

15、主要性能指標有動力性指標（有效轉(zhuǎn)矩、有效功率、轉(zhuǎn)速等），經(jīng)濟性指標（燃油消耗率）運轉(zhuǎn)性能指標（排氣品質(zhì)、嗓聲和起動性能等）。與本設(shè)計相關(guān)的主要性能指標是動力性指標。動力性指標主要包括有效轉(zhuǎn)矩和有效功率。發(fā)動機通過飛輪對外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩，比Te表示，單位為N.M。有效轉(zhuǎn)矩與外界施加于發(fā)動機曲軸上的阻力矩相平衡。（2）發(fā)動機輸出特性汽車上裝用的發(fā)動機由曲軸輸出的轉(zhuǎn)矩Te和功率Pe特性如右圖所示，若以這類車用發(fā)動機直接作為汽車的動力源將存在以下一些不足之處： 輸出轉(zhuǎn)矩Te太小，導(dǎo)致車輛所獲驅(qū)動力過小，無法滿足汽車在各種載荷與道路狀況下的驅(qū)動需要； 輸出轉(zhuǎn)速ne太高，致使汽車行駛速度過大，不能

16、確保汽車的安全； 轉(zhuǎn)矩Te的變化范圍T太窄，使得汽車無法適應(yīng)各種路面引起的阻力變化； 轉(zhuǎn)矩Te變化趨勢不好，汽車不能因外界阻力增大而引起車速（也即發(fā)動機轉(zhuǎn)速）降低時，從發(fā)動機上獲得與之相適應(yīng)的不斷增加的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩； 發(fā)動機存在最低穩(wěn)定車速nmin,使汽車由靜止起步行駛困難，即在此過程中，難以協(xié)調(diào)旋轉(zhuǎn)的發(fā)動機與靜止汽車之間的運動學(xué)矛盾。為了解決上述發(fā)動機存在的問題，確保汽車正常運行，需要在發(fā)動機與靜止汽車之間的運動學(xué)矛盾。為了解決上述發(fā)動機存在的問題，確保汽車正常運行，需要在發(fā)動機與被驅(qū)動裝置（驅(qū)動輪取力專用裝置等）之間配置一套傳動系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)提供的足夠大的傳動比，達到降低發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)速，增加

17、輸出轉(zhuǎn)矩的目的，從而協(xié)調(diào)發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)速、增加輸出轉(zhuǎn)矩的目的，從而協(xié)調(diào)發(fā)動機與車輛行駛及專用裝置之間的關(guān)系。這種傳動速比通常由汽車的傳動系統(tǒng)通過兩級以上的減速裝置獲得，即依靠變速器和分動器、主減速器或輪邊減速器等裝置來共同實現(xiàn)。2.2變速器與動力傳動機構(gòu)用發(fā)動機直接傳動將有以下欠缺：發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)速太高，轉(zhuǎn)矩低，無法滿足汽車相對車速較低，轉(zhuǎn)矩高的要求，同時，其轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化范圍，以以適應(yīng)汽車車速的牽引力大范圍變化的實際需要，為解決這些問題而引入變連器。汽車用變速器通常具有以下作用：（1）能按需要改變傳動比，達到“減速、增矩”的目的，同時擴大汽車驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍。（2）在發(fā)動機不改變旋向的

18、前提下，能完成汽車反向行駛，實現(xiàn)倒車。（3）能中斷發(fā)動機與驅(qū)動輪之間的動力聯(lián)系，滿足發(fā)動機起動，怠速運轉(zhuǎn)和變速器換檔等情況需要。變速器利用齒輪傳動時的引力特性和速度特性達到“減速、增矩”的目的。當以大小不等的兩齒輪嚙齒合傳動時，若以小齒輪作為輸入，大齒輪為輸出，傳動可獲得“減速、增矩”效果，但當以大齒輪作為輸入，小齒輪為輸出，傳動就有“減矩、增速”的作用。圖2.1是一臺典型的六檔固定軸式手動變速器。它由三要分別稱之為輸入軸（又稱第一軸）22中間軸21和輸出軸（第二軸）11，以及一系列傳動所需齒輪組成，故此種變速器又稱三軸式變速器，它適用于標準的發(fā)動機前置后輪驅(qū)動式傳動系。第一軸前端借離合器與發(fā)

19、動機曲軸相連，輸出軸后端通過凸緣與萬向傳動裝置相接。齒輪與輸入軸制成一體，與齒輪20構(gòu)成常嚙合傳動齒輪副。齒輪12、15、16、17、18、19和20都固定于中間軸上，相應(yīng)以齒輪4、5、6、7、軸上。接合合套花鍵轂借內(nèi)花鍵與輸出軸固聯(lián)。與花鍵轂相套的接合套可以在換檔撥叉作用下沿花鍵轂作軸向滑動。9和10則空套在輸出軸上。接合套花鍵轂借內(nèi)花鍵與輸出軸固聯(lián)。與花鍵轂相套的接合套可以在換檔撥叉作用下沿花鍵轂作軸向滑動。圖2.1變速器通過輸入軸常嚙合齒輪將動力傳給中間軸，中間軸經(jīng)過其上各檔常嚙合齒輪將動力傳給輸出軸上空套的相應(yīng)各齒輪，當接合套將花鍵轂與輸出軸某檔齒輪上相應(yīng)的拼命齒圈相結(jié)合時，便可實現(xiàn)某

20、一檔的傳動。當所有接合套均處于中間位置時，變速器并無動力輸出，此時變速器為空檔。例如掛一檔時，靠撥叉使接合套右移，與齒輪9上的接合齒圈接合后，動力便可從輸入軸依次經(jīng)齒輪1和20，中間軸、齒輪15和9，以及相應(yīng)的接合齒圈，接合套和花鍵轂傳給輸出軸。因此，一檔傳動比為：=如此類推，可知各前進檔速比如下：= =而 所以，當接合套了左移與齒輪1上的接合齒圈結(jié)合時，動力從輸入軸經(jīng)過齒輪1和其上的接合齒圈，接合套了以及花鍵轂直接傳給輸出軸，這種不經(jīng)蹭軸齒輪傳動，而將輸入軸與輸出軸直接相連實現(xiàn)的稱為直接檔，其速比為1，即變速器六檔速比=1。為實現(xiàn)汽車逆向行駛，變速器中間軸的一側(cè)設(shè)置了一根倒檔軸13（圖中按慣

21、例將倒檔軸畫在中間軸的下方），軸上空套的倒檔蹭齒輪14是一個改變旋向的惰輪，它分別與輸出軸倒檔齒輪10和中間軸倒檔齒輪12常嚙合。當齒輪10旁的接合套右移與該齒輪上的接合齒圈結(jié)合時，便可獲得倒檔。倒檔傳動比： = .=.從保證倒車安全出發(fā)，倒檔速比較大，這樣可獲得較低的倒檔車速。第三章 取力傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析與方案確定3.1取力傳動系統(tǒng)基本功用與組成一般地，汽車傳動系的基本功用是將發(fā)動機發(fā)出的動力轉(zhuǎn)給驅(qū)動車輪。而對于高壓沖洗車的取力傳動系統(tǒng)而言，其基本功用是將發(fā)動機發(fā)出的功率通過變速器、取力器及傳動軸（或液壓馬達）等傳給水泵。取力傳動系統(tǒng)的組成及其在汽車上的布置形式，取決于發(fā)動機的形式和性能，汽

22、車總體結(jié)構(gòu)形式，取力方式及取力傳動系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)形式等許多因素。對于汽車傳動系來說，必須具備以下四大功能：減速增矩，實現(xiàn)汽車倒駛，必要時中斷傳動以及差速作用。而對取力傳動系統(tǒng)，主要功能是減速增矩和必要時中斷傳動。本設(shè)計中取力傳動系統(tǒng)主要是由取力器，傳動軸，十字軸式剛性萬向節(jié)及聯(lián)軸節(jié)等部件組成，其中取力器是專門廠家生產(chǎn)，可根據(jù)需要進行選型配置。3.2取力方式的選擇與取力器布置3.2.1取力方式類型介紹與選擇除了少量專用汽車的工作裝置因考慮工作的可靠性和特殊要求而配備專門動力驅(qū)動外（例如部分冷藏車的制冷系統(tǒng)），絕大多數(shù)專用汽車上的專用設(shè)備都是以汽車自身的發(fā)動機為動力源，經(jīng)過取力裝置，用來驅(qū)動各種齒

23、輪泵、水泵、空壓機等，從而為諸多工作裝置配套使用。根據(jù)取力裝置相對于汽車底盤變速器的位置，取力裝置的取力方式可分為前置，中置和后置三種基本類型，每一種基本類型又包括若干具體的結(jié)構(gòu)形式：發(fā)動機前端取力 前置式 飛輪前端取力 飛輪后端取力 夾鉗式取力 變速器上蓋取力中置式 變速器右側(cè)蓋取力變速器左側(cè)蓋取力 變速器后端蓋取力 后置式 分動器取力傳動軸取力（1）前置式取力a)發(fā)動機前端取力發(fā)動機前端取力是一種常用的形式，一般都是由正時齒輪室或由發(fā)動機的風(fēng)扇，水泵的皮帶輪輸出，這種取力方式適用于由普通長頭式汽車底盤改裝的專用車輛。但由于該方式的取力器到專用裝置的距離較長，縣需要轉(zhuǎn)換傳動方向，若采用機械傳

24、動機構(gòu)就很復(fù)雜因此一一般采用液力傳動。b)飛輪前端取力飛輪前端取力是在飛輪前端的曲軸齒輪通過中間軸齒輪帶動取力器齒輪，從而驅(qū)動取力器的輸出軸。此方式優(yōu)點是不受主離合器控制，但因改變了曲軸末端的結(jié)構(gòu)，對其平衡及發(fā)動機制造會有些影響。該布置在機場消防車上有應(yīng)用。c)飛輪后端取力飛輪后端取力，不同于前端取力之處在于取力齒輪位于主離合器之后，此方式常用于由平頭式汽車底盤改裝的大、小型混凝土攪拌運輸車，取力器到滾筒距離較短，因而傳動系統(tǒng)簡單，傳動效率高。d)夾鉗式取力 夾鉗式取力器安裝在離合器和變速器之間。原變速器中的第一軸被取力器中的長柄齒輪軸和連齒軸所代替。安裝此方式在消防車上應(yīng)用較多。（2）中置式

25、取力a)變速器上蓋取力變速器上蓋取力是指改制原變速器的上蓋，將取力器疊置于變速器之上，用一個惰性齒輪和變速器的第一軸輸入齒輪常嚙合，再由該惰性齒輪將動力傳給取力器的輸出軸。此方式也具有和發(fā)動機同轉(zhuǎn)輸出的特點，因而適合于需要有高速輸入的工作裝置。b)變速器側(cè)蓋取力變速器側(cè)蓋取力又可分為左側(cè)蓋取力和右側(cè)蓋取力。由于在設(shè)計變速器時已考慮了動力輸出，因而一般在變速器左側(cè)和右側(cè)都留有標準的取力窗口，也有專門生產(chǎn)與之配套的取力器廠家，因此這種取力器較常用（中燕公司的灑水車其取力方式便是左側(cè)蓋取力）。但這種取力形式一般都是從變速器的中間軸上的齒輪取力，因而在傳動路線上經(jīng)過了變速器一對常嚙合齒輪的減速，故取力

26、器軸出軸的轉(zhuǎn)速總是低于發(fā)動機的轉(zhuǎn)速。c)變速器后端蓋取力變速器后端蓋取力是將動力由中間軸直接取出，并在中間軸的后端蓋處輸出。（3）后置式取力發(fā)動器取力方案通常在牽引車、汽車起重機上采用，用來驅(qū)動絞盤或起重機構(gòu)。從取力器到專用工作裝置之間的動力傳遞可以采用機械傳動或液壓傳動。機械傳動的主要部件是萬向節(jié)和傳動軸，液壓傳動的主要部件是液壓泵和液壓馬達。傳動軸取力是將取力器做成獨立總成，設(shè)置于傳動軸之間無論哪種形式的取力器，其傳動比應(yīng)由專用工作裝置所需的轉(zhuǎn)速、功率和發(fā)動機的外特性（發(fā)動機外特性是指發(fā)動機油門全開時后速度特性）決定。其基本原則是在滿足工作裝置所需功率和轉(zhuǎn)速的前提下，選擇較低的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和

27、較高的發(fā)動機負荷率。而對于取力器的選取，應(yīng)根據(jù)所需功率的大小及汽車總布置等來進行。3.2.2取力器布置取力器根據(jù)所驅(qū)動專用裝置需求及選定的汽車底盤來進行布置。一般來說，取力器布置示意圖如下：1) 變速器后部動力輸出2) 變速器側(cè)部動力輸出3) 自軸輪動力輸出4) 發(fā)動機前部動力輸出5) 發(fā)動機6) 變速器前部動和輸出7) 變速器 8) 傳動裝置動力輸出對于變速器取力來說有三種主要動力輸出形式：變速器側(cè)部動力輸出形式一般是在變速器的中間軸某一檔齒輪輸出動力，或者由倒檔凹輪輸出動力。由于受結(jié)構(gòu)的限制，這種動力輸出方式僅僅能輸出發(fā)動機最大功率的三分之一，最多也不會超過二分之一，故稱之為部分功率輸出。

28、多用在灑水車、自卸車、垃圾車、高空作業(yè)車、起重機汽車及油罐車等。操縱可以手動機械操縱，也可以用氣壓、油質(zhì)、電磁控制開關(guān)接合與斷開，也可以用推拉軟軸控制。變速器前部動力輸出形式設(shè)置在變速器與離合器之間，可以取得發(fā)動機的最大功率，故稱為全功率輸出取力器。這種取力器的設(shè)計，必須重點考慮油溫與潤滑，必要時可加設(shè)強制潤滑及冷卻裝置。這種結(jié)構(gòu)常用于消防車上。變速器后部動力輸出形式此動力輸出形式又可細分為兩種：a）中間軸后端動輸出形式，取力器直接固定在變速器的后端面上，在變速器中間軸的后端制作花鍵或者聯(lián)接一個齒輪作為動力輸出用，可取出發(fā)動機的最大功率。b）第二軸后端動力輸出形式，取力器固定在變速器的后端面上

29、，在第二軸輸出端加裝一個齒輪作為動力輸出，可以取出發(fā)動機最大功率，且轉(zhuǎn)速可通過變速器的檔位變化。但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，并且對變速器的改動此較大。這兩種變速器后部動力輸出，多用于消防車，混凝車攪拌車、輸送泵車及駕鏟車上面。3.3取力傳動系統(tǒng)方案分析與確定當前用得最多的是中置式節(jié)取力方式即從變速器的頂部、側(cè)蓋或后端蓋的動力輸出窗口取力。動力可由變速器中間軸四檔齒輪取力，或者倒檔齒輪或中間軸取力輸出。根據(jù)資料和去中燕實地調(diào)研，本設(shè)計中采用的是變速器側(cè)部動力輸出。變速器側(cè)部動力輸出屬于中置式取力，又可分左側(cè)蓋取力和右側(cè)蓋取力（中燕公司灑水車采用的是左側(cè)蓋側(cè)力），由以上分析確定采用變速器左側(cè)蓋取力方式來輸出動

30、力。由調(diào)研資料知道變速器左側(cè)蓋動力主要的傳動方式有兩種。一是液壓式，其傳動鏈組成為：發(fā)動機變速箱取力器液壓泵高壓輸油管液壓馬達水泵。另一種是純機械式，其傳動鏈組成為：發(fā)動機變速箱取力器傳動軸十字軸式剛性方向節(jié)傳動裝置彈性柱銷聯(lián)軸節(jié)水泵。下面對這兩種方案分別進行分析和比較，以確定采取哪種更符合實際應(yīng)用。（1）方案一：液壓傳動系統(tǒng)任何液壓系統(tǒng)的設(shè)計，除了應(yīng)滿足在動作和性能方面規(guī)定的種種要求外，還必須符合重量輕、體積小、成本低，效率高、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用和維護方面等一些公認的普遍設(shè)計原則。液壓傳動系統(tǒng)是以傳遞動力為主，追求傳動特性的完善，其執(zhí)行元件用來驅(qū)動主機的某個部件（本設(shè)計中是用液壓馬達驅(qū)

31、動水泵）。液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計首先要明確系統(tǒng)設(shè)計要求，其一般步驟的具體內(nèi)容有：1）主機的用途，液壓結(jié)構(gòu)、總體布局、主機對液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件在位置布置和空間尺寸的限制。2）主機的工作循環(huán)，液壓執(zhí)行元件的運動方式（移動轉(zhuǎn)動或擺動）及其工作范圍 。3）液壓執(zhí)行元件的負載和運動速度的大小及其變化范圍。4）主機各液壓執(zhí)行元件的動作順序或互鎖要求。5) 對液壓系統(tǒng)工作性能（如工作穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等），工作效率、自動化程度等方面的要求。6) 液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件，如周圍介質(zhì)、環(huán)境溫度、濕度、塵埃情況、外界沖擊振動等。7)其它方面的要求，如液壓裝置在重量、外形尺寸、經(jīng)濟性等方面的規(guī)定或限制。明確系統(tǒng)設(shè)計要求

32、之后緊接著是分析系統(tǒng)工況，確定主要參數(shù)，對液壓系統(tǒng)進行工況分析，就是要查明它的每個執(zhí)行元件在各自工作中的運動速度和負載的變化規(guī)律，這是滿足主機規(guī)定的動作要求和承載能力所必需具備的，而確定主要參數(shù)是指確定液壓執(zhí)行元件的工作壓力和最大流量。再就是擬訂液壓系統(tǒng)草圖，即從作用原理上和結(jié)構(gòu)組成上具體體現(xiàn)設(shè)計任務(wù)中提出的各項要求。它包含三項內(nèi)容：確定系統(tǒng)類型，選擇液壓回路和拼搭液壓系統(tǒng)。繼而選擇液壓元件包括液壓泵、閥類元件、油管及油箱等，最后要對液壓系統(tǒng)性能進行如下四方面驗算：回路壓力損失驗、發(fā)熱溫升驗算、沖擊消震驗算、動態(tài)性能驗算等。要設(shè)計出液壓式取力傳動系統(tǒng)，就得按以上流程逐步考慮計算。此方案的優(yōu)點是

33、其傳動比較大并且轉(zhuǎn)速可調(diào)，又由于油管的傳輸動力，其布置可不受空間結(jié)構(gòu)限制，可靈活布置。但顯然其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，涉及到液壓元件的結(jié)構(gòu)與工作原理、液壓回路及安裝、調(diào)試等多方面內(nèi)容，且成本較高。（2）方案二：純機械傳動系統(tǒng)此傳動系統(tǒng)主要包括傳動軸， 十字軸式剛性調(diào)節(jié)及彈性柱銷職軸節(jié)等，屬于傳統(tǒng)機械設(shè)計內(nèi)容，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單而緊湊，傳動效率高，可靠性強，大部分可采用標準件選配，維護性較好，且成本低，但不足之處是其傳動比固定，其位置布置在尺寸和空間上有些限制。（3）兩方案的比較方案一技術(shù)先進，可實現(xiàn)較高的自動化程度，其傳動比可由控制液壓油流量和液壓來調(diào)節(jié)，這是方案一比方案二有顯著優(yōu)勢的地方，但若從經(jīng)濟性

34、和維護可靠性方面看，方案二不及方案一。方案一設(shè)計成本及維護成本都較高，其傳動鏈環(huán)節(jié)較多，出現(xiàn)漏洞的可能性（如密封不嚴出現(xiàn)漏油，在低溫或高溫環(huán)境下油壓不穩(wěn)等等）較大，而方案一設(shè)計簡單，且傳動效率高，其傳動鏈環(huán)節(jié)少，出現(xiàn)故障可以很快查出并更換損壞件，對于維護人員技術(shù)要求低，降低了管理運營成本。方案二也可通過改變發(fā)動機輸出功率和變速箱不檔位來實現(xiàn)一定范圍內(nèi)的傳動比（轉(zhuǎn)速）的調(diào)節(jié)，部分地彌補了這方面的不足，而在可靠性，操作維護性及成本上方案一比方案二更有優(yōu)勢，而且中燕公司所采用大多是以方案二為主 的傳動系統(tǒng)，所以本設(shè)計確定選擇第二套取力傳動系統(tǒng)方案。3.4取力裝置設(shè)計分析與取力器選擇3.4.1取力裝置

35、設(shè)計分析經(jīng)取力裝置獲取的動力，即它所輸出的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩一定要與用該動力驅(qū)動的齒輪泵、柱塞泵、水泵等專用裝置的使用特性相匹配。因此在進行取力裝置的設(shè)計計算時，首先應(yīng)考慮以下幾方面的問題：大多數(shù)采用二類底盤的專用汽車，經(jīng)取力器驅(qū)動的專用裝置所需的功率較小，與底盤發(fā)動機的正常工作狀態(tài)很不匹配，造成油耗高、效率低。因此對于動力輸出功率小，工作時間較長的專用汽車，要合理地選擇動力裝置的傳動比，以滿足專用裝置額定工作轉(zhuǎn)速的要求。同時，應(yīng)注意提高發(fā)動機的負荷率，降低發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，使發(fā)動機盡可能地工作在最傳狀態(tài)。避免發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速、低負荷的狀態(tài)下工作。根據(jù)所需功率的大小和轉(zhuǎn)速要求，以及整車的布置，確定采用何種取

36、力方式。確定傳動系動力輸出，端輸出軸頭或輸出法蘭的結(jié)構(gòu)和尺寸。確定取力裝置操縱桿的位置和操縱機構(gòu)的形式。取力裝置的潤滑方式和安裝位置。3.4.2取力器的選取取力器由專門廠家提供，可根據(jù)需要進行選型，一般來說選取力器要考慮一下幾方面：首先是取力形式，有變速器取力，發(fā)動機取力，離合器取力、分動器取力等等。再選擇取力器的型號。這需要知道取力器轉(zhuǎn)速（即與發(fā)動機轉(zhuǎn)速nmot對應(yīng)的取力器轉(zhuǎn)速nNA）、取力器旋向、取力器功率、取力器扭矩，輸出端型式及尺寸（包括花鍵軸、花鍵套、法蘭盤直徑等）、使用條件（分駐車使用、行車使用及二者兼有等）、工況（包括連續(xù)運轉(zhuǎn)、短時運轉(zhuǎn)及間隔運轉(zhuǎn)等）以及使用汽車底盤型號等。以下是

37、調(diào)研時中燕公司提供的技術(shù)資料，與他們設(shè)計生產(chǎn)的高壓沖洗車上選取的取力器相關(guān)的。中燕公司直接選用的是東風(fēng)公司設(shè)計的標準取力器：底盤型號EQ1141G7DJ系列取力器型號4205N31-020變速器總成生產(chǎn)廠家大同齒輪廠速比1.316輸出旋轉(zhuǎn)方向與發(fā)動機相反最大輸出功率（KW）30.8操縱方式遠距離電控氣操縱在整車上的輸出方式法蘭其中EQ1141G7DJ系列汽車底盤變速器取力齒輪參數(shù)如下：齒數(shù)法向模數(shù)壓力角螺旋角徑向變徑系數(shù)螺旋方向齒寬2852000.0937右旋253.4.3取力器定性分析（1） 水泵的演進1）最初時代：底盤為EQ140KS-100，發(fā)動機為EQ6100最大功率為99kw/300

38、0rpm，水泵為臨沂消防器材廠BS-24中置泵，主軸額定轉(zhuǎn)速3240rpm功率23.5kw。BS-24采用變速箱上取力水泵自身也沒有變速箱，主軸額定轉(zhuǎn)速既為輸入轉(zhuǎn)速。根據(jù)功率扭矩換算公式計算（）此時的輸入扭矩為69.26Nm。 2）自制泵時代：底盤為EQ1092F，發(fā)動機仍為EQ6100最大功率為99kw/3000rpm，水泵為自制泵，主軸額定轉(zhuǎn)速3680rpm功率22.5kw，采用變速箱側(cè)取力，水泵自身設(shè)有變速箱速比0.5主軸額定轉(zhuǎn)速為輸入轉(zhuǎn)速的2倍。此時輸入轉(zhuǎn)速為1840 rpm根據(jù)功率扭矩換算公式計算（）輸入扭矩為116.76Nm 在這一系統(tǒng)中開始使用湖北齒輪廠的PT021/273PQ3

39、系列的取力器。3）威龍泵時代：99年使用杭州威龍水泵廠的80QZB60/62水泵代替自制泵. 80QZB60/62水泵主軸額定轉(zhuǎn)速2900rpm功率16kw，采用變速箱側(cè)取力，水泵自身設(shè)有變速箱速比0.5主軸額定轉(zhuǎn)速為輸入轉(zhuǎn)速的2倍。此時輸入轉(zhuǎn)速為1450rpm根據(jù)功率扭矩換算公式計算（）輸入扭矩為105.36Nm 在這一系統(tǒng)中仍然使用湖北齒輪廠的PT021/273PQ3系列的取力器。底盤為EQ1092FJ，發(fā)動機仍為EQ6100最大功率為99kw/3000rpm。4）加大時代：開始時間不祥到目前為止均為此配置，以杭州威龍水泵廠的80QZB60/90水泵代替80QZB60/62，水泵的結(jié)構(gòu)形式

40、均相同但功率有16kw加大為22.5kw由此帶來輸入扭矩加大到148 Nm系統(tǒng)中其他環(huán)節(jié)皆未發(fā)生改變。（2）取力器破壞分析與改進1）明確PT021/273PQ3系列的取力器可以提供的最大功率和扭矩：通過向湖北齒輪廠咨詢PT021/273PQ3-1B-A取力器的總速比為1.167適用工況為間斷工況，最大瞬間扭矩300 Nm/1000 rpm最大輸出功率30kw，可承載的扭矩隨轉(zhuǎn)速提高而降低（因為最大輸出功率不變）。最大輸出情況指在發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速3000rpm時推算輸出軸轉(zhuǎn)速2570rpm可承載扭矩為111.46 Nm。標準情況在發(fā)動機轉(zhuǎn)速1692rpm時推算輸出軸轉(zhuǎn)速1450rpm可承載扭矩為1

41、97.56Nm。2）水泵的需求：80QZB60/90水泵流量60m3揚程90m功率22.5kw輸入轉(zhuǎn)速為1450rpm輸入扭矩為148Nm使用過程中隨著輸入轉(zhuǎn)速的提高所需要的扭矩和功率也隨之提高。在標準狀況下可以滿足取力器匹配要求。3）實際使用狀況：在實際使用中水泵是處于超載使用狀況。從海淀環(huán)衛(wèi)隊了解到在使用過程中平均每車灑水時間為15分鐘總出水量9噸左右，折合流量36 m3/h。灑水車單噴頭設(shè)計流量7.35 m3/h（80%流動效率）雙噴頭同時工作出水量14.7 m3/h。由此可以看出實際出水量為設(shè)計出水量的2.44倍，要達到這個效果必須提高水泵輸入轉(zhuǎn)速以提高水路系統(tǒng)壓力來達到增大流量的使用

42、效果從而導(dǎo)致了傳動系統(tǒng)超載使用。4）結(jié)論：取力器的損壞是由于超功率的向水泵傳動引起取力器主動軸造成的。具體過程是軸承超載首先損壞，造成齒輪無法定位發(fā)生移動進而齒輪定位被破壞齒頂部在旋轉(zhuǎn)中被擊碎。5） 改進對策：a）由于PT021/273PQ3-1B-A取力器已不能適應(yīng)現(xiàn)在的使用狀況所以應(yīng)考慮更換為可適應(yīng)連續(xù)工況的前夾鉗飛輪取力器。但有可能使水泵安裝位置發(fā)生變化，如此要重新設(shè)計水路。b）改用80QZB60/62水泵，此水泵的消耗功率比80QZB60/90水泵少6.5kw扭矩要求少43Nm。通過消減載荷來緩解軸承的受力情況以延長壽命。但在高速運轉(zhuǎn)時能否安全杜絕損壞尚不能絕對保證。 第四章 萬向節(jié)傳

43、動裝置分析與計算4.1萬向節(jié)傳動簡介萬向節(jié)傳動裝置一般由萬向節(jié)和傳動軸組成，有時還加裝中間支承。它主要用來在工作過程中相對位置不斷改變的兩根軸間傳遞轉(zhuǎn)矩和旋傳運動。萬向節(jié)傳動在汽車上應(yīng)用比較廣泛。在發(fā)動機前置后輪或全輪驅(qū)動的汽車上，由于彈性懸架的變形，變速器或分動器輸出軸與驅(qū)動橋輸入軸的軸線相對位置經(jīng)常變化，所以普遍采用十字軸萬向傳動軸。在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中，內(nèi)外半軸之間的夾角隨行駛需要而變，這時多采用等速萬向傳動軸。當后驅(qū)動橋為獨立懸架時，也必須采用萬向節(jié)傳動。萬向節(jié)按扭轉(zhuǎn)方向是否有明顯的彈性，可分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)。剛性萬向節(jié)是靠零件的鉸鏈式連接傳遞動力的，可分成不等速萬向節(jié)（如十字軸式）

44、，準等速萬向節(jié)（如雙聯(lián)式，凸塊式，三銷軸式等）和等速萬向向節(jié)（如球叉式、球籠式等）。撓性萬向節(jié)是靠彈性零件傳遞動力的，具有緩沖減振作用。不等速萬向節(jié)是指萬向節(jié)連接的兩軸夾角大于零時，輸出軸和輸入軸之間以變化的瞬時角速度比傳遞運動，但平均角速度比為1的萬向節(jié)。準等速萬向節(jié)是指在設(shè)計角下工作時以等于1的瞬時角速度比傳遞運動，而在其它角度下工作進瞬時角速度比近似等于1的萬向節(jié)。輸出軸和輸入軸以等于1的瞬時角速度比傳遞運動的萬向節(jié)，稱之為等速萬向節(jié)。萬向節(jié)傳動設(shè)計應(yīng)滿足如下基本要求：1)保證所連接的兩軸相對位置在預(yù)計范圍內(nèi)變動時， 能可靠地傳遞動力。2)保證所連接兩軸盡可能等速運轉(zhuǎn)。由于萬向節(jié)夾角而產(chǎn)

45、生的附加載荷、振動和噪聲應(yīng)在允許范圍內(nèi)。3)傳動效率高，使用壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，維修容易等。本設(shè)計中選取的是不等速十字軸萬向節(jié)傳動方式，如下將重點分析計算。4.2萬向節(jié)傳動的運動和動力分析：4.2.1運動分析當被連接的兩根軸不在同一直線上而采用一個十字軸萬向節(jié)傳動時，從動軸旋轉(zhuǎn)的角速度是不均勻的。這可從下面簡單十字軸萬向節(jié)傳動的運動學(xué)分析中看出。如圖4-1所示，設(shè)萬向節(jié)傳動的輸入軸（主動軸）與十字軸的BB0軸連接，輸出軸（從動軸）與十字軸的AA0軸連接。當、軸旋轉(zhuǎn)時，與萬向節(jié)叉相連的BB0軸與AA0軸的軌跡都應(yīng)是圓平面，而其間夾角為。設(shè)主動軸萬向節(jié)叉B點轉(zhuǎn)至B1時，從動軸萬向節(jié)叉A點轉(zhuǎn)

46、至A1點，它們轉(zhuǎn)過的角度分別為，1和2。 1角與2角是不相等的，它們之間保持一定的三角函數(shù)關(guān)系，這一關(guān)系可以用把兩個萬向節(jié)叉的運動軌跡投影到同平面上的方法找出。圖4-1剛性十字軸萬向節(jié)運動原理圖如果正對著輸入軸看，BB0的旋轉(zhuǎn)軌跡是個圓，AA0軌跡在此圓平面上的投影是個橢圓（圖6-1，b），由于OA與OB是十字軸的兩臂，始終互相垂直，按投影原理，它們在同一平面內(nèi)的投影也始終互相垂直，因此A1OB1為90直角，而AOA1=BOB1=1。但是作為從動的萬向節(jié)叉由A轉(zhuǎn)至A1時，實際轉(zhuǎn)過的角度，應(yīng)將投影面AA0轉(zhuǎn)過小角與BB0重合后求得。當OA轉(zhuǎn)到OC位置，COD即為所求的從動軸的實際轉(zhuǎn)角2，由圖6-

47、1， b)可知：,由圖中可知 (4-1)這就是用簡單十字軸萬向節(jié)傳動的輸入軸和輸出軸轉(zhuǎn)角隨兩軸夾角而變化的關(guān)系式。從上式（4-1）可看出，當兩軸夾角=0、180、360時，即輸入軸與輸出軸在同一直線上時，cos=1, tg1=tg2,輸入軸轉(zhuǎn)角與輸出軸轉(zhuǎn)角相等。若為其他值時，2與1不相等，因而如果輸入軸等速旋轉(zhuǎn)，輸出軸的角速度將一時快一時慢。圖4-2表示在不同時，2與1之差隨1的變化關(guān)系。圖4-2 剛性十字軸萬向節(jié)所連兩軸旋轉(zhuǎn)角之差變化曲線從圖4-2中可看出，當1為0、90、180、360時，1=2這表明軸轉(zhuǎn)過90，軸轉(zhuǎn)過90；軸轉(zhuǎn)過一周，軸也轉(zhuǎn)過一周，所以、軸的平均轉(zhuǎn)速是相等的。但從動軸的瞬

48、時角速度是變化的，當從動軸每轉(zhuǎn)一圈時，有兩個加速時期與兩個減速時期，且從動軸的這一不等速運動的程度，隨角的加大而加大。從動軸的不等速運動，將導(dǎo)致傳動系的振動與噪聲，甚至引起傳動系的損壞。從動軸不等速旋轉(zhuǎn)的不均勻程度，還可用輸入軸角速度與輸出軸角速度的比值來表示。如果我們把、軸轉(zhuǎn)角中1和2對時間求導(dǎo)數(shù)，微分公式（4-1）可得：軸和軸的角速度為：,由此得： （4-2）從公式 得 （4-3）由三角公式知：并把公式（4-3）代入得： (4-4)將公式（6-4）代入（6-2）得： （4-5）當轉(zhuǎn)角1=0、180、360等值時，比值 達最大值 （4-6）當轉(zhuǎn)角1=90、270等值時，比值為最小值 （4-7

49、）由此可知反映從動軸旋轉(zhuǎn)不均勻程度的角速度之比將在 到cos的范圍內(nèi)變化。4.2.2動力分析下面分析簡單萬向節(jié)傳動的動力學(xué)。如果不計萬向節(jié)里的磨擦損失，則其效率為1，即式中：M1 、M2是萬向節(jié)主動軸和從動軸的扭矩則輸入軸與輸出軸的扭矩變化關(guān)系為： （4-8）當達到最大時，則從動軸上的扭矩M2也達最大值。即 (4-9)為便于理解，現(xiàn)將以、M1表示的矢量、M2及萬向節(jié)相應(yīng)于M2最大、最小值的兩個空間位置如圖4-3所示：圖4-3萬向節(jié)輸出軸與輸入軸的扭矩關(guān)系在輸入軸與輸出軸上，由于兩軸不同軸將引起周期性的附加彎矩，其值為： M=M1sin1tg （4-10） M2= M1cos1sin （4-11

50、）式中1為輸入軸的轉(zhuǎn)角當1=0時，如圖4-4，a）所示，即輸入軸的叉面在垂直平面，則輸出軸的附加彎矩M2為最大值。M2max= M1sin （4-12）當1=90時，如圖4-4，b）所示，即輸入軸的叉面在水平平面，則輸入軸附加彎矩M1為最大值。M1max= M1 tg （4-13）從以上這些關(guān)系可看出，如采用一個簡單十字軸萬向節(jié)，只有在較小時才是合適的，此時轉(zhuǎn)速不均勻程度和附加彎矩較小。當實際需要角較大時，則需采用雙十字軸萬向節(jié)傳動。因為，如果只有一個十字軸萬向節(jié)，輸入軸等速轉(zhuǎn)動，輸出軸則不等速，輸出軸的轉(zhuǎn)速與扭矩會發(fā)生周期性變化，高速旋轉(zhuǎn)時會給機件帶來振動與沖擊；假若再加一個十字軸萬向節(jié)，對

51、于后一萬向節(jié)來說，雖然輸出軸不等速，但輸出軸卻可以獲得等速。因此，只要與中間傳動軸相連的兩個萬向節(jié)叉裝在同一平面，且保證輸入軸和中間軸夾角，等于中間軸和輸出軸夾角，則輸出軸轉(zhuǎn)速即等于輸入軸轉(zhuǎn)速。此時中間軸仍作變速旋轉(zhuǎn)，因轉(zhuǎn)動慣量較小，故慣性力矩不大。在實際應(yīng)用中，角最好不要超過69。另外，灰塵、泥沙等容易進入十字軸滾針軸承，引起早期磨損，影響整個萬向節(jié)傳動總成的壽命，因此，應(yīng)妥善考慮十字軸與萬向節(jié)叉的連接，軸承型式和密封等問題。4.3十字軸式剛性萬向節(jié)的構(gòu)造及潤滑十字軸式剛性萬向節(jié)主要同主動叉、從動叉、十字叉、滾針軸承及其軸向定位件和橡膠密封件組成。具體而言，兩萬向節(jié)叉上的孔分別活套在十字軸的

52、兩對軸頸上。這樣，當主動軸轉(zhuǎn)動時，從動軸既可隨之轉(zhuǎn)動，又可撓十字軸中心在任意方向擺動。為了減少磨擦損失，提高傳動效率，在十字軸軸頸和萬向節(jié)叉孔間裝有由滾針和套筒組成的滾針軸承。然后用螺釘和軸承蓋將套筒固定在萬向節(jié)叉上，并用鎖片將螺釘鎖緊，以防止軸承在離心力作用下從萬向節(jié)叉內(nèi)脫出。為了潤滑軸承，十字軸做成中空的，并有油路通向軸頸，潤滑油從注油嘴注入十字軸內(nèi)腔。為避免潤滑油流出及塵垢進入軸承，在十字軸的軸頸上套著裝在金屬座圈內(nèi)的毛氈油封。在中字軸中部還裝有帶彈簧的安全閥，如果十字軸內(nèi)腔的潤滑油壓力大于允許值，安全閥即被頂開而潤滑油外溢，使油封不致因油壓過高而損壞。十字軸式萬向節(jié)的損壞是以十字軸軸頸和滾針軸承的磨損為標志的。因此，潤滑與密封直接影響萬向節(jié)的使用壽命。為了提高密封性能，實際中在十字軸式萬向節(jié)中多采用帶密封唇的橡膠油封。實踐證明，這種橡膠油封的密封性能遠優(yōu)于老式的毛氈或軟木墊油封。當用注油槍向十字軸內(nèi)腔注入潤滑油而使內(nèi)腔油壓大于允許值時，多余的潤滑油便從橡膠油封內(nèi)圓表面與十字軸軸頸接觸處溢出，故在十字軸上無須安裝安全閥。十字軸萬向節(jié)結(jié)構(gòu)簡單，強度高，耐久性好，傳動效率高，生產(chǎn)成本低。但所連接的兩軸夾角不宜過大，當夾角