工程機(jī)械及車輛(5)

1、第五章第五章 萬(wàn)向節(jié)和傳動(dòng)軸萬(wàn)向節(jié)和傳動(dòng)軸萬(wàn)向節(jié)功用萬(wàn)向節(jié)功用普通萬(wàn)向節(jié)普通萬(wàn)向節(jié)等角速萬(wàn)向節(jié)等角速萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸1. 萬(wàn)向節(jié)功用萬(wàn)向節(jié)功用 功用功用：在相連的兩軸軸線不同心，或兩軸線有交角的情況下傳遞扭矩。：在相連的兩軸軸線不同心，或兩軸線有交角的情況下傳遞扭矩。主要用于以下情況：兩根軸間的距離較遠(yuǎn)，而且相對(duì)位置可能變化的時(shí)主要用于以下情況：兩根軸間的距離較遠(yuǎn)，而且相對(duì)位置可能變化的時(shí)候；兩根軸間的夾角變化的時(shí)候；為了彌補(bǔ)制造過(guò)程中的各種誤差，便候；兩根軸間的夾角變化的時(shí)候；為了彌補(bǔ)制造過(guò)程中的各種誤差，便于裝配于裝配 車輛在不平的地面上作業(yè)時(shí)，變速器輸出軸與驅(qū)動(dòng)橋輸入軸的相車輛在不平的

2、地面上作業(yè)時(shí)，變速器輸出軸與驅(qū)動(dòng)橋輸入軸的相對(duì)位置會(huì)發(fā)生變化，因此需要在兩軸之間裝上萬(wàn)向節(jié)，以便順利傳遞對(duì)位置會(huì)發(fā)生變化，因此需要在兩軸之間裝上萬(wàn)向節(jié)，以便順利傳遞動(dòng)力。動(dòng)力。1. 萬(wàn)向節(jié)功用萬(wàn)向節(jié)功用 應(yīng)用：變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間應(yīng)用：變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋既是驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋既是驅(qū)動(dòng)輪又是轉(zhuǎn)向輪。作為轉(zhuǎn)向又是轉(zhuǎn)向輪。作為轉(zhuǎn)向輪，要求在轉(zhuǎn)向時(shí)能偏輪，要求在轉(zhuǎn)向時(shí)能偏轉(zhuǎn)某一角度；作為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)某一角度；作為驅(qū)動(dòng)輪，則要求半軸在車輪輪，則要求半軸在車輪偏轉(zhuǎn)過(guò)程中仍能不間斷偏轉(zhuǎn)過(guò)程中仍能不間斷地把動(dòng)力從主傳動(dòng)器傳地把動(dòng)力從主傳動(dòng)器傳給車輪。為此，轉(zhuǎn)向驅(qū)給車輪。為此，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的每根半軸應(yīng)做成動(dòng)橋的每

3、根半軸應(yīng)做成內(nèi)、外兩段，中間用萬(wàn)內(nèi)、外兩段，中間用萬(wàn)向節(jié)作過(guò)渡連接。向節(jié)作過(guò)渡連接。轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的半軸與驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的半軸與驅(qū)動(dòng)輪 應(yīng)用：轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)用：轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋1. 萬(wàn)向節(jié)功用萬(wàn)向節(jié)功用轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向器萬(wàn)向傳動(dòng)裝置萬(wàn)向傳動(dòng)裝置1. 萬(wàn)向節(jié)功用萬(wàn)向節(jié)功用 應(yīng)用：轉(zhuǎn)向軸應(yīng)用：轉(zhuǎn)向軸2. 普通萬(wàn)向節(jié)普通萬(wàn)向節(jié)普通萬(wàn)向節(jié)也可被稱為不等速萬(wàn)向節(jié)，或十字架萬(wàn)向節(jié)普通萬(wàn)向節(jié)也可被稱為不等速萬(wàn)向節(jié)，或十字架萬(wàn)向節(jié)十字軸萬(wàn)向節(jié)由萬(wàn)向節(jié)叉、十字軸、套筒、軸承蓋等零件組成，其中兩個(gè)十字軸萬(wàn)向節(jié)由萬(wàn)向節(jié)叉、十字軸、套筒、軸承蓋等零件組成，其中兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)叉的孔分別通過(guò)滾針和套筒組成的萬(wàn)向節(jié)叉的

4、孔分別通過(guò)滾針和套筒組成的滾針軸承滾針軸承活套在十字軸的軸頸上；活套在十字軸的軸頸上；當(dāng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)軸既可隨之轉(zhuǎn)動(dòng)、又可繞十字軸中心在任意方向擺當(dāng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)軸既可隨之轉(zhuǎn)動(dòng)、又可繞十字軸中心在任意方向擺動(dòng)；套筒由動(dòng)；套筒由軸承蓋軸承蓋（通過(guò)軸承蓋上的凸臺(tái)與套筒上的凹槽配合，防止套筒轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)軸承蓋上的凸臺(tái)與套筒上的凹槽配合，防止套筒轉(zhuǎn)動(dòng)）或或卡環(huán)卡環(huán)固定在萬(wàn)向節(jié)叉上固定在萬(wàn)向節(jié)叉上 當(dāng)叉軸當(dāng)叉軸1以等角速度以等角速度 1旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)，A點(diǎn)的瞬時(shí)線速度可點(diǎn)的瞬時(shí)線速度可求：求： A= 1r= 2rcos 2 1 當(dāng)叉軸當(dāng)叉軸1轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)過(guò)900后，后，B點(diǎn)的瞬時(shí)線速度可求：點(diǎn)的瞬時(shí)線速度可求

5、： B= 1rcos = 2r 2 1 2. 普通萬(wàn)向節(jié)普通萬(wàn)向節(jié)普通萬(wàn)向節(jié)普通萬(wàn)向節(jié)速度特性速度特性 單個(gè)萬(wàn)向節(jié)在輸入軸和輸出軸夾角不為零時(shí)，其兩軸的瞬間角速度單個(gè)萬(wàn)向節(jié)在輸入軸和輸出軸夾角不為零時(shí)，其兩軸的瞬間角速度不相等。當(dāng)輸入軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸出軸的轉(zhuǎn)速則周期性的變化，我們稱不相等。當(dāng)輸入軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸出軸的轉(zhuǎn)速則周期性的變化，我們稱之為十字軸剛性萬(wàn)向節(jié)的不等速性。所謂普通十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的不等之為十字軸剛性萬(wàn)向節(jié)的不等速性。所謂普通十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的不等速性是指從動(dòng)軸在一周中的角速度不均勻，而主、從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速則是相速性是指從動(dòng)軸在一周中的角速度不均勻，而主、從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速則是相等的。等

6、的。2. 普通萬(wàn)向節(jié)普通萬(wàn)向節(jié)普通萬(wàn)向節(jié)普通萬(wàn)向節(jié)速度特性速度特性 由于普通十字軸萬(wàn)向節(jié)的這種不等速由于普通十字軸萬(wàn)向節(jié)的這種不等速性，將使從動(dòng)軸及與其相連的傳動(dòng)部件產(chǎn)性，將使從動(dòng)軸及與其相連的傳動(dòng)部件產(chǎn)生角加速度，從而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，不利于生角加速度，從而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，不利于車輛的勻速型式，而由此產(chǎn)生的附加動(dòng)載車輛的勻速型式，而由此產(chǎn)生的附加動(dòng)載荷也將影響零件的使用壽命。為了避免上荷也將影響零件的使用壽命。為了避免上述缺點(diǎn)，常采用述缺點(diǎn)，常采用雙萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)方式雙萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)方式。 當(dāng)兩個(gè)十字軸在同一平面時(shí)，傳動(dòng)的當(dāng)兩個(gè)十字軸在同一平面時(shí)，傳動(dòng)的等角速條件為：等角速條件為： （1 1）主動(dòng)軸）主動(dòng)

7、軸1 1與中間軸的夾角與中間軸的夾角a1a1與從動(dòng)軸與從動(dòng)軸2 2與中間軸的夾角與中間軸的夾角a2a2相等；相等； （2 2）當(dāng)主動(dòng)軸、從動(dòng)軸在同一平面時(shí)，中）當(dāng)主動(dòng)軸、從動(dòng)軸在同一平面時(shí)，中間軸兩端的萬(wàn)向節(jié)叉應(yīng)該在同一平面。間軸兩端的萬(wàn)向節(jié)叉應(yīng)該在同一平面。 113cos/113cos/232cos232cos2. 普通萬(wàn)向節(jié)普通萬(wàn)向節(jié)普通萬(wàn)向節(jié)普通萬(wàn)向節(jié)速度特性速度特性缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1、在車輛行駛過(guò)程中，不可能始終保持兩夾角相、在車輛行駛過(guò)程中，不可能始終保持兩夾角相等，故雙萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)也只能是近似的等速傳動(dòng)；等，故雙萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)也只能是近似的等速傳動(dòng)；2、萬(wàn)向、萬(wàn)向節(jié)在工作時(shí)，由于它的不等速性

8、，內(nèi)部各零件間必然有相節(jié)在工作時(shí)，由于它的不等速性，內(nèi)部各零件間必然有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而就有摩擦損失降低傳動(dòng)效率。對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而就有摩擦損失降低傳動(dòng)效率。2. 普通萬(wàn)向節(jié)普通萬(wàn)向節(jié)3. 等角速萬(wàn)向節(jié)等角速萬(wàn)向節(jié)輪式底盤(pán)輪式底盤(pán)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的內(nèi)、外半軸間，由于布置受軸向尺寸的限制，且轉(zhuǎn)向輪要求的內(nèi)、外半軸間，由于布置受軸向尺寸的限制，且轉(zhuǎn)向輪要求偏轉(zhuǎn)角較大（偏轉(zhuǎn)角較大（3040度以上），因此雙萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)很難適應(yīng)，需要用一個(gè)就能實(shí)現(xiàn)度以上），因此雙萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)很難適應(yīng)，需要用一個(gè)就能實(shí)現(xiàn)等角速傳動(dòng)的萬(wàn)向節(jié)等角速傳動(dòng)的萬(wàn)向節(jié)在在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中，較大軸間夾角的萬(wàn)向節(jié)可使車輛獲得較小的轉(zhuǎn)彎半徑，

9、提高了車中，較大軸間夾角的萬(wàn)向節(jié)可使車輛獲得較小的轉(zhuǎn)彎半徑，提高了車輛的機(jī)動(dòng)性輛的機(jī)動(dòng)性準(zhǔn)等角速萬(wàn)向節(jié)準(zhǔn)等角速萬(wàn)向節(jié)等角速萬(wàn)向節(jié)等角速萬(wàn)向節(jié)雙聯(lián)式等角速萬(wàn)向節(jié)雙聯(lián)式等角速萬(wàn)向節(jié)三銷式等角速萬(wàn)向節(jié)三銷式等角速萬(wàn)向節(jié)球籠式等角速萬(wàn)向節(jié)球籠式等角速萬(wàn)向節(jié)球叉式等角速萬(wàn)向節(jié)球叉式等角速萬(wàn)向節(jié)3. 等角速萬(wàn)向節(jié)等角速萬(wàn)向節(jié)3. 等角速萬(wàn)向節(jié)等角速萬(wàn)向節(jié)準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)的基本原理：準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)的基本原理：根據(jù)雙萬(wàn)向節(jié)實(shí)根據(jù)雙萬(wàn)向節(jié)實(shí)現(xiàn)等速傳動(dòng)的原理而設(shè)計(jì)現(xiàn)等速傳動(dòng)的原理而設(shè)計(jì)雙聯(lián)式等角速萬(wàn)向節(jié)雙聯(lián)式等角速萬(wàn)向節(jié)實(shí)際上是一套傳動(dòng)軸長(zhǎng)度縮減至最小的實(shí)際上是一套傳動(dòng)軸長(zhǎng)度縮減至最小的雙十雙十字軸萬(wàn)向節(jié)字軸萬(wàn)向節(jié)等速

10、傳動(dòng)裝置；雙聯(lián)叉相當(dāng)于兩等速傳動(dòng)裝置；雙聯(lián)叉相當(dāng)于兩個(gè)在同一平面上的萬(wàn)向節(jié)叉；欲使主動(dòng)軸和個(gè)在同一平面上的萬(wàn)向節(jié)叉；欲使主動(dòng)軸和從動(dòng)軸角速度相等，應(yīng)保證雙聯(lián)叉的對(duì)稱線從動(dòng)軸角速度相等，應(yīng)保證雙聯(lián)叉的對(duì)稱線平分所連兩軸的夾角平分所連兩軸的夾角優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：允許較大的軸間夾角，工作可靠，制：允許較大的軸間夾角，工作可靠，制造方便造方便缺點(diǎn)缺點(diǎn)：外形尺寸大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非完全等速：外形尺寸大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非完全等速3. 等角速萬(wàn)向節(jié)等角速萬(wàn)向節(jié)三銷式等角速萬(wàn)向節(jié)三銷式等角速萬(wàn)向節(jié)：雙十字軸萬(wàn)向節(jié)的另一種形式，它將兩個(gè)十字軸轉(zhuǎn)化為兩個(gè)：雙十字軸萬(wàn)向節(jié)的另一種形式，它將兩個(gè)十字軸轉(zhuǎn)化為兩個(gè)三銷軸插在一起，取消了

11、中間架。輸入叉和輸出叉變成了偏心軸叉。最大的特點(diǎn)是三銷軸插在一起，取消了中間架。輸入叉和輸出叉變成了偏心軸叉。最大的特點(diǎn)是允許相鄰兩軸有較大的交角允許相鄰兩軸有較大的交角3. 等角速萬(wàn)向節(jié)等角速萬(wàn)向節(jié)等速萬(wàn)向節(jié)的基本原理等速萬(wàn)向節(jié)的基本原理：從結(jié)構(gòu)上保證萬(wàn)向節(jié)在工作過(guò)程中，其傳力點(diǎn)永遠(yuǎn)位于：從結(jié)構(gòu)上保證萬(wàn)向節(jié)在工作過(guò)程中，其傳力點(diǎn)永遠(yuǎn)位于兩軸交點(diǎn)的平分面上兩軸交點(diǎn)的平分面上球籠式等角速萬(wàn)向節(jié)球籠式等角速萬(wàn)向節(jié)星形套以內(nèi)花鍵與主動(dòng)軸連接，在星形套外表面有星形套以內(nèi)花鍵與主動(dòng)軸連接，在星形套外表面有6條凹槽作為傳動(dòng)球的內(nèi)滾道。條凹槽作為傳動(dòng)球的內(nèi)滾道。從動(dòng)軸端部有球形殼，在其內(nèi)表面有相應(yīng)的從動(dòng)軸端

12、部有球形殼，在其內(nèi)表面有相應(yīng)的6條凹槽作為外滾道。條凹槽作為外滾道。6個(gè)傳動(dòng)鋼球分個(gè)傳動(dòng)鋼球分別裝在別裝在6條凹槽中，由保持架保持在同一平面內(nèi)。動(dòng)力由主動(dòng)軸經(jīng)星形套、傳動(dòng)條凹槽中，由保持架保持在同一平面內(nèi)。動(dòng)力由主動(dòng)軸經(jīng)星形套、傳動(dòng)鋼球傳給從動(dòng)軸鋼球傳給從動(dòng)軸3. 等角速萬(wàn)向節(jié)等角速萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)球傳動(dòng)球主動(dòng)軸主動(dòng)軸 星形套（內(nèi)滾道）星形套（內(nèi)滾道）球籠（保持架）球籠（保持架）球形殼球形殼 （外滾道）（外滾道）外罩外罩 球籠式萬(wàn)向節(jié)利用傳動(dòng)球籠式萬(wàn)向節(jié)利用傳動(dòng)鋼球始終位于兩軸交角的平鋼球始終位于兩軸交角的平分面上的原理實(shí)現(xiàn)等角速傳分面上的原理實(shí)現(xiàn)等角速傳動(dòng)的。動(dòng)的。A為外滾道中心，為外滾道中心，A

13、C為外滾道中心圓的半徑。為外滾道中心圓的半徑。B為為內(nèi)滾道中心，內(nèi)滾道中心，BC為內(nèi)滾道中為內(nèi)滾道中心圓的半徑。心圓的半徑。A、B分別位于分別位于萬(wàn)向節(jié)中心萬(wàn)向節(jié)中心O的兩側(cè)，加工時(shí)的兩側(cè)，加工時(shí)使使BC=AC，OA=OB。保持。保持架的內(nèi)、外球面和星形套外架的內(nèi)、外球面和星形套外球面，以及球形殼的內(nèi)球面球面，以及球形殼的內(nèi)球面均以萬(wàn)向節(jié)中心均以萬(wàn)向節(jié)中心O為球心。當(dāng)為球心。當(dāng)兩軸交角變化時(shí)，傳動(dòng)鋼球兩軸交角變化時(shí)，傳動(dòng)鋼球迫使保持架沿內(nèi)、外球面滑迫使保持架沿內(nèi)、外球面滑動(dòng)，從而使動(dòng)，從而使6個(gè)鋼球既在同一個(gè)鋼球既在同一平面內(nèi)，又位于內(nèi)、外滾道平面內(nèi)，又位于內(nèi)、外滾道的平分面上，從而保證等角的

14、平分面上，從而保證等角速傳動(dòng)。速傳動(dòng)。 優(yōu)點(diǎn)：允許較大的軸間夾角；優(yōu)點(diǎn)：允許較大的軸間夾角；6 6個(gè)鋼球全部個(gè)鋼球全部傳遞扭矩，承載能力大；尺寸緊湊、效率高、傳遞扭矩，承載能力大；尺寸緊湊、效率高、安裝簡(jiǎn)單。安裝簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：加工精度要求較高。缺點(diǎn)：加工精度要求較高。3. 等角速萬(wàn)向節(jié)等角速萬(wàn)向節(jié)球籠式等角速萬(wàn)向節(jié)球籠式等角速萬(wàn)向節(jié) 由主動(dòng)叉、從動(dòng)叉、傳動(dòng)鋼球、定心球、定位銷和鎖銷等組成。每個(gè)叉由主動(dòng)叉、從動(dòng)叉、傳動(dòng)鋼球、定心球、定位銷和鎖銷等組成。每個(gè)叉上都有上都有4 4個(gè)曲面凹槽，裝配后形成兩個(gè)相交的環(huán)形槽，作為個(gè)曲面凹槽，裝配后形成兩個(gè)相交的環(huán)形槽，作為4 4個(gè)傳動(dòng)鋼球的滾個(gè)傳動(dòng)鋼球的滾

15、道。定心球在兩叉中心出，并使用定位銷和鎖銷實(shí)現(xiàn)中心定位。道。定心球在兩叉中心出，并使用定位銷和鎖銷實(shí)現(xiàn)中心定位。3. 等角速萬(wàn)向節(jié)等角速萬(wàn)向節(jié)球叉式等角速萬(wàn)向節(jié)球叉式等角速萬(wàn)向節(jié) 主、從動(dòng)叉的曲面凹槽中心圓的半徑分別為主、從動(dòng)叉的曲面凹槽中心圓的半徑分別為R1R1和和R2R2，凹槽中心分別為，凹槽中心分別為O1O1和和O2O2。O O點(diǎn)為萬(wàn)向節(jié)中心，同時(shí)又是定心鋼球的中心。加工時(shí)使點(diǎn)為萬(wàn)向節(jié)中心，同時(shí)又是定心鋼球的中心。加工時(shí)使OO1=OO2OO1=OO2，R1=R2R1=R2。因而，主、從動(dòng)軸無(wú)論在任何交角時(shí)，傳動(dòng)鋼球既處在主動(dòng)軸的凹。因而，主、從動(dòng)軸無(wú)論在任何交角時(shí)，傳動(dòng)鋼球既處在主動(dòng)軸的凹槽內(nèi)，又位于從動(dòng)軸的凹槽內(nèi)，即傳動(dòng)鋼球中心必然位于兩凹槽中心圓的交槽內(nèi)，又位于從動(dòng)軸的凹槽內(nèi)，即傳動(dòng)鋼球中心必然位于兩凹槽中心圓的交點(diǎn)上，也就是所有的鋼球都位于兩軸的角平分面上，從而保證等角速傳動(dòng)。點(diǎn)上，也就是所有的鋼球都位于兩軸的角平分面上，從而保證等角速傳動(dòng)。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單，兩軸間交角較大。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單，兩軸間交角較大。 缺點(diǎn)：正反轉(zhuǎn)時(shí)都只有兩個(gè)鋼球傳力，鋼球和凹槽的壓力較大，缺點(diǎn)：正反轉(zhuǎn)時(shí)都只有兩個(gè)鋼球傳力，鋼球和凹槽的壓力較大，承載能力較球籠式等角速萬(wàn)向