汽车设计五万向传动轴设计优秀课件.ppt
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1、汽车设计五万向传动汽车设计五万向传动轴设计轴设计第1页,本讲稿共17页第四章 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 万向传动的运动和受力分析 第四节 传动轴结构分析与设计第2页,本讲稿共17页第一节第一节 概述概述 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。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
2、便,维修容易等。变速器或分动器输出轴与驱动桥输入轴之间普遍采用十字轴万向传动轴。在转向驱动桥中,多采用等速万向传动轴。当后驱动桥为独立的弹性,采用万向传动轴。第3页,本讲稿共17页第二节第二节 万向节结构方案分析万向节结构方案分析 万向节分为刚性万向节和挠性万向节。刚性万向节可分为不等速万向节(如十字轴式)、准等速万向节(如双联式、凸块式、三销轴式等)和等速万向节(如球叉式、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
3、的万向节。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。万向节动画演示第4页,本讲稿共17页一、十字轴万向节一、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。二、准等速万向节 双联式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
4、分度机构,也可确保输出轴与输入轴接近等速。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。第5页,本讲稿共17页三、等速万向节三、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
5、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3233的条件下正常工作。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。第6页,本讲稿共17页2 2球笼式万向节球笼式万向节 球笼式万向节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
6、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3537的情况下工作。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 第7页,本讲稿共17页BirfieldBirfield型球笼式万向节型球笼式万向节 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
7、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。当轴间夹角为0时,内、外滚道的横断面为椭圆形,接触点和球心的连线与过球心的径向线成45角,椭圆在接触点处的曲率半径选为钢球半径的1.031.05倍。当受载时,钢球与滚道的接触点实际上为椭圆形接触区。这种万向节允许的工作角可达42。由于传递转矩时六个钢球均同时参加工作,其承载能力和耐冲击能力强,效率高,结构紧凑,安装方便,应用较为广泛。但是滚道的制造精度高,成本较高。图4-3 Birfield型球笼式万向节 第8页,本讲稿共17页伸缩型球笼式万向节伸缩型球笼式万向节 伸缩型球笼式万向
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