汽车设计王望予第4版4.ppt

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1、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万向节的设计计算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功用：相对位置变化的轴间传递转矩、旋转运动设计要求1.保证所连接的两轴在一定的轴间夹角变化范围内，能可靠地传递动力;2.保证所连接的两轴尽可能等速运转;3.万向节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，制造维修容易。第一节概述万向节的应用(a）变速器与驱动桥之间(b)多轴驱动的汽车的分动器与驱动桥之间或驱动桥

2、与驱动桥之间(c)发动机与变速器之间（由于车架的变形造成轴线间相互位置变化的两传动部件）(d)采用独立悬架的汽车差速器之间(e)转向驱动车桥的差速器与车轮之间(f)汽车的动力输出装置和转向操纵机构中第一节概述万向节的分类第二节万向节结构方案分析一、结构方案分析第二节万向节结构方案分析一、结构方案分析第二节万向节结构方案分析二、十字轴式万向节1.组成主、从动叉、十字轴、滚针轴承及其轴向定位件、橡胶密封件2.滚针轴承的轴向定位方式第二节万向节结构方案分析二、十字轴式万向节2.滚针轴承的轴向定位方式※有轴向窜动将使传动

3、轴的动平衡状态遭受破坏。第三节万向传动的运动和受力分析一、单十字轴万向节传动1.转速关系第三节万向传动的运动和受力分析一、单十字轴万向节传动2.不等速分析假设主动轴等速转动当主动轴以等角速度转动时，从动轴时快时慢，这就是十字轴万向节传动的不等速性。用转速不均匀系数K来表示（a越大，K越大，转动越不均匀）第三节万向传动的运动和受力分析一、单十字轴万向节传动3.从动轴转矩若忽略摩擦损失，则输入、输出轴上的功应相等假设输入轴转矩T1不变，则：当T1与α一定时，T2在最大值与最小值之间每转变化两次。减少α角或采用挠性万向

4、节可以减小T2的振幅。第三节万向传动的运动和受力分析二、双十字轴万向节传动对于一个万向节传动轴，主动轴等速转动，则从动轴不等速转动，且α愈大，转动的不等速性愈大。对于双万向节传动轴，若要使输入轴和输出轴等速旋转，需满足以下条件：传动轴两端的万向节叉位于同一平面内；两万向节夹角相等，即α1=α2。第四节万向节的设计计算一、计算载荷第四节万向节的设计计算一、计算载荷日常平均牵引力计算载荷应用：静强度计算时，计算载荷TS取TSe1和TSS1（或TSe2和TSS2）较小值进行疲劳寿命计算时，计算载荷TS取TSF1或TSF

5、2第四节万向节的设计计算二、十字轴万向节设计1.损坏方式十字轴轴颈、滚针轴承磨损；十字轴轴颈、滚针轴承碗表面出现压痕和剥落；十字轴轴颈根部断裂。第四节万向节的设计计算二、十字轴万向节设计2.轴颈根部强度计算作用于十字轴轴颈中点的力：T1为计算转矩；为主、从动叉轴的最大夹角。轴颈根部的弯曲应力:=250~350MPa轴颈根部的剪切应力:=80~120MPa第四节万向节的设计计算二、十字轴万向节设计3.滚针轴承接触强度其中：Lb为滚针工作长度(mm)，L为滚针总长度(mm)Fn为一个滚针所受的最大载荷(N)；当滚针

6、和十字轴轴颈表面硬度在58HRC以上时，许用接触应力[σj]=3000～3200MPai——滚针列数；Z——每列中的滚针数。第四节万向节的设计计算二、十字轴万向节设计4.万向节叉强度计算万向节叉在与十字轴联接处，产生支承反力；与十字轴轴孔中心线成45ºB-B截面处为危险截面；弯曲应力=50~80MPa扭转应力=80～160MPa第四节万向节的设计计算二、十字轴万向节设计5.万向节的传动效率通常约为97%～99％。第四节万向节的设计计算三、球笼式万向节设计1.Rzeppa型球笼式万向节设计假定带分度机构的Rzepp

7、a型球笼万向节在传递转矩时六个传力钢球均匀受载，则钢球的直径可按下列经验公式确定：式中d为传力钢球直径（mm），T1计算转矩（N.mm）；计算钢球直径应圆整并取最接近国家标准的直径。第四节万向节的设计计算三、球笼式万向节设计1.Rzeppa型球笼式万向节设计当钢球的直径d确定后，其中的球笼、星形套等零件及有关结构尺寸，可参考图4-15并按如下关系确定。第四节万向节的设计计算四、球笼式万向节设计2.Birfield型球笼式万向节设计以与星形套连接轴的直径ds作为万向节的基本尺寸式中T1为计算转矩，SF为使用因素，对

8、于无振动的理想传动取0，有轻微振动的取1.2-1.5，有中等振动的取1.7-2.0，振动十分严重的取2.7-3.6。第四节万向节的设计计算四、球笼式万向节设计2.Birfield型球笼式万向节设计Birfield型球笼万向节系列数据（表4-4）第四节万向节的设计计算四、球笼式万向节设计3.挠性万向节设计盘式挠性万向节橡胶盘的拉应力和挤压应力应满足式中Tmax为万向节静强度