第四章 万向节与传动轴

工程机械底盘
Construction Machinery Chassis
第四章
万向节与传动轴 U joint & Drive shaft
本章内容
1. 2.
3.


主要内容 功能 万向节类型及传动特性 传动轴的结构特点 难点 万向节传动特性 重点 万向节传动装置传动分析与具体应用
第一节 万向节传动轴装置
球笼（保持架）
钢球
球形壳（外 滚道）
球笼式万向节的等速性
球滚动时，同时以A、B 为球心滚动，所以 CA=CB
星形套内滚道
外滚道中心A与内滚道中心 B分别位于万向节中心O的 两侧，且到O点的来自百度文库离相等。
球笼（保持架） 球形壳（外 滚道）
主、从动轴 夹角平分面
球笼式万向节特点

承载能力强，结构紧凑，拆装方便，两轴最大 夹角可为42°左右。
十字轴式万向节
三销轴式
三、十字轴式刚性万向节

结构
轴承盖
滚针轴承
万向节叉
十字轴
万向节叉
十字轴润滑油道
油封
油封挡盘
注油嘴
采用橡胶油封，当 十字轴内腔油压过 大时，多余的润滑 油会从橡胶油封内 圆表面与轴颈接触 处溢出。
十字轴刚性万向节的传动特性

单个万向节在输入轴与输出轴之间有夹角的情况 下，两轴的角速度不相等。
加速度，从而产生扭转振动，不利于匀速行驶，使用寿命 缩短。
（一）双万向节传动
（１） 结构 在主动轴和从动轴间加一中间传动轴，用2个万向节连 接实现动力传递。
讨论
双万向节传动 与单万向节传动 在传动特性上 有什么区别？
（2）双万向节传动作用、特点
①、可以布置不相交的转轴（平行、相交） ②、可以避免单个万向节传动的不等速性
习 题
1. 简述十字轴万向节的不等速性及等速性？ 2. 何为传动轴的临界转速？ 3. 十字轴万向节要实现等速传动的条件？ 4. 铰接式车架的万向节应如何布置，才能实现等速传动？
在底盘上的具体应用

变速器与分动器间
第二节 万向节

一、万向节作用
１、连接不同心，有夹角且夹角不断变化的两传动轴。
２、需要传递动力的两轴之间的距离较大且不同轴，可以用 两根传动轴和中间加一万向节来连接。
３、连接虽然同轴，但由于安装或工作易变形两轴。
二、万向节类型
万向节 刚性万向节 弹性万向节 不等角速万向节 等角速万向节 球叉式 球笼式
第三节 传动轴

作用
传递扭矩，一般不承受弯矩。 结构

传动轴结构特点


空心、壁厚均匀的钢管。（1.5~4.0mm）
伸缩节：其长度可随行驶状况而变。

安装： 注意安装标记，满足动平衡要求。
传动轴的临界转速
定义 数学模型

10.25 10 D d nl (r / min) 2 L
（4）铰接式车架双万向节的布置
铰接式车架万向节的布置
要实现等速传动的条件：
（1）、使用双万向节
（2）、车架铰点O布置在纵向中心线上
（3）、两万向节铰点与O点的距离应相等
（二）三万向节、双传动轴传动
四、等速万向节

原理： 传力点永远位于两轴交点O的平分面上
球笼式等速万向节
主动轴
外罩 星形套（内滚道）

功用
在轴间有夹角和轴的相互位置经常发生变化的转轴之间传 递动力。

组成
万向节 传动轴
•
•
万向节传动装置动画演示
在底盘上的具体应用

变速器与驱动桥之间
驱动桥 万向节 中间传动轴
主传动轴
中间支承
在底盘上的具体应用

转向驱动桥半轴
在底盘上的具体应用

断开式驱动桥的半轴
在底盘上的具体应用

转向轴
6 2 2
D—传动轴外径cm
d—传动轴内径 cm
L—支承长度cm，一般取两万向节中心距离 在设计时，应使传动轴的最大转速nmax＜0.7nl
本章小结

万向节用于连接有交角且交角可变化的两轴，在 交角来断变化的情况下完成动力的传递。常用万 向节有十字轴万向节和球笼、球叉式万向节，其 传动特性前者为不等角速万向节，后者为等角速 万向节。不等角速万向节要实现等速传动要满足 的布置条件。两者在底盘上均有应用，是重要的 传动装置。传动轴的结构要求采用均质轻型材料， 且要进行动平衡校核，以减少扭振，提高使用寿 命。同时，在设计时注意传动轴的临界转速，防 止出现共振现象。
特点：可以实现主从动轴的瞬时传动比始终为1
（3）双万向节实现等速传动的布置要求
①、主动轴、从动轴与中间轴的夹角α1=α2。 ②、中间传动轴两端的万向节叉应在同一平面内。
③、应尽量减小α1、α2，最大α角可为30°；在实际使用中，
α1不可能始终等于α2，只是近似相等，对单个万向节而言， 仍有不等速性。
β1
传动的速度特性？
结论（单个十字轴万向节）
1. 当两轴夹角α和ω1为常数时，传动比不为常数，而是在
cosα～1/ cosα间作周期性的变化。即从动轴一周中的 角速度不均匀，是瞬时变化的（不等速性）。
2. 主、从动轴的转速是相同的，即平均速度相同。（等速性） 3. 不等速性，将使从动轴和与从动轴相连的传动部件产生角
w1 w2
w1 w2
vA= w1r=w2rcosa
vB= w1rcosa=w2r
ω1cosα≤ω2≤ω1/cosα
传动比：I=ω1/ω2= 1/ cosα ～ cosα
ω2/ω1随主动轴转角β1的函数曲线
传 动 特 性 ？
β1－β2随主动轴转角β1的曲线 β1－β2
α=10° 0°
90°
180 °