【正文】 。傳動(dòng)聯(lián)結(jié)件產(chǎn)品由于應(yīng)用廣泛，隨著中國(guó)裝備制造業(yè)的發(fā)展，是很有潛在市場(chǎng)的基礎(chǔ)零部件產(chǎn)品。 如：萬(wàn)向聯(lián)軸器主要是與汽車(chē)行業(yè)配套使用，因此，它的產(chǎn)銷(xiāo)隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展而增加，在未來(lái)十年期間，中國(guó)的汽車(chē)工業(yè)隨著家庭用車(chē)消費(fèi)的增加，而有寬廣的產(chǎn)銷(xiāo)市場(chǎng)。 50KN m 萬(wàn)向聯(lián)軸器設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) （共 34 頁(yè)） 高速高性能撓性聯(lián)軸器更適合于高 速大功率的關(guān)鍵大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備。產(chǎn)品不僅用于航空、坦克等軍品上，而且用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)其它各領(lǐng)域，如：石油化工、鋼鐵、制冷、制藥、船舶、印刷機(jī)械、紡織機(jī)械、有色金屬、發(fā)電、核電等領(lǐng)域。 近年來(lái)，隨著我國(guó)制造業(yè)技術(shù)水平的提高，市場(chǎng)對(duì) “傳動(dòng)聯(lián)結(jié)件 ”的要求大大提高，其高精度、高速、大扭矩、小體積、低噪聲、高性能（多種控制）、安全高壽命的產(chǎn)品，成為市場(chǎng)急需。 行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 由于用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品性能的需求不斷提高以及機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展，對(duì)傳動(dòng)聯(lián)結(jié)件提出了更高的性能要求，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面 ： (1)高速性； (2)高 可靠性； (3)結(jié)構(gòu)小型化； (4)無(wú)間隙化； (5)高精度化； (6)低噪聲化； (7)易維護(hù)性。選題背景 第 7 頁(yè) （共 34 頁(yè)） 2 方案論證 選擇方案 聯(lián)軸器種類(lèi)繁多，按照被聯(lián)接兩軸的相對(duì)位置和位置的變動(dòng)情況，可以分為： ①固定式聯(lián)軸器。主要用于兩軸要求嚴(yán)格對(duì)中并在工作中不發(fā)生相對(duì)位移的地方，結(jié)構(gòu)一般較簡(jiǎn)單，容易制造，且兩軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速相同，主要有凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器等。 ②可移式聯(lián)軸器。主要用于兩軸有偏斜或在工作中有相對(duì)位移的地方，根據(jù)補(bǔ)償位移的方法又可分為剛性可移式聯(lián)軸器和彈性可移式聯(lián)軸器。剛性可移式聯(lián)軸器利用聯(lián) 軸器工作零件間構(gòu)成的動(dòng)聯(lián)接具有某一方向或幾個(gè)方向的活動(dòng)度來(lái)補(bǔ)償，如牙嵌聯(lián)軸器（允許軸向位移）、十字溝槽聯(lián)軸器（用來(lái)聯(lián)接平行位移或角位移很小的兩根軸）、萬(wàn)向聯(lián)軸器（用于兩軸有較大偏斜角或在工作中有較大角位移的地方）、齒輪聯(lián)軸器（允許綜合位移）、鏈條聯(lián)軸器（允許有徑向位移）等，彈性可移式聯(lián)軸器（簡(jiǎn)稱(chēng)彈性聯(lián)軸器）利用彈性元件的彈性變形來(lái)補(bǔ)償兩軸的偏斜和位移，同時(shí)彈性元件也具有緩沖和減振性能，如蛇形彈簧聯(lián)軸器、徑向多層板簧聯(lián)軸器、彈性圈栓銷(xiāo)聯(lián)軸器、尼龍栓銷(xiāo)聯(lián)軸器、橡膠套筒聯(lián)軸器等。 用于兩相交軸上的可移式剛性聯(lián)軸器 （見(jiàn)圖）。兩軸線(xiàn)最大夾角可達(dá) 45176。，廣泛用于機(jī)床、汽車(chē)、精密機(jī)械和重型機(jī)械等。萬(wàn)向聯(lián)軸器由兩個(gè)叉形零件和一個(gè)十字形零件聯(lián)接而成。當(dāng)主動(dòng)軸以等角速度 1旋轉(zhuǎn)時(shí)，如兩軸線(xiàn)夾角為α，則從動(dòng)軸的角速度ω 2 將在ω 1cos≤ω 2≤ω 1/cos 的范圍內(nèi)作周期性變化，從而引起附加動(dòng)載。因此，單個(gè)萬(wàn)向聯(lián)軸器不宜用在轉(zhuǎn)速高、兩軸線(xiàn)夾角大的聯(lián)接。為克服上述缺點(diǎn)，可采用雙聯(lián)萬(wàn)向聯(lián)軸器，即用一根中間軸聯(lián)接兩個(gè)萬(wàn)向聯(lián)軸器，安裝時(shí)使主、從動(dòng)軸與中間軸的軸線(xiàn)夾角相等，并使兩端的叉形零件處在同一平面內(nèi)，這樣能使主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的角速度隨時(shí) 相等。利用球籠式萬(wàn)向聯(lián)軸器和球槽式萬(wàn)向聯(lián)軸器也可使兩軸瞬時(shí)速度近似相等。 50KN m 萬(wàn)向軸的設(shè)計(jì) 第 ８ 頁(yè) （共 34 頁(yè)） （圖 .1） 可移式剛性聯(lián)軸器 在高速重載的動(dòng)力傳動(dòng)中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動(dòng)態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動(dòng)軸和從動(dòng)軸聯(lián)接。一般動(dòng)力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接。選擇時(shí)先應(yīng)根據(jù)工作要求選定合適的類(lèi)型，然后按照軸的直徑計(jì)算扭矩和轉(zhuǎn)速，再?gòu)挠嘘P(guān)手冊(cè)中查出適用的型號(hào)，最后對(duì)某些關(guān)鍵零件作必要的驗(yàn)算。在這里我選用 50KN m十字軸 式萬(wàn)向聯(lián)軸器。 選題背景 第 9 頁(yè) （共 34 頁(yè)） 十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器 十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器主要 適用于軋制機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械以及其它重型機(jī)械，聯(lián)接兩個(gè)不同軸線(xiàn)的傳動(dòng)軸系。 SWP型回轉(zhuǎn)直徑為 160640mm，公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為 ，軸線(xiàn)折角 AF型 ≤10176。 ， G型 ≤5176。 ； SWC型回轉(zhuǎn)直徑為 100620mm，公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為，軸線(xiàn)折角為 15176。 25176。 。 十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器主要應(yīng)用于軋機(jī)主傳動(dòng)和輔機(jī)傳動(dòng)，也適用于起重、礦山、工程、車(chē)輛運(yùn)輸、石油、船舶、造紙機(jī)械及其它重型機(jī)械行業(yè)。 十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器具有以下特點(diǎn)： a、承載能力高 與其它型式的萬(wàn)向聯(lián)軸器比較，在回轉(zhuǎn)直徑相同 的條件下，能傳遞更大的扭矩，這對(duì)于回轉(zhuǎn)直徑受到嚴(yán)格限制的機(jī)械設(shè)備更為重要； b、傳遞效率高 傳遞效率高達(dá) %，用于大功率傳動(dòng)節(jié)能顯著，可降低電耗515％； c、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音低 用于軋機(jī)傳動(dòng)，可提高軋材質(zhì)量，提高機(jī)器性能，改善操作者的勞動(dòng)條件。一般噪聲為 3040db(A)； d、結(jié)構(gòu)合理，使用安全可靠，壽命長(zhǎng)； e、許用傾角大，可達(dá) 10176。 25176。 。 ２ . ]2[ 單 萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié) 十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)原理如 （圖 2）所示，主、從動(dòng)軸上的叉形件 (軸叉 ) 3 與中間的十字軸 2 分別以鉸鏈聯(lián)接，當(dāng)兩軸有角位移時(shí)，軸叉 3 繞各自固定軸線(xiàn)回轉(zhuǎn)，而十字軸則作空間運(yùn)動(dòng)。 50KN m 萬(wàn)向軸的設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) （共 34 頁(yè)） （圖 .2）十字萬(wàn)向聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1， 3—— 軸叉 2—— 十字軸 當(dāng)兩軸的軸間角不等于零時(shí)，任一瞬時(shí)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角與從動(dòng)軸轉(zhuǎn)角如（圖 3）所示。 圖 .3 十字萬(wàn)向聯(lián)軸器的傳動(dòng)關(guān)系圖 在垂直主動(dòng)軸 1 的平面上投影，主動(dòng)軸叉上 A 點(diǎn)的軌跡為一實(shí)際大小的圓，從動(dòng)軸叉上 B點(diǎn)的軌跡為一橢圓。由于 OB 垂直于 OA，因此，當(dāng)主動(dòng)軸叉轉(zhuǎn)過(guò)角 ? 1 ，在投影面上 0A 點(diǎn)轉(zhuǎn)至 39。A 點(diǎn)，而 0B 點(diǎn)轉(zhuǎn)至 39。1B 點(diǎn)， 39。139。BO 與 39。139。AO 仍保持垂直關(guān)系，即139。139。0 ??? BOB 。而從動(dòng)軸叉上 B點(diǎn)實(shí)際轉(zhuǎn)角 ? 2 ，可將 1OB 所在平面轉(zhuǎn)過(guò)角 α 使與 OA所在平面重合，此時(shí) 1OB ，成為 39。1OB ， 39。1B 點(diǎn)所對(duì)中心角 39。39。139。0 BOB? 即為從動(dòng)軸轉(zhuǎn)角 2? ，由幾何關(guān)系可得： 選題背景 第 11 頁(yè) （共 34 頁(yè)） 2112 tan/tanc o sc o s/tantan ???? ?? aa 或 （ 1） 式中 α —— 兩軸的軸間角 1? , 2? —— 主、從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)角 由上式可知主、從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)角之比與軸間角 α 有關(guān)。兩軸的轉(zhuǎn)角差 Δ ?可用下式表示 Δ ? =? 1 2? =aac o sta n 2sinta n2a rc ta n1221??? （ ） 通 常兩軸間角 α 15176。 ，故可將上式改寫(xiě)成 Δ ? = )2sin4arc tan(12 ?a （ 3） 當(dāng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角 1? =45176。 時(shí)，兩軸的轉(zhuǎn)角差達(dá)到最大值，近似地可用下式表示 Δ 4/2max a?? rad （ 4） 由式（ 1）可得出主，從動(dòng)軸之間的角速度關(guān)系式 11222 c oss in1 c os ??? a a?? rad/s（ 5） 主，從動(dòng)軸角速度 比值與主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系見(jiàn)（圖 4）。 50KN m 萬(wàn)向軸的設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) (共 34 頁(yè) ) 圖 .4 主、從動(dòng)軸角速度比值與主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系 當(dāng) ? 1 =0176。 或 180176。 時(shí)，從動(dòng)軸角速度達(dá)到最大值， acos/1m ax2 ?? ? 。當(dāng) ? 1 =90176。或 270176。 時(shí)，從動(dòng)軸角速度至最小值， acos1min2 ?? ? 。 從動(dòng)軸角速度的波動(dòng)情況還可以用轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù) δ 表 示 δ = aa tans in1m in2m a x2 ??? ?? （ 6） 圖 5 從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù)與軸間角的關(guān)系 選題背景 第 １３ 頁(yè) （共 34 頁(yè)） 主動(dòng)軸等角速度回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)軸因轉(zhuǎn)速波動(dòng)而產(chǎn)生的角加速度為 2122 12122 )c oss i n1(2 2s i n2s i ns i n ????? a aadtd ???（ 7） 由上式可知從動(dòng)軸的角加速度也是隨主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角 ? 1 周期性地變化，當(dāng) ? 1 =0176。 ，90176。 ， 180176。 和 270176。 時(shí)， 02?? ，而當(dāng)轉(zhuǎn)角 ? 1 位于使主動(dòng)，從動(dòng)角速度相等，即 12 ???時(shí)，從動(dòng)軸的角加速度 2? 達(dá)到最大值。由于從動(dòng)軸角速度波動(dòng)將引起沖擊和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。因此，單萬(wàn)向聯(lián)軸器不宜用于轉(zhuǎn)速高，慣性大，軸間角大而要求轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)的軸系。 雙萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié) 由于單萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)從動(dòng)軸的角速度 作周期變化，因而傳動(dòng)中將產(chǎn)生附加動(dòng)載荷，使軸發(fā)生振動(dòng)。為避免從動(dòng)軸產(chǎn)生角速度變化，可采用雙萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)。 如（圖 5）所示。 圖 .6 雙萬(wàn)向聯(lián)軸器 a)主，從動(dòng)軸線(xiàn)相交 b) 主，從動(dòng)軸線(xiàn)平行 1? ， 2? —— 主，從動(dòng)軸與中間軸的軸間角 50KN m 萬(wàn)向軸的設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) （共 34 頁(yè)） 當(dāng) 1? = 2? 時(shí)， ? 1 ＝ ? 2 ，由此可使主、從動(dòng)軸間沒(méi)有轉(zhuǎn)角差，消除了主動(dòng)等速回轉(zhuǎn)而從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速波動(dòng)的現(xiàn)象。 雙萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)是由左右兩單萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)組成， 由于傳動(dòng)中主、從動(dòng)軸相對(duì)位置有變化，因此兩端兩萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)間距離也相對(duì)發(fā)生變化，為適應(yīng)這種變化，采用花鍵聯(lián)接。 為保證主、從動(dòng)軸的角速度相等，即角速比恒等于 1，雙萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)必須滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件： 1） 主動(dòng)軸與中間軸的夾角必須等于從動(dòng)軸與中