【正文】 。傳動聯(lián)結(jié)件產(chǎn)品由于應(yīng)用廣泛，隨著中國裝備制造業(yè)的發(fā)展，是很有潛在市場的基礎(chǔ)零部件產(chǎn)品。 如：萬向聯(lián)軸器主要是與汽車行業(yè)配套使用，因此，它的產(chǎn)銷隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而增加，在未來十年期間，中國的汽車工業(yè)隨著家庭用車消費的增加，而有寬廣的產(chǎn)銷市場。 50KN m 萬向聯(lián)軸器設(shè)計 第 6 頁 （共 34 頁） 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，而且用于國民經(jīng)濟其它各領(lǐng)域，如：石油化工、鋼鐵、制冷、制藥、船舶、印刷機械、紡織機械、有色金屬、發(fā)電、核電等領(lǐng)域。 近年來，隨著我國制造業(yè)技術(shù)水平的提高，市場對 “傳動聯(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，成為市場急需。 行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢 由于用戶對產(chǎn)品性能的需求不斷提高以及機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展，對傳動聯(lián)結(jié)件提出了更高的性能要求，主要表現(xiàn)在如下幾個方面 ： (1)高速性； (2)高 可靠性； (3)結(jié)構(gòu)小型化； (4)無間隙化； (5)高精度化； (6)低噪聲化； (7)易維護性。選題背景 第 7 頁 （共 34 頁） 2 方案論證 選擇方案 聯(lián)軸器種類繁多，按照被聯(lián)接兩軸的相對位置和位置的變動情況，可以分為： ①固定式聯(lián)軸器。主要用于兩軸要求嚴(yán)格對中并在工作中不發(fā)生相對位移的地方，結(jié)構(gòu)一般較簡單，容易制造，且兩軸瞬時轉(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位移的地方，根據(jù)補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)成的動聯(lián)接具有某一方向或幾個方向的活動度來補償，如牙嵌聯(lián)軸器（允許軸向位移）、十字溝槽聯(lián)軸器（用來聯(lián)接平行位移或角位移很小的兩根軸）、萬向聯(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（簡稱彈性聯(lián)軸器）利用彈性元件的彈性變形來補償兩軸的偏斜和位移，同時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、彈性圈栓銷聯(lián)軸器、尼龍栓銷聯(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 （見圖）。兩軸線最大夾角可達 45176。，廣泛用于機床、汽車、精密機械和重型機械等。萬向聯(lián)軸器由兩個叉形零件和一個十字形零件聯(lián)接而成。當(dāng)主動軸以等角速度 1旋轉(zhuǎn)時，如兩軸線夾角為α，則從動軸的角速度ω 2 將在ω 1cos≤ω 2≤ω 1/cos 的范圍內(nèi)作周期性變化，從而引起附加動載。因此，單個萬向聯(lián)軸器不宜用在轉(zhuǎn)速高、兩軸線夾角大的聯(lián)接。為克服上述缺點，可采用雙聯(lián)萬向聯(lián)軸器，即用一根中間軸聯(lián)接兩個萬向聯(lián)軸器，安裝時使主、從動軸與中間軸的軸線夾角相等，并使兩端的叉形零件處在同一平面內(nèi)，這樣能使主動軸與從動軸的角速度隨時 相等。利用球籠式萬向聯(lián)軸器和球槽式萬向聯(lián)軸器也可使兩軸瞬時速度近似相等。 50KN m 萬向軸的設(shè)計 第 ８ 頁 （共 34 頁） （圖 .1） 可移式剛性聯(lián)軸器 在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機大都借助于聯(lián)軸器與工作機相聯(lián)接。選擇時先應(yīng)根據(jù)工作要求選定合適的類型，然后按照軸的直徑計算扭矩和轉(zhuǎn)速，再從有關(guān)手冊中查出適用的型號，最后對某些關(guān)鍵零件作必要的驗算。在這里我選用 50KN m十字軸 式萬向聯(lián)軸器。 選題背景 第 9 頁 （共 34 頁） 十字軸式萬向聯(lián)軸器 十字軸式萬向聯(lián)軸器主要 適用于軋制機械、起重運輸機械以及其它重型機械，聯(lián)接兩個不同軸線的傳動軸系。 SWP型回轉(zhuǎn)直徑為 160640mm，公稱轉(zhuǎn)矩為 ，軸線折角 AF型 ≤10176。 ， G型 ≤5176。 ； SWC型回轉(zhuǎn)直徑為 100620mm，公稱轉(zhuǎn)矩為，軸線折角為 15176。 25176。 。 十字軸式萬向聯(lián)軸器主要應(yīng)用于軋機主傳動和輔機傳動，也適用于起重、礦山、工程、車輛運輸、石油、船舶、造紙機械及其它重型機械行業(yè)。 十字軸式萬向聯(lián)軸器具有以下特點： a、承載能力高 與其它型式的萬向聯(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，這對于回轉(zhuǎn)直徑受到嚴(yán)格限制的機械設(shè)備更為重要； b、傳遞效率高 傳遞效率高達 %，用于大功率傳動節(jié)能顯著，可降低電耗515％； c、傳動平穩(wěn)、噪音低 用于軋機傳動，可提高軋材質(zhì)量，提高機器性能，改善操作者的勞動條件。一般噪聲為 3040db(A)； d、結(jié)構(gòu)合理，使用安全可靠，壽命長； e、許用傾角大，可達 10176。 25176。 。 ２ . ]2[ 單 萬向聯(lián)軸節(jié) 十字軸式萬向聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)原理如 （圖 2）所示，主、從動軸上的叉形件 (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，軸叉 3 繞各自固定軸線回轉(zhuǎn)，而十字軸則作空間運動。 50KN m 萬向軸的設(shè)計 第 10 頁 （共 34 頁） （圖 .2）十字萬向聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡圖 1， 3—— 軸叉 2—— 十字軸 當(dāng)兩軸的軸間角不等于零時，任一瞬時主動軸轉(zhuǎn)角與從動軸轉(zhuǎn)角如（圖 3）所示。 圖 .3 十字萬向聯(lián)軸器的傳動關(guān)系圖 在垂直主動軸 1 的平面上投影，主動軸叉上 A 點的軌跡為一實際大小的圓，從動軸叉上 B點的軌跡為一橢圓。由于 OB 垂直于 OA，因此，當(dāng)主動軸叉轉(zhuǎn)過角 ? 1 ，在投影面上 0A 點轉(zhuǎn)至 39。A 點，而 0B 點轉(zhuǎn)至 39。1B 點， 39。139。BO 與 39。139。AO 仍保持垂直關(guān)系，即139。139。0 ??? BOB 。而從動軸叉上 B點實際轉(zhuǎn)角 ? 2 ，可將 1OB 所在平面轉(zhuǎn)過角 α 使與 OA所在平面重合，此時 1OB ，成為 39。1OB ， 39。1B 點所對中心角 39。39。139。0 BOB? 即為從動軸轉(zhuǎn)角 2? ，由幾何關(guān)系可得： 選題背景 第 11 頁 （共 34 頁） 2112 tan/tanc o sc o s/tantan ???? ?? aa 或 （ 1） 式中 α —— 兩軸的軸間角 1? , 2? —— 主、從動軸的轉(zhuǎn)角 由上式可知主、從動軸的轉(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。 ，故可將上式改寫成 Δ ? = )2sin4arc tan(12 ?a （ 3） 當(dāng)主動軸轉(zhuǎn)角 1? =45176。 時，兩軸的轉(zhuǎn)角差達到最大值，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，從動軸角速度 比值與主動軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系見（圖 4）。 50KN m 萬向軸的設(shè)計 第 12 頁 (共 34 頁 ) 圖 .4 主、從動軸角速度比值與主動軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系 當(dāng) ? 1 =0176。 或 180176。 時，從動軸角速度達到最大值， acos/1m ax2 ?? ? 。當(dāng) ? 1 =90176?；?270176。 時，從動軸角速度至最小值， acos1min2 ?? ? 。 從動軸角速度的波動情況還可以用轉(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 （共 34 頁） 主動軸等角速度回轉(zhuǎn)時，從動軸因轉(zhuǎn)速波動而產(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） 由上式可知從動軸的角加速度也是隨主動軸轉(zhuǎn)角 ? 1 周期性地變化，當(dāng) ? 1 =0176。 ，90176。 ， 180176。 和 270176。 時， 02?? ，而當(dāng)轉(zhuǎn)角 ? 1 位于使主動，從動角速度相等，即 12 ???時，從動軸的角加速度 2? 達到最大值。由于從動軸角速度波動將引起沖擊和扭轉(zhuǎn)振動。因此，單萬向聯(lián)軸器不宜用于轉(zhuǎn)速高，慣性大，軸間角大而要求轉(zhuǎn)動平穩(wěn)的軸系。 雙萬向聯(lián)軸節(jié) 由于單萬向聯(lián)軸節(jié)從動軸的角速度 作周期變化，因而傳動中將產(chǎn)生附加動載荷，使軸發(fā)生振動。為避免從動軸產(chǎn)生角速度變化，可采用雙萬向聯(lián)軸節(jié)。 如（圖 5）所示。 圖 .6 雙萬向聯(lián)軸器 a)主，從動軸線相交 b) 主，從動軸線平行 1? ， 2? —— 主，從動軸與中間軸的軸間角 50KN m 萬向軸的設(shè)計 第 14 頁 （共 34 頁） 當(dāng) 1? = 2? 時， ? 1 ＝ ? 2 ，由此可使主、從動軸間沒有轉(zhuǎn)角差，消除了主動等速回轉(zhuǎn)而從動軸轉(zhuǎn)速波動的現(xiàn)象。 雙萬向聯(lián)軸節(jié)是由左右兩單萬向聯(lián)軸節(jié)組成， 由于傳動中主、從動軸相對位置有變化，因此兩端兩萬向聯(lián)軸節(jié)間距離也相對發(fā)生變化，為適應(yīng)這種變化，采用花鍵聯(lián)接。 為保證主、從動軸的角速度相等，即角速比恒等于 1，雙萬向聯(lián)軸節(jié)必須滿足以下兩個條件： 1） 主動軸與中間軸的夾角必須等于從動軸與中