【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 承油封 a） 雙復(fù)合刃口油封； b）多刃口油封 準(zhǔn)等速萬向節(jié) 1．雙聯(lián)式萬向節(jié) 雙聯(lián)式萬向節(jié) (圖 )是由兩個(gè)十字軸萬向節(jié)組合而成。為了保證兩萬向節(jié)連接的軸工作轉(zhuǎn)速趨于相等，可設(shè)有分度機(jī)構(gòu)。偏心十字軸雙聯(lián)式萬向節(jié)取消了分度機(jī)構(gòu)，也可確保輸出軸與輸入軸接近等速。五分度桿的雙聯(lián)式萬向節(jié)，在軍用越野車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中用得相當(dāng)廣泛。此時(shí)采用主銷中心偏離萬向節(jié)中心1． 0～ 3. 5mm的方法，使兩萬向節(jié)的工作轉(zhuǎn)速接近相等。 該設(shè)計(jì)方案的 主要優(yōu)點(diǎn)南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19頁，共 48頁 是允許 輸入軸與輸出軸 間的夾角較大 (一般可達(dá) 50176。，偏心十字軸雙聯(lián)式萬向節(jié)可達(dá) 60176。 )，軸承密封性好，效率高，工作可靠，制造方便 ，不需要特殊的工藝設(shè)備 。 但這種方案外形尺寸較大，零件數(shù)目 多 ，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜 。 同時(shí)由于雙聯(lián)式萬向節(jié)滾針軸承的擠壓應(yīng)力受到限制，因此它傳遞的轉(zhuǎn)矩也有一定的慣性。 當(dāng)應(yīng)用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋時(shí)，由于 這種結(jié)構(gòu) 軸向尺寸較大，為使接地印跡中心偏離不大，就必須用較大的主銷內(nèi)傾角。 2．凸塊式萬向節(jié) 對(duì)于凸塊式萬向節(jié) (圖 )，就運(yùn)動(dòng)副來看也是一種雙聯(lián)式萬向節(jié)。它主要由兩個(gè)萬向節(jié)叉 1和 4以及兩個(gè)特殊形狀的凸塊 2和 3組成。兩凸塊相當(dāng)于雙聯(lián)萬向節(jié)裝置中兩端帶有位于同一平面上的兩萬向節(jié)叉的中間軸及兩十字銷，因此可以保證輸入軸與輸出軸近似等速。這種結(jié)構(gòu)工作可靠，加工簡(jiǎn)單，允許的萬向節(jié)夾角較大 (可達(dá) 50176。 )。但是由于工作面全為滑動(dòng)摩擦，所以效率低，摩擦表面易磨損，且對(duì)密封和潤滑要求較高。它主要用于中型以上越野車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。 圖 雙聯(lián)式萬向節(jié) 圖 凸塊式萬向節(jié) 1 左萬向節(jié)叉； 2左凸塊； 3右凸塊； 4右萬向節(jié)叉 等速萬向節(jié) 1. 球叉式萬向節(jié) 球叉式萬向節(jié)按其鋼球滾道形狀不同可分為圓弧槽和直槽兩種形式。圓弧槽滾道型的球叉式萬向節(jié) (圖 )由兩個(gè)萬向節(jié)叉、四個(gè)傳力鋼球和一個(gè)定心鋼球組成。兩球叉上的圓弧槽中心線是以 O1和 O2為圓心而半徑相等的圓， O1和 O2到萬向節(jié)中心 O的距離相等。當(dāng)萬向節(jié)兩軸繞定心鋼球中心 O轉(zhuǎn)動(dòng)任何角度時(shí)，傳力鋼球中心始終在滾道中心兩圓的交點(diǎn)上，從而保證輸出軸與輸入軸等速轉(zhuǎn)動(dòng)。這種南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20頁，共 48頁 球叉式 萬向節(jié)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，可以在夾角不大于 32176。～ 33176。的條件下正常工作。由于四個(gè)鋼球在單向傳動(dòng)中只有兩個(gè)傳遞動(dòng)力，故單位壓力較大，磨損較快。另外，這種萬向節(jié)只有在傳力鋼球與滾道之間具有一定的預(yù)緊力時(shí)，才能保證等角速傳動(dòng)。預(yù)緊力用選擇不同尺寸級(jí)別的傳力鋼球來保證。在使用中，隨著磨損的增加，預(yù)緊力逐漸減小以至消失，這時(shí)兩球叉之間便發(fā)生軸向竄動(dòng)，從而破壞了 傳動(dòng)的等速性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成鋼球脫落。 圖 球叉式萬向節(jié) a） 圓弧槽滾道型； b）直道滾道型 直槽滾道型球叉式萬向節(jié) (圖 )，兩個(gè)球叉上的直槽與軸的中心線傾斜相同的角度，彼此對(duì)稱。在兩球叉間的槽中裝有四個(gè)鋼球。由于兩球叉中的槽所處的位置是對(duì)稱的，這便保證了四個(gè)鋼球的中心處于兩軸夾角的平分面上。這種萬向節(jié)加工比較容易，允許的軸間夾角不超過 20176。，在兩叉間允許有一定量的軸間滑動(dòng)。圓弧槽型球叉式萬向節(jié)主要應(yīng)用于輕、中型越野車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中。直槽型球叉式萬向節(jié)主要應(yīng)用于斷開式驅(qū)動(dòng)橋中，當(dāng)半軸擺動(dòng)時(shí)，用它可補(bǔ)償半軸的長(zhǎng)度變化而省去滑動(dòng)花鍵。圓弧槽型球叉式萬向節(jié)作為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的傳力構(gòu)件時(shí)，萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)軸線應(yīng)與車橋的軸線相重合，以避免發(fā)生萬向節(jié) 的擺動(dòng)現(xiàn)象。為了不至于在萬向節(jié)轉(zhuǎn)角接近最大值時(shí)，放置傳力鋼球的主、從動(dòng)叉的交叉槽趨于平行位置導(dǎo)致鋼球無法約束而自動(dòng)散開，造成萬向節(jié)裝配關(guān)系的破壞，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使兩叉的最大夾角大于車輪的最大轉(zhuǎn)角，同時(shí)萬向節(jié)中心應(yīng)位于轉(zhuǎn)向主銷軸線上。另外，應(yīng)保證在萬向節(jié)處于最大轉(zhuǎn)角時(shí)，各傳力鋼球與定心鋼球之間不接觸，至少使傳力鋼球與定心鋼球在此情況下的間隙不小于 5mm，且使各鋼球與萬向節(jié)軸頭均勻地預(yù)緊在一起，使得在任意方向旋轉(zhuǎn)時(shí)能通過萬向節(jié)的兩個(gè)傳力鋼球來南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21頁，共 48頁 傳遞轉(zhuǎn)矩，避免靠一個(gè)鋼球來傳遞，從而防止產(chǎn)生過載現(xiàn)象。 2．球籠式萬向節(jié) 球籠式萬向節(jié)是目前應(yīng)用最為廣泛的等速萬向節(jié)。早期的 Rzeppa 型球籠式萬向節(jié) (圖 )是帶分度桿的，球形殼 1 的內(nèi)表面和星形套 3 的球表面上各有沿圓周均勻分布的六條同心的圓弧滾道，在它們之間裝有六個(gè)傳力鋼球 2，這些鋼球由球籠 4 保持在同一平面內(nèi)。當(dāng)萬向節(jié)兩軸之間的夾角變化時(shí)，靠比例合適的分度桿 6 撥動(dòng)導(dǎo)向盤 5，并帶動(dòng)球籠 4 使六個(gè)鋼球 2 處于軸間夾角的平分面上。經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)軸間夾角較小時(shí)，分度桿是必要的；當(dāng)軸間夾角大于 11176。時(shí)，僅靠球形殼和星形套上的子午滾道的交叉也可將鋼球定在正 確位置。這種等速萬向節(jié)無論轉(zhuǎn)動(dòng)方向如何，六個(gè)鋼球全都傳遞轉(zhuǎn)矩， 可在兩軸之間的夾角達(dá) 35176?！?37176。的情況下工作。 目前結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、應(yīng)用較為廣泛的是 Birfield型球籠式萬向節(jié) (圖 )。它取消了分度桿，球形殼和星形套的滾道做得不同心，令其圓心對(duì)稱地偏離萬向節(jié)中心。這樣，即使軸間夾角為 0176。，靠?jī)?nèi)、外子午滾道的交叉也能將鋼球定在正確位置。當(dāng)軸間夾角為 0’時(shí)，內(nèi)、外滾道決定的鋼球中心軌跡的夾角稍大于11176。，這是能可靠地確定鋼球正確位置的最小角度。滾道的橫斷面為橢圓形，接觸點(diǎn)和球心的連線與過球心的徑向線成 45‘角，橢圓在接觸點(diǎn)處的曲率半徑選為鋼球半徑的 1． 03～ 1． 05倍。當(dāng)受載時(shí)，鋼球與滾道的接觸點(diǎn)實(shí)際上為橢圓形接觸區(qū)。由于工作時(shí)球的每個(gè)方向都有機(jī)會(huì)傳遞轉(zhuǎn)矩，且由于球和球籠的配合是球 形的，因此對(duì)這種萬向節(jié)的潤滑應(yīng)給予足夠的重視。潤滑劑的使用主要取決于傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速和角度。在轉(zhuǎn)速高達(dá) 1500r／ min時(shí)，一般使用防銹油脂。若轉(zhuǎn)速和角度都較大時(shí)，則使用潤滑油。比較好的方法是采用油浴和循環(huán)油潤滑。另外，萬向節(jié)的密封裝置應(yīng)保證潤滑劑不漏出，根據(jù)傳動(dòng)角度的大小采取不同形式的密封裝置。這種萬向節(jié)允許的工作角可達(dá) 42176。由于傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)六個(gè)鋼球均同時(shí)參加工作，其承載能力和耐沖擊能力強(qiáng)，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便。但是滾道的制造精度高，成本較高。 伸縮型球籠式萬向節(jié) (圖 )結(jié)構(gòu)與一般球籠式相近，僅僅外滾道為直槽。在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，星形套與筒形殼可以沿軸向相對(duì)移動(dòng)，故可省去其它萬向傳動(dòng)裝置中的滑動(dòng)花鍵。這不僅使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且由于軸向相對(duì)移動(dòng)是通過鋼球沿內(nèi)、南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22頁，共 48頁 外滾道滾動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，所以與滑動(dòng)花鍵相比，其滾動(dòng)阻力小，傳動(dòng)效率高。這種萬向節(jié)允許的工作最大夾角為 20176。 Rzeppa型球籠式萬向節(jié)以前主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中， 目前應(yīng)用較 少。Birfield型球籠式萬向節(jié)和伸縮型球籠式萬向節(jié)被廣泛地應(yīng)用在具有獨(dú)立懸架的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中，在靠近轉(zhuǎn)向輪一側(cè)采用 Birfield型萬向節(jié)，靠近差速器一側(cè)則采用伸縮型球籠式萬向節(jié)，以補(bǔ)償由于前輪跳動(dòng)及載荷變化而引起的輪距變化。伸縮型萬向節(jié)還被廣泛地應(yīng)用到斷開式驅(qū)動(dòng)橋中。 圖 球籠式萬向節(jié) a) Rzeppa 型； b） Birfield型； c）伸縮型 1 球形殼； 2鋼球； 3星型套； 4球籠； 5導(dǎo)向盤； 6分度桿 撓性萬向節(jié) 撓性萬向節(jié)依靠其中彈性元件的彈性變形來保證在相交兩軸間傳動(dòng)時(shí)不發(fā)南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23頁，共 48頁 生干涉。彈性元件可以是橡膠盤、橡膠金屬套筒、鉸接塊、六角環(huán)形橡膠圈等多種形狀。盤式撓性萬向節(jié)的彈性元件通常是 4～ 12層的橡膠纖維或橡膠簾布片結(jié)構(gòu)，并用金屬零件加固。在撓性萬向節(jié)裝配時(shí)，通常使纖維層依次錯(cuò)開，以便于當(dāng)撓性盤變形時(shí)，保證纖維簾布層承受最小的力。六角環(huán)形橡膠撓性萬向節(jié)的橡膠與用鋼或鋁合金制成的金屬骨架硫化在一起。為了使橡膠與金屬可靠地結(jié)合，在硫化之前，骨架鍍一層黃銅覆蓋層。使用這種萬向節(jié)時(shí)，為了保證高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)傳動(dòng)軸總成有良好的動(dòng)平衡 ，常在萬向節(jié)所連接的兩軸端部設(shè)專門機(jī)構(gòu)保證對(duì)正中心。圖 。這種結(jié)構(gòu)中裝有無需潤滑的球形滑動(dòng)對(duì)中軸承，如能正確選擇軸承配合，可使其內(nèi)部在裝配后具有適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力。為使萬向節(jié)有必要的壽命，總是設(shè)法使其軸向位移引起的軸向力、側(cè)向位移引起的側(cè)向力和萬向節(jié)工作角引起的力矩盡可能小，使撓性萬向節(jié)主要傳遞工作轉(zhuǎn)矩。有的結(jié)構(gòu)允許有一定的軸向變形 (圖 )。當(dāng)這種環(huán)形撓性萬向節(jié)的軸向變形量滿足使用要求時(shí)，可省去伸縮花健。 撓性萬向節(jié)能減小傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 、動(dòng)載荷和噪聲，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用中不需潤滑，大多數(shù)用于兩軸間夾角很小 (一般為 3176?！?5176。 )和軸向位移 不大 的萬向傳動(dòng)場(chǎng)合。 為了使萬向節(jié)有必要的使用壽命，總是設(shè)法使其軸向位移引起的軸向力、側(cè)向位移引起的側(cè)向力和萬向節(jié)工作角引起的力矩盡可能小，使 撓性 萬向節(jié)主要傳遞工作轉(zhuǎn)矩。 圖 環(huán)形繞性萬向節(jié) a）具有球面對(duì)中機(jī)構(gòu)； b）具有軸向變形 萬向傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和受力分析 單十字軸萬向節(jié)傳動(dòng) 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 24頁，共 48頁 單個(gè) 十字軸萬向節(jié) 不是等速萬向節(jié)，在兩軸夾角不為零的情況下，不能傳遞等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，使主、從動(dòng)軸的角速度周期性地不等。當(dāng)兩 軸存在一定夾角 α 時(shí)， 主動(dòng)軸的角速度 ω 與從動(dòng)軸的角速度 ω 之間存在如下關(guān)系 ： 式中， φ 1為主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角，定義為萬向節(jié)主動(dòng)叉所在平面與萬向節(jié)主、從動(dòng)軸所在平面的夾角。 由于 cosα 是周期為 2π 的周期函數(shù)，所以 ω 2／ ω 1，也為同周期的周期函數(shù)。當(dāng) φ 1為 0、 π 時(shí)， ω 2達(dá)最大值 ω 2max。且為 ω 1／ cosα ； 當(dāng) φ 1為 π ／ 3π ／ 2時(shí)， ω 2有最小值 ω 2min。且為 ω 1 cosα 。 所以 ， 單個(gè)十字軸萬向節(jié)傳動(dòng)的不等速性是指 主動(dòng)軸 轉(zhuǎn)動(dòng)是 等角速度 ，而從動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)快時(shí)慢。 十字軸萬向節(jié)傳動(dòng)的不等速性可用轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù) k 來表示 如不計(jì)萬向節(jié)的摩擦損失，主動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩 T1和從動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩 T2與各自相應(yīng)的角速度有關(guān)系式 T1ω 1= T2ω 2，這樣有 顯然，當(dāng) ω 2／ ω 1最小時(shí)，從動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)矩為最大 T2max=T1／ cosα ；當(dāng) ω 2／ ω 1最大時(shí)，從動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)矩為最小 T2min=T1cosα 。當(dāng) Tl與 α 一定時(shí)， T2在其最大值與最小值之間每一轉(zhuǎn)變化兩次； 具有夾角α 的十字軸萬向節(jié)，僅在主動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和從動(dòng)軸反轉(zhuǎn)矩的作用下是不能平衡的。這是因?yàn)檫@兩個(gè)轉(zhuǎn)矩作用在不同的平面內(nèi)，在不計(jì)萬向節(jié)慣性力矩時(shí)，它們的矢量互成一角度而不能自行封閉，此時(shí)在萬向節(jié)上必然還作用有另外的力偶矩。從萬向節(jié)叉與十字軸之間的約束關(guān)系分析可知，主動(dòng)叉對(duì)十字軸的作用力偶矩，除主動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Tl之外，還有作用在主動(dòng)叉平面的彎曲力偶矩Tl′。同理，從動(dòng)叉對(duì)十字軸也作用有從動(dòng)軸反轉(zhuǎn)矩 T2和作用在從動(dòng)叉平面的彎曲力偶矩 T2′。在這四個(gè)力矩作用下，使十字軸萬向節(jié)得以平衡。 下面僅討論主動(dòng)叉在兩特殊位置時(shí)，附加彎曲力偶矩的大小及變化特點(diǎn)。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 25頁，共 48頁 當(dāng)主動(dòng)叉φ l 處于 0 和π 位置時(shí) (圖 )， 由于 Tl 作用在十字軸平面，Tl′必為零；而 T2 的作用平面與十字軸不共平面，必有 T2′ 存在，且矢量 T2′ 垂直于矢量 T2；合矢量 T2′ + T2 指向十字軸平面的法線方向，與 Tl 大小相等、方向相反。這樣，從動(dòng)叉上的附加彎矩 T2′ = Tl sina。當(dāng)主動(dòng)叉φ l 處于π／ 2和 3π／ 2位置時(shí) (圖 )，同理可知 T2′ =0，主動(dòng)叉上的附加彎矩 Tl′ = Tl tana。 圖 十字軸萬向節(jié)的力偶矩 分析可知，附加彎矩的大小是在零與上述兩最大值之間變化，其變化周期為π ，即每一轉(zhuǎn)變化兩次。附加彎矩可引起與萬向節(jié)相連零部件的彎曲振動(dòng)，可在萬向節(jié)主、從動(dòng)軸支承上引起周期性變化的徑向載荷，從而激起支承處的振動(dòng)。因此，為了控制附加彎矩，應(yīng)避免兩軸之間的夾角過大。 雙十字軸萬向節(jié)傳動(dòng) 由單十字萬向節(jié)輸入軸與輸出軸轉(zhuǎn)速關(guān)系可以看出，當(dāng)輸入軸與輸出軸之間有一定夾角時(shí)，單十字萬向節(jié)的兩軸是不等速旋轉(zhuǎn)的，這樣給汽車傳動(dòng)帶來了很大的麻煩，為了實(shí)現(xiàn)等速傳動(dòng)，汽車傳動(dòng)系中常采用 雙萬向節(jié)傳動(dòng) 的設(shè)計(jì)方案 (圖)， 圖中 a)、 c）共同特點(diǎn)是： 兩萬向節(jié)叉應(yīng)布置在同一平面內(nèi)，且使兩萬向節(jié)夾角 α 1 與 α 2相等。 在雙萬向節(jié)傳動(dòng)中，直接與輸入軸和輸出軸相連的萬向節(jié)叉所受的附加彎矩分別由相應(yīng)軸的支承反力平衡。當(dāng)輸入軸與輸出軸平行時(shí) (圖 )，直接連接傳動(dòng)軸的兩萬向節(jié)叉所受的附加彎矩彼此平衡，傳動(dòng)軸發(fā)生如圖 示的彈性彎曲，從而引起傳動(dòng)軸的彎曲振動(dòng)。當(dāng)輸入軸與輸出軸相交時(shí) (圖 )，傳動(dòng)軸兩端萬向節(jié)叉上所受的附加彎矩方向相同，不能彼此平衡，傳動(dòng)軸發(fā)生如圖 ，從而對(duì)兩端的十字軸產(chǎn)生大小相等、方向相南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 26頁，共 48頁