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1、第六章第六章 万向节与传动轴万向节与传动轴12/31/202212/31/20221 1万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识万向节传动装置万向节传动装置功用：功用：在轴间夹角和轴的相互位置经常在轴间夹角和轴的相互位置经常发生变化的转轴之间继续传递动力。发生变化的转轴之间继续传递动力。组成：组成：万向节万向节 传动轴传动轴 中间支承中间支承万向节中间支承主传动轴中间传动轴驱动桥12/31/202212/31/20222 2万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的
2、措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识万向节传动装置工作演示万向节传动装置工作演示12/31/202212/31/20223 3万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识应用：应用：1）变速器与驱动桥之间）变速器与驱动桥之间 2）变速器与分动器之间）变速器与分动器之间 3）驱动桥的半轴）驱动桥的半轴 4）断开式驱动桥的半轴）断开式驱动桥的半轴 5）转向轴）转向轴 12/31/202212/31/20224 4万向节与传动轴万向节与传动轴第一节第
3、一节 万向节万向节、连接连接不同心，有夹角且夹角不断变化不同心，有夹角且夹角不断变化的两传动轴（装载机的变速箱输出轴与驱的两传动轴（装载机的变速箱输出轴与驱动桥输入轴）（转向驱动桥）动桥输入轴）（转向驱动桥）、需要传递动力的两轴之间的距离较大，、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且不同轴，可以用两根传动轴和中间加一万向节来连接。万向节来连接。、连接虽然同轴，但由于安装或工作易、连接虽然同轴，但由于安装或工作易变形两轴（履式推土机的主离合器与变速变形两轴（履式推土机的主离合器与变速箱输入轴）箱输入轴）万向节作用万向节作用12/31/202212/31/2022
4、5 5万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识万向节类型万向节类型弹性万向节弹性万向节：依靠弹性元件的弹性变形来适应两：依靠弹性元件的弹性变形来适应两传动轴夹角的变化。变形量有限，一般只用在交传动轴夹角的变化。变形量有限，一般只用在交角不大于角不大于5 50 0的万向节传动中，工程机械上很少用。的万向节传动中，工程机械上很少用。刚性万向节刚性万向节：十字轴万向节（不等角速万向节）：十字轴万向节（不等角速万向节）交角一般为交角一般为15150 020200 0等角速万向节等角速万向节：球叉
5、式、球笼式、三销轴式等：球叉式、球笼式、三销轴式等12/31/202212/31/20226 6万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识一、十字轴式刚性万向节一、十字轴式刚性万向节结构结构十字轴万向节叉轴承盖万向节叉滚针轴承12/31/202212/31/20227 7万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识十字轴式刚性万向节十字轴式刚性万向节12/31/202212/31/202
6、28 8万向节与传动轴万向节与传动轴十字轴润滑油道十字轴润滑油道油封油封油封挡盘油封挡盘注油嘴注油嘴采用橡胶油封，当采用橡胶油封，当十字轴内腔油压过十字轴内腔油压过大时，多余的润滑大时，多余的润滑油会从橡胶油封内油会从橡胶油封内圆表面与轴颈接触圆表面与轴颈接触处溢出。处溢出。12/31/202212/31/20229 9万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识十字轴万向节运动分析十字轴万向节运动分析如图所示：设原动轴如图所示：设原动轴如图所示：设原动轴如图所示：设原动轴P1P1P1P1的
7、叉面与的叉面与的叉面与的叉面与纸面垂直，从动轴纸面垂直，从动轴纸面垂直，从动轴纸面垂直，从动轴P2P2P2P2的叉面在纸的叉面在纸的叉面在纸的叉面在纸面内；面内；面内；面内；P1 P1 P1 P1的角速的角速的角速的角速1 1 1 1不变，不变，不变，不变，P2P2P2P2在在在在此位置的角速度为此位置的角速度为此位置的角速度为此位置的角速度为2 2 2 2，两轴，两轴，两轴，两轴的夹角为的夹角为的夹角为的夹角为；l则当十字轴与则当十字轴与P2轴一起转动时，轴一起转动时，A点的速度点的速度UA=2rl则当十字轴与则当十字轴与P1轴一起转动时，轴一起转动时，A点的速度点的速度UA=1rcoslA
8、点的线速度只能有一个，即点的线速度只能有一个，即2=1cos12/31/202212/31/20221010万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识当两轴转过当两轴转过当两轴转过当两轴转过909090900 0 0 0时时时时，P1P1P1P1轴的轴的轴的轴的叉面在纸面内，叉面在纸面内，叉面在纸面内，叉面在纸面内，P2P2P2P2轴的叉轴的叉轴的叉轴的叉面与纸面垂直，设此时面与纸面垂直，设此时面与纸面垂直，设此时面与纸面垂直，设此时P2P2P2P2轴轴轴轴的角速度为的角速度为的角速度为的
9、角速度为2 2 2 2，取，取，取，取B B B B点研究：点研究：点研究：点研究：lU UB B=1 1r=r=2 2rcos rcos 即即2 2=1 1/cos/cos1 1coscos2 21 1/cos/cos；l再转过再转过90900 0，P2P2轴轴的速度从的速度从2 2变为变为2 ，即，即P2P2的角速度的角速度为为2 2在在22 2之间变化；之间变化；传动比为传动比为I=I=1 1/2 2=1/=1/coscos coscos12/31/202212/31/20221111万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步
10、了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识绘出绘出2/1随主动轴转角随主动轴转角1的函数曲线的函数曲线12/31/202212/31/20221212万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识绘出绘出绘出绘出 1 1 2 2随主动轴转角随主动轴转角随主动轴转角随主动轴转角 1 1的变化曲线如下：的变化曲线如下：的变化曲线如下：的变化曲线如下：112180=1009012/31/202212/31/20221313万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此
11、带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识当当当当1 1 1 1=0=0=0=0时，时，时，时，1 1 1 12 2 2 2=0=0=0=0当当当当0 0 0 0 1 1 1 190 90 90 90 时，时，时，时，1 1 1 12 2 2 20 0 0 0，从动轴相对主动轴超前从动轴相对主动轴超前从动轴相对主动轴超前从动轴相对主动轴超前当当当当1 1 1 1=90=90=90=90 时，时，时，时，1 1 1 1=2 2 2 2=90=90=90=90 当当当当90 90 90 90 1 1 1 1180 180 180 180 时，时，时，时，1 1 1 1
12、2 2 2 20 0 0 0，主动轴相对从动轴超前主动轴相对从动轴超前主动轴相对从动轴超前主动轴相对从动轴超前当当当当1 1 1 1=180=180=180=180 时，时，时，时，1 1 1 1=2 2 2 2=180=180=180=180 ，两两两两轴都转过半周；同样，后半周情况相轴都转过半周；同样，后半周情况相轴都转过半周；同样，后半周情况相轴都转过半周；同样，后半周情况相同同同同 1 1 1 1 2 290 180 12/31/202212/31/20221414万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康
13、的危害，提高师生的控烟意识结结 论论（单个十字轴万向节）单个十字轴万向节）单个十字轴万向节）单个十字轴万向节）1.1.当两轴夹角当两轴夹角当两轴夹角当两轴夹角和和和和1 1 1 1为常数时，传动比不为常数，为常数时，传动比不为常数，为常数时，传动比不为常数，为常数时，传动比不为常数，而是在而是在而是在而是在coscoscoscos1/1/1/1/coscoscoscos间作周期性的变化。即间作周期性的变化。即间作周期性的变化。即间作周期性的变化。即从从从从动轴一周中的角速度不均匀，是瞬时变化的（不动轴一周中的角速度不均匀，是瞬时变化的（不动轴一周中的角速度不均匀，是瞬时变化的（不动轴一周中的角
14、速度不均匀，是瞬时变化的（不等速性）。等速性）。等速性）。等速性）。2.2.主、从动轴的转速是相同的，即平均速度相同。主、从动轴的转速是相同的，即平均速度相同。主、从动轴的转速是相同的，即平均速度相同。主、从动轴的转速是相同的，即平均速度相同。（等速性）（等速性）（等速性）（等速性）3.3.不等速性，将使从动轴和与从动轴相连的传动部不等速性，将使从动轴和与从动轴相连的传动部不等速性，将使从动轴和与从动轴相连的传动部不等速性，将使从动轴和与从动轴相连的传动部件产生角加速度，从而产生扭转振动，不利于匀件产生角加速度，从而产生扭转振动，不利于匀件产生角加速度，从而产生扭转振动，不利于匀件产生角加速度
15、，从而产生扭转振动，不利于匀速行驶，使用寿命缩短速行驶，使用寿命缩短速行驶，使用寿命缩短速行驶，使用寿命缩短12/31/202212/31/20221515万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识双万向节传动双万向节传动（）（）（）（）结构：在主动轴和从动轴间加一中间传动轴，结构：在主动轴和从动轴间加一中间传动轴，结构：在主动轴和从动轴间加一中间传动轴，结构：在主动轴和从动轴间加一中间传动轴，用用用用2 2个万向节连接实现动力传递个万向节连接实现动力传递个万向节连接实现动力传递个万向节连
16、接实现动力传递12/31/202212/31/20221616万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识（2）双万向节传动作用、特点）双万向节传动作用、特点、可以布置不相交的转轴（平行、交叉）、可以布置不相交的转轴（平行、交叉）、可以布置不相交的转轴（平行、交叉）、可以布置不相交的转轴（平行、交叉）、可以避免单个万向节传动的不等速性、可以避免单个万向节传动的不等速性、可以避免单个万向节传动的不等速性、可以避免单个万向节传动的不等速性特点：可以实现主从动轴的瞬时传动比始终为特点：可以实现主从
17、动轴的瞬时传动比始终为特点：可以实现主从动轴的瞬时传动比始终为特点：可以实现主从动轴的瞬时传动比始终为1 112/31/202212/31/20221717万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识（3）双万向节实现等速传动的布置要）双万向节实现等速传动的布置要求求、主动轴、从动轴与中间轴的夹角、主动轴、从动轴与中间轴的夹角、主动轴、从动轴与中间轴的夹角、主动轴、从动轴与中间轴的夹角 1 1=2 2、中间传动轴两端的万向节叉应在同一平面内、中间传动轴两端的万向节叉应在同一平面内、中间传动轴
18、两端的万向节叉应在同一平面内、中间传动轴两端的万向节叉应在同一平面内、应尽量减小、应尽量减小、应尽量减小、应尽量减小 1 1、2 2，最大，最大，最大，最大 角可为角可为角可为角可为3030；在；在；在；在实际使用中，实际使用中，实际使用中，实际使用中，1 1不可能始终等于不可能始终等于不可能始终等于不可能始终等于 2 2，只是近似，只是近似，只是近似，只是近似相等，对单个万向节而言，仍有不等速性相等，对单个万向节而言，仍有不等速性相等，对单个万向节而言，仍有不等速性相等，对单个万向节而言，仍有不等速性12/31/202212/31/20221818万向节与传动轴万向节与传动轴用万向节实现两轴
19、间等角速度传动条件用万向节实现两轴间等角速度传动条件采用双万向节采用双万向节采用双万向节采用双万向节第一万向节两轴间夹第一万向节两轴间夹第一万向节两轴间夹第一万向节两轴间夹角角角角a a1 1与第二万向节两与第二万向节两与第二万向节两与第二万向节两轴间夹角轴间夹角轴间夹角轴间夹角a a2 2相等。相等。相等。相等。第一万向节从动叉与第一万向节从动叉与第一万向节从动叉与第一万向节从动叉与第二万向节主动叉处第二万向节主动叉处第二万向节主动叉处第二万向节主动叉处于同一平面内。于同一平面内。于同一平面内。于同一平面内。12/31/202212/31/20221919万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史
20、上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识铰接式车架双万向节的布置铰接式车架双万向节的布置12/31/202212/31/20222020万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识铰接式车架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：要实现等速传动的条件：（1）、使用双万向节）、使用双万向节（2）、车架铰点）、车架铰点O布置在纵向中心线上布置在纵向中心线上（3）、两万向节铰点与）、两万向节铰点与O点的距离应相
21、等点的距离应相等12/31/202212/31/20222121万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识三万向节、双传动轴传动三万向节、双传动轴传动12/31/202212/31/20222222万向节与传动轴万向节与传动轴二、等速万向节二、等速万向节原理：原理：原理：原理：传力点永远位于两轴交点传力点永远位于两轴交点传力点永远位于两轴交点传力点永远位于两轴交点OO的平分面上的平分面上的平分面上的平分面上12/31/202212/31/20222323万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史
22、上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识等角速万向节类型等角速万向节类型球叉式等角速万向节球叉式等角速万向节球叉式等角速万向节球叉式等角速万向节球笼式等角速万向节球笼式等角速万向节球笼式等角速万向节球笼式等角速万向节三销轴式等角速万向节三销轴式等角速万向节三销轴式等角速万向节三销轴式等角速万向节 12/31/202212/31/20222424万向节与传动轴万向节与传动轴1、球笼式等速万向节、球笼式等速万向节钢球钢球主动轴主动轴星形套（内滚道）星形套（内滚道）球形壳（外球形壳（外滚道）滚道）外罩外罩球笼（保持架）球笼（保持
23、架）12/31/202212/31/20222525万向节与传动轴万向节与传动轴球笼式万向节的等速性球笼式万向节的等速性外滚道中心外滚道中心A与内滚道中心与内滚道中心B分别位于万向节中心分别位于万向节中心O的两的两侧，且到侧，且到O点的距离相等。点的距离相等。星形套内滚道星形套内滚道球笼（保持架）球笼（保持架）球形壳（外球形壳（外滚道）滚道）球滚动时，同时以球滚动时，同时以A、B为球心滚动，所以为球心滚动，所以CA=CB主、从动轴夹主、从动轴夹角平分面角平分面12/31/202212/31/20222626万向节与传动轴万向节与传动轴球笼式万向节特点：球笼式万向节特点：承载能力强，结构紧凑，拆
24、装方承载能力强，结构紧凑，拆装方便，两轴最大交角为便，两轴最大交角为42 12/31/202212/31/20222727万向节与传动轴万向节与传动轴2.三销轴式万向节三销轴式万向节特点特点特点特点 ：允许相邻：允许相邻：允许相邻：允许相邻两轴有较大的交两轴有较大的交两轴有较大的交两轴有较大的交角，提高机动性；角，提高机动性；角，提高机动性；角，提高机动性；但所占空间较大。但所占空间较大。但所占空间较大。但所占空间较大。三销轴三销轴主动偏心轴叉主动偏心轴叉从动偏心轴叉从动偏心轴叉止推垫片止推垫片轴承座轴承座叉孔中心线与叉轴中叉孔中心线与叉轴中心线垂直但不相交心线垂直但不相交12/31/2022
25、12/31/20222828万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识6-2传传动动轴轴一、作用：一、作用：传递扭矩，一般不承受弯矩。传递扭矩，一般不承受弯矩。二、结构二、结构12/31/202212/31/20222929万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识结构特点：空心、壁厚均匀的钢管。空心、壁厚均匀的钢管。空心、壁厚均匀的钢管。空心、壁厚均匀的钢管。（1.54.0mm1.5
26、4.0mm）（只（只（只（只传递扭矩）采用均质、轻型材料，常用钢板卷制传递扭矩）采用均质、轻型材料，常用钢板卷制传递扭矩）采用均质、轻型材料，常用钢板卷制传递扭矩）采用均质、轻型材料，常用钢板卷制对焊而成（因转速高，离心力大，扭振较大）对焊而成（因转速高，离心力大，扭振较大）对焊而成（因转速高，离心力大，扭振较大）对焊而成（因转速高，离心力大，扭振较大）伸缩节：其长度可随行驶状况而变。伸缩节：其长度可随行驶状况而变。伸缩节：其长度可随行驶状况而变。伸缩节：其长度可随行驶状况而变。传动轴的长传动轴的长传动轴的长传动轴的长度要求能变化（常用滑动叉和花键连接两段传动度要求能变化（常用滑动叉和花键连接
27、两段传动度要求能变化（常用滑动叉和花键连接两段传动度要求能变化（常用滑动叉和花键连接两段传动轴，花键的长度应能保证传动轴在各种工况下既轴，花键的长度应能保证传动轴在各种工况下既轴，花键的长度应能保证传动轴在各种工况下既轴，花键的长度应能保证传动轴在各种工况下既不会脱开，也不会卡死，为减小磨损，产生空隙不会脱开，也不会卡死，为减小磨损，产生空隙不会脱开，也不会卡死，为减小磨损，产生空隙不会脱开，也不会卡死，为减小磨损，产生空隙振动，现多用滚动花键代替滑动花键）振动，现多用滚动花键代替滑动花键）振动，现多用滚动花键代替滑动花键）振动，现多用滚动花键代替滑动花键）安装：安装：安装：安装：注意安装标记
28、，满足动平衡要求。注意安装标记，满足动平衡要求。注意安装标记，满足动平衡要求。注意安装标记，满足动平衡要求。12/31/202212/31/20223030万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识三、三、传动轴的临界转速传动轴的临界转速两端连接万向节的传动轴可看成两端自由支承的轴。两端连接万向节的传动轴可看成两端自由支承的轴。当由于质量不均、受自重影响等原因时，轴在旋转时当由于质量不均、受自重影响等原因时，轴在旋转时在离心力的作用下会产生横向弯曲振动。当轴的转速在离心力的作用下会产生横向
29、弯曲振动。当轴的转速等于其弯曲自振频率时，出现共振，使轴的挠度急剧等于其弯曲自振频率时，出现共振，使轴的挠度急剧增大甚至折断，把轴的这一转速，称为临界转速。增大甚至折断，把轴的这一转速，称为临界转速。设轴为等截面：用设轴为等截面：用n nl l表示临界转速，则有表示临界转速，则有12/31/202212/31/20223131万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识D传动轴外径传动轴外径cm d传动轴内径传动轴内径 cm L支承长度支承长度cm，一般取两万向节中心距离，一般取两万向节中心
30、距离由此可知，同样外径的轴，空心轴比实心轴的由此可知，同样外径的轴，空心轴比实心轴的n nl l要大。在设计时，应使传动轴的最大转速要大。在设计时，应使传动轴的最大转速n nmaxmax0.7n0.7nl l12/31/202212/31/20223232万向节与传动轴万向节与传动轴中国历史上吸烟的历史和现状、所采取的措施以及由此带来的痛苦和灾难，可以进一步了解吸烟对人民健康的危害，提高师生的控烟意识习习题题1.1.简述十字轴万向节的不等速性及等速性？简述十字轴万向节的不等速性及等速性？简述十字轴万向节的不等速性及等速性？简述十字轴万向节的不等速性及等速性？2.2.何为传动轴的临界转速？何为传
31、动轴的临界转速？何为传动轴的临界转速？何为传动轴的临界转速？3.3.十字十字十字十字轴轴轴轴万向节要实现等速传动的条件？万向节要实现等速传动的条件？万向节要实现等速传动的条件？万向节要实现等速传动的条件？4.4.铰接式车架的万向节应如何布置，才能实现等铰接式车架的万向节应如何布置，才能实现等铰接式车架的万向节应如何布置，才能实现等铰接式车架的万向节应如何布置，才能实现等速传动？速传动？速传动？速传动？12/31/202212/31/20223333万向节与传动轴万向节与传动轴十字轴刚性万向节的工作特性十字轴刚性万向节的工作特性单个万向节在输入轴与输出轴之间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。有夹角的情况下，两轴的角速度不相等。w1w2w1w2vA=w1r=w2rcosavB=w1rcosa=w2r12/31/202212/31/20223434万向节与传动轴万向节与传动轴