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1、1,万向传动装置,部门:SP平台部 讲师:田智慧 课时:60分钟 目的:专业小组能力提升,2,目录,万向节结构及运动特性,2,4,传动轴设计校核参数,3,1,万向传动装置介绍,传动轴中间支撑及轴管,6,传动轴新技术的应用,5,失效模式及后果分析,3,4,5,6,共性的东西您看到了吗?,7,1)变速器与驱动桥之间 2)变速器与分动器之间 3)驱动桥的半轴 4)断开式驱动桥的半轴 5)转向轴,万向传动装置介绍,1,8,万向传动装置介绍,1,1)组成 由万向节、传动轴组成,有的装有中间支承。 2)功用 在轴间夹角及相互位置经常发生变化的转轴之间传 递动力。,1-变速器;2-中间支承;3-后驱动桥;4
2、-后传动轴;5-球轴承;6-前传动轴,9,3)设计的基本要求: 1、保证所连接的两根轴相对位置在预计范围内变动时, 能可靠地传递动力。 2、保证所连接两轴尽可能等速运转。 3、由于万向节夹角产生的附加载荷、振动和噪声应在允 许范围内。 4、传动效率高,使用寿命长,结构简单,制造方便,维 修容易等。,万向传动装置介绍,1,10,万向传动装置介绍,1,1.刚性万向节: 不等速万向节(十字轴式) 准等速万向节(双联式,三销轴式) 等速万向节(球笼式,球叉式) 2.挠性万向节,万向节的分类,11,万向节结构及运动特性,2,不等速万向节结构,典型结构为十字轴式刚性万向节,应用广泛。允许相邻两轴最大交角1
3、5 -20 。,12,1-套筒 2-十字轴 3-万向节叉 4-卡环 5-滚针轴承 6-万向节叉,万向节结构及运动特性,2,十字轴式刚性万向节,13,万向节结构及运动特性,2,VA=1r=2rcos 所以2=1/cos 此时21,十字轴式刚性万向节,VB=1rcos=2r 所以2=1cos 此时21,14,万向节结构及运动特性,2,十字轴式刚性万向节,15,万向节结构及运动特性,2,十字轴式刚性万向节,平行式排列 等腰式排列,1)等角速排列方式,2)等角速排列条件: 第一个万向节的从动叉和第二个万向节的主动叉与传动轴相连,且传动轴两端的万向节叉在同一平面内; 输入轴、输出轴与传动轴的夹角相等,即
4、1=2。,万向节的磨损是以十字轴轴径和滚针轴承的磨损为标志(润滑、密封性能),16,万向节结构及运动特性,2,准等速万向节,双联式,1、2-万向节叉轴,3-双联叉,结构简单,制造方便,工作可靠,允许有较大的转向角,多在转向驱动桥中采用,1=2,2)等角速排列条件:,1),长度减缩至最小的双万向节,17,万向节结构及运动特性,2,准等速万向节,三销轴式,1主动偏心轴叉 2、4三销轴 3从动偏心轴叉 5卡环 6轴承座 7衬套 8毛毡圈 9密封罩 10推力垫片,18,万向节结构及运动特性,2,准等速万向节,1)三销轴式万向节是由双联式万向节演变而来的准等速万向节,2)最大特点是允许相邻两轴有较大的交
5、角,最大可达45度。采用此万向节的转向驱动桥可使汽车获得较小的转弯半径,提高了汽车的机动性。,19,万向节结构及运动特性,2,等速万向节,1)基本原理:传力点永远位于两轴交点的平分面上。,工作原理图,2)两个大小相同锥齿轮的接触点P位于两齿轮轴线交角的平分面上,由P点到两轴的垂直距离都等于r。P点处两齿轮的圆周速度相等,两齿轮的角速度也相等。可见,若万向节的传力点在其交角变化时,始终位于两轴夹角的平分面上,就能保证等速传动。,20,万向节结构及运动特性,2,等速万向节,球笼式,钢球,主动轴,星形套(内滚道),球笼(保持架),球形壳(外滚道),21,万向节结构及运动特性,2,等速万向节,1)等速
6、性:当中段半轴(主动轴)和外球座轴(从动轴)之间夹角发生变化时,传力钢球中心始终位于两轴交角的平分面上,并且到两轴线的距离相等,2)特点:球笼式万向节工作时六个钢球都参入传力,故承载能力强、磨损小、寿命长。它被广泛应用于各种型号的转向驱动桥和独立悬架的驱动桥,22,万向节结构及运动特性,2,等速万向节,23,万向节结构及运动特性,2,等速万向节,24,万向节结构及运动特性,2,等速万向节,25,万向节结构及运动特性,2,等速万向节,26,万向节结构及运动特性,2,等速万向节,27,万向节结构及运动特性,2,等速万向节,28,万向节结构及运动特性,2,挠性万向节,1螺丝 2橡胶 3中心钢球4黄油
7、嘴 5传动凸缘 6球座,挠性万向节是由橡胶件将主被动轴叉交错连接而成,依靠橡胶件的弹性变形,能够实现转动轴线的小角度(35)偏转和微小轴向位移,吸收传动系中的冲击载荷和衰减扭转振动,具有结构简单,无需润滑等优点。,29,3,中间支撑,中间支撑及轴管,1)中间支承通常装在车架横粱上,能补偿传动轴轴向和角度方向的安装误差,以及汽车行驶过程中因发动机窜动或车架变形等引起的位移。,2)中间支承常用弹性元件来满足上述要求,它主要由轴承、带油封的盖、支架、弹性元件等组成。,30,3,轴管,中间支撑及轴管,1)功用 传动轴是万向传动装置中的主要传力部件。通常用来连接变速器(或分动器)和驱动桥,在转向驱动桥和
8、断开式驱动桥中,则用来连接差速器和驱动轮。,2)构造 壁厚均匀的轴管 传动轴过长,易共振,将其分成两段并加 中间支承 两端焊接的花键轴和万向节叉组成 滑动花键连接,以实现传动轴长度的变化 用平衡片修补平衡量,为了得到较高的强度和刚度,轴管多做成空心、壁厚均匀的钢管,一般由厚度1.5-3.0mm的薄钢板卷焊而成,31,3,中间支撑及轴管,32,传动轴伸缩花键齿侧挤压应力,轴管外径临界转速,轴管的剪切应力,当量夹角,4,传动轴设计校核参数,33,传动轴伸缩花键齿侧挤压应力计算,Ts传动轴计算转矩(Nm );,K花键处转矩分布不均匀系数,K=1.31.4;,Lh花键有效工作长度(mm);,Dh,dh
9、花键的大径和小径(mm);,n0花键齿数;,齿侧许用挤压应力(MPa),4,传动轴设计校核参数,34,Temax发动机最大转矩(Nm); Ig1 变速器一档传动比; Kd 动载系数(一般货车、越野汽车取Kd=1); 发动机到传动轴之间的传动效率(98%) 。,4,传动轴设计校核参数,发动机最大转矩和一挡速比来计算传动轴所承受的载荷:,驱动轮打滑来计算传动轴所承受的载荷:,G2 满载状态下后桥上的静载荷(Nkg),汽车最大加速度时后轴负荷转移系数,轿车:,=1.21.4,=1.11.2,货车:,轮胎与路面间的附着系数,可取0.85,rr车轮滚动半径(m);,i1后桥主减速器主减速比;,m主减速器
10、主动齿轮到车轮之间的传动效率(98%),Ts的取值,35,轴管外径临界转速计算,nc 传动轴轴管的临界转速(rpm);,l1 传动轴长(mm);,d1 前传动轴轴管内径(mm).,D1 前传动轴轴管外径(mm);,4,传动轴设计校核参数,传动轴工作的最高转速需通过最高车速和发动机的额定转速确定!,36,轴管的剪切应力,许用应力;,Ts传动轴计算转矩(N);,d1 前传动轴轴管内径(mm).,D1 前传动轴轴管外径(mm);,4,传动轴设计校核参数,一般取300(MPa),37,38,当量夹角,4,传动轴设计校核参数,1、公式中的正、负取决于万向节叉的相位角:当 0时,符号为“” 当90时,符号
11、为“”,2、根据车辆的常用工况进行校核:乘用车计算半载状态 货车类计算空载和满载两种状态, 3,39,当量夹角,4,传动轴设计校核参数,40,5,失效模式及后果分析,41,5,失效模式及后果分析,42,5,失效模式及后果分析,传动轴异响,对策: 1.橡胶材料更改。 2.油脂材料更改。,原因: 1.油封磨损。 2.润滑脂 受热“液化”。 3.工作面有泥沙等异物进入,43,5,失效模式及后果分析,传动轴异响,对策: 1. 减小防尘罩外径。 2. 橡胶材料更改。 3. 选择合适时机更改布置,原因: 1. 防尘罩外径匹配不合适。 2. 橡胶材料硬度不够。 3. 中间支撑角度不合适。,44,花键轴尼龙涂覆技术,6,传动轴新技术的应用,45,转向驱动轴工作角度逐步加大,球笼式万向节,6,传动轴新技术的应用,46,47,减振圈解决传动轴的NVH问题,6,传动轴新技术的应用,48,课程回顾,万向节结构及运动特性,2,4,传动轴设计校核参数,3,1,万向传动装置介绍,传动轴中间支撑及轴管,6,传动轴新技术的应用,5,失效模式及后果分析,49,谢谢大家!,
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