万向传动装置课件

1、v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行1万向传动装置万向传动装置部门：SP平台部讲师：田智慧课时：60分钟目的：专业小组能力提升v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行2目录万向节结构及运动特性万向节结构及运动特性24传动轴设计校核参数传动轴设计校核参数31万向传动装置介绍万向传动装置介绍传动轴中间支撑及轴管传动轴中间支撑及轴管6传动轴新技术的应用传动轴新技术的应用5失效模式及后果分析失效模式及后果分析v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行3v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行4v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行5v技术研究院传动

2、轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行6共性的东西您看到了吗？v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行71 1）变速器与驱动桥之间）变速器与驱动桥之间2 2）变速器与分动器之间）变速器与分动器之间3 3）驱动桥的半轴）驱动桥的半轴4 4）断开式驱动桥的半轴）断开式驱动桥的半轴5 5）转向轴）转向轴万向传动装置介绍万向传动装置介绍1v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行8万向传动装置介绍万向传动装置介绍11 1）组成）组成 由万向节、传动轴组成，有的装有中间支承。由万向节、传动轴组成，有的装有中间支承。2 2）功用）功用 在轴间夹角及相互位置经常发生变化的转轴之间传在轴间夹角及

3、相互位置经常发生变化的转轴之间传 递动力。递动力。 1-变速器；变速器；2-中间支承；中间支承；3-后驱动桥；后驱动桥；4-后传动轴；后传动轴；5-球轴承；球轴承；6-前传动轴前传动轴 v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行93 3）设计的基本要求：）设计的基本要求： 1 1、保证所连接的两根轴相对位置在预计范围内变动时，、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。能可靠地传递动力。 2 2、保证所连接两轴尽可能等速运转。、保证所连接两轴尽可能等速运转。 3 3、由于万向节夹角产生的附加载荷、振动和噪声应在允、由于万向节夹角产生的附加载荷、振动和噪声应在允

4、许范围内。许范围内。 4 4、传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维、传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维 修容易等。修容易等。 万向传动装置介绍万向传动装置介绍1v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行10万向传动装置介绍万向传动装置介绍11.1.刚性万向节刚性万向节: :不等速万向节不等速万向节( (十字轴式十字轴式) )准等速万向节准等速万向节( (双联式双联式, ,三销轴式三销轴式) )等速万向节等速万向节( (球笼式球笼式, ,球叉式球叉式) )2.2.挠性万向节挠性万向节万向节的分类万向节的分类v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行11万向节

5、结构及运动特性万向节结构及运动特性2v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行121-套筒套筒2-十字轴十字轴3-万向节叉万向节叉4-卡环卡环5-滚针轴承滚针轴承6-万向节叉万向节叉万向节结构及运动特性万向节结构及运动特性2v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行13万向节结构及运动特性万向节结构及运动特性2VA=1r=2rcos 所以所以2=1/cos 此此时时21VB=1rcos=2r 所以所以2=1cos 此时此时21v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行14万向节结构及运动特性万向节结构及运动特性2v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行15万向

6、节结构及运动特性万向节结构及运动特性2平行式排列平行式排列等腰式排列等腰式排列 1)1)等角速排列方式等角速排列方式 2)2)等角速排列条件：等角速排列条件： 第一个万向节的从动叉和第二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，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且传动轴两端的万向节叉在同一平面内；平面内； 输入轴、输出轴与传动轴的夹输入轴、输出轴与传动轴的夹角相等，即角相等，即1=2。u万向节的磨损是以十字轴万向节的磨损是以十字轴轴径和滚针轴承的磨损为标轴径和滚针轴承的磨损为标志（润滑、密封性能）志（润滑、密封性能）v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质

7、疯狂抓执行16万向节结构及运动特性万向节结构及运动特性2双联式双联式1 1、2-2-万向节叉轴，万向节叉轴，3-3-双联叉双联叉1=22)2)等角速排列条件：等角速排列条件：1)1)长度减缩至最小的长度减缩至最小的双万向节双万向节v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行17万向节结构及运动特性万向节结构及运动特性2三销轴式三销轴式1主动偏心轴叉主动偏心轴叉2、4三销轴三销轴3从动偏心轴叉从动偏心轴叉5卡环卡环6轴承座轴承座7衬套衬套8毛毡圈毛毡圈9密封罩密封罩10推力垫片推力垫片 v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行18万向节结构及运动特性万向节结构及运动特性21)1)

8、三销轴式万向节是由三销轴式万向节是由双联式万向节演变而来双联式万向节演变而来的准等速万向节的准等速万向节2)2)最大特点是允许相邻最大特点是允许相邻两轴有较大的交角，两轴有较大的交角，最最大可达大可达4545度。采用此万度。采用此万向节的转向驱动桥可使向节的转向驱动桥可使汽车获得较小的转弯半汽车获得较小的转弯半径，提高了汽车的机动径，提高了汽车的机动性。性。 v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行19万向节结构及运动特性万向节结构及运动特性21)1)基本原理：传力点永远位于基本原理：传力点永远位于两轴交点的平分面上。两轴交点的平分面上。工作原理图工作原理图2)2)两个大小相同锥齿轮

9、的接触两个大小相同锥齿轮的接触点点P P位于两齿轮轴线交角位于两齿轮轴线交角的平的平分面上，由分面上，由P P点到两轴的垂直距点到两轴的垂直距离都等于离都等于r r。P P点处两齿轮的圆点处两齿轮的圆周速度相等，两齿轮的角速度周速度相等，两齿轮的角速度也相等。可见，若万向节的传也相等。可见，若万向节的传力点在其交角变化时，始终位力点在其交角变化时，始终位于两轴夹角的平分面上，就能于两轴夹角的平分面上，就能保证等速传动。保证等速传动。v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行20万向节结构及运动特性万向节结构及运动特性2球笼式球笼式钢球钢球主动轴主动轴星形套（内滚道）星形套（内滚道）球笼

10、（保持架）球笼（保持架）球形壳（外滚道）球形壳（外滚道）v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行21万向节结构及运动特性万向节结构及运动特性21)1)等速性：当中段半轴等速性：当中段半轴( (主动轴主动轴) )和外球座轴和外球座轴( (从动从动轴轴) )之间夹角之间夹角发生变化发生变化时，传力钢球中心始终位时，传力钢球中心始终位于两轴交角的平分面上，于两轴交角的平分面上，并且到两轴线的距离相等并且到两轴线的距离相等2)2)特点：球笼式万向节工特点：球笼式万向节工作时六个钢球都参入传力作时六个钢球都参入传力，故承载能力强、磨损小，故承载能力强、磨损小、寿命长。它被广泛应用、寿命长。它被

11、广泛应用于各种型号的转向驱动桥于各种型号的转向驱动桥和独立悬架的驱动桥和独立悬架的驱动桥v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行22万向节结构及运动特性万向节结构及运动特性2v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行23万向节结构及运动特性万向节结构及运动特性2v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行24万向节结构及运动特性万向节结构及运动特性2v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行25万向节结构及运动特性万向节结构及运动特性2v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行26万向节结构及运动特性万向节结构及运动特性2v技术研究院传动轴项目小组v玩命

12、提品质 疯狂抓执行27万向节结构及运动特性万向节结构及运动特性2v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行28万向节结构及运动特性万向节结构及运动特性21 1螺丝螺丝 2 2橡胶橡胶 3 3中心钢球中心钢球4 4黄油嘴黄油嘴 5 5传动凸缘传动凸缘 6 6球座球座挠性万向节是由橡胶挠性万向节是由橡胶件将主被动轴叉交错件将主被动轴叉交错连接而成，依靠橡胶连接而成，依靠橡胶件的弹性变形，能够件的弹性变形，能够实现转动轴线的小角实现转动轴线的小角度（度（3 35 5）偏转）偏转和微小轴向位移，吸和微小轴向位移，吸收传动系中的冲击载收传动系中的冲击载荷和衰减扭转振动，荷和衰减扭转振动，具有结构

13、简单，无需具有结构简单，无需润滑等优点。润滑等优点。 v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行293中间支撑中间支撑中间支撑及轴管中间支撑及轴管1 1）中间支承通常装）中间支承通常装在车架横粱上，能在车架横粱上，能补偿传动轴轴向和补偿传动轴轴向和角度方向的安装误角度方向的安装误差，以及汽车行驶差，以及汽车行驶过程中因发动机窜过程中因发动机窜动或车架变形等引动或车架变形等引起的位移。起的位移。2）中间支承常用弹性元件来满）中间支承常用弹性元件来满足上述要求，它主要由轴承、足上述要求，它主要由轴承、带油封的盖、支架、弹性元件带油封的盖、支架、弹性元件等组成。等组成。v技术研究院传动轴项目

14、小组v玩命提品质 疯狂抓执行303轴管轴管中间支撑及轴管中间支撑及轴管1 1）功用）功用传动轴是万向传动装置中的传动轴是万向传动装置中的主要传力部件。通常用来连接主要传力部件。通常用来连接变速器变速器( (或分动器或分动器) )和驱动桥，和驱动桥，在转向驱动桥和断开式驱动桥在转向驱动桥和断开式驱动桥中，则用来连接差速器和驱动中，则用来连接差速器和驱动轮。轮。2）构造）构造壁厚均匀的轴管壁厚均匀的轴管传动轴过长，易共振，将其分成两段并加传动轴过长，易共振，将其分成两段并加 中间支承中间支承两端焊接的花键轴和万向节叉组成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滑动花键连接

15、，以实现传动轴长度的变化用平衡片修补平衡量用平衡片修补平衡量v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，一般由厚度由厚度1.5-3.0mm1.5-3.0mm的薄钢板卷的薄钢板卷焊而成焊而成v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行313中间支撑及轴管中间支撑及轴管v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行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传动轴设计校核参数v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行33传动轴伸缩花键齿侧挤压应力计算 1

16、0)2)(4(30HhhhhhsnLdDdDKTTs传动轴计算转矩（传动轴计算转矩（Nm ）；K花键处转矩分布不均匀系数，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（花键有效工作长度（mm）；）； Dh，dh花键的大径和小径（花键的大径和小径（mm）；）； n0花键齿数；花键齿数； 齿侧许用挤压应力齿侧许用挤压应力(MPa) H4传动轴设计校核参数传动轴设计校核参数v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行34deseKiTT1gmaxT Temaxemax发动机最大转矩（Nm）；I Ig1 g1 变速器一档传动比；K Kd d 动载系数(一般货车、越野汽车取Kd

17、=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：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：驱动轮打滑来计算传动轴所承受的载荷： mrssirmGT122G2 满载状态下后桥上的静载荷（Nkg） 2m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主减速器主动齿轮到车轮之间的传动效率（98%）Ts的取值的取值v技术研究院传动轴项目小组v玩命提

18、品质 疯狂抓执行35轴管外径临界转速计算 2121218101.2ldDncnc 传动轴轴管的临界转速传动轴轴管的临界转速(rpm); l1 传动轴长传动轴长(mm); d1 前传动轴轴管内径前传动轴轴管内径(mm). D1 前传动轴轴管外径前传动轴轴管外径(mm); 4传动轴设计校核参数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！v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行36轴管的剪切应力 c1016341411csdDTD 许用应力许用应力;Ts传动轴计算转矩（传动轴计算转矩（N）; cd1 前传动轴轴管内径（前传动轴轴管内径（mm）. D1 前传动

19、轴轴管外径（前传动轴轴管外径（mm）; 4传动轴设计校核参数传动轴设计校核参数一般取一般取300(MPa) v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行37v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行38当量夹角当量夹角4传动轴设计校核参数传动轴设计校核参数232221aaaae1、公式中的正、负取决于万向节叉的相位角：、公式中的正、负取决于万向节叉的相位角：当当 0时，符号为时，符号为“” 当当90时，符号为时，符号为“”2、根据车辆的常用工况进行校核：乘用车计算半载状态、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货车类计算空载和满载两种状态 3

20、v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行39当量夹角当量夹角4传动轴设计校核参数传动轴设计校核参数v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行405失效模式及后果分析失效模式及后果分析序号失效模式表现形式原因分析1花键轴套异常磨损行驶异响表面加工处理不对润滑不良2十字轴承异常磨损行驶异响十字轴径与轴承配合过紧;润滑不良;十字轴规格低;十字轴硬度低;3十字轴断裂车辆失去动力十字轴规格低,扭转强度不够;4万向节起动力矩过大转动不灵活,装车困难,加剧十字轴磨损十字轴径与轴承配合过紧;润滑不良5行车时传动轴共振整车抖动,乘坐舒适性下降传动轴动平衡不符合要求;传动轴总成布置不合理;中间支撑失效v技术研究院传动轴项目小组v玩命提品质 疯狂抓执行415失效模式及后果分析失效模式及后果分析序号失效模式表现形式原因分析6行车时花键轴与花键套脱落车辆失去动力花键轴与花键套的啮合工作长度不满足使用要求;7叉件耳孔断裂车辆失去动力耳孔部位强度不够;传动轴设计承载扭矩不满足要求8轴管变形整车抖动,乘坐舒适性下降轴管强度不够;传动轴设计承载扭矩不满足要求9花键轴变形或断裂传动轴不能