第四章 万向传动轴设计((简化版))
4第四章 万向传动轴设计
当T1与α一定时， T2在最大值与最小值之间每转一转变 化两次。
减少α角或采用挠性万向节可以减小T2的振幅。
第四章 二、双十字轴万向节传动
万向传动轴设计
对于一个万向节传动轴，主动轴等速转动，则从动轴 不等速转动，且α愈大，转动的不等速性愈大。 对于双万向节传动轴，若要使输入轴和输出轴等速旋 转，需满足以下条件： 传动轴两端的万向节叉位于同一平面内； 两万向节夹角相等，即α1= α2。
Tse1
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Tse 2
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TSS1
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图4-4伸缩型球笼式万向节
第四章
万向传动轴设计
Rzeppa型球笼式万向节主要应用于转向驱动桥中，目前应用较少。 Birfield型球笼式万向节和伸缩型球笼式万向节被广泛地应用在具有独 立悬架的转向驱动桥中，在靠近转向轮一侧采用Birfield型万向节，靠 近差速器一侧则采用伸缩型球笼式万向节。伸缩型万向节还被广泛地应 用到断开式驱动桥中。
二、组成
万向节、传动轴、中间支承
第四章 三、万向节的应用
万向传动轴设计
(a) 变速器与驱动桥之间 (b) 多轴驱动的汽车的分动器与 驱动桥之间或驱动桥与驱动桥之间 (c) 发动机与变速器之间（由于 车架的变形造成轴线间相互位置变 化的两传动部件） (d) 采用独立悬架的汽车差速器 之间 (e) 转向驱动车桥的差速器与车 轮之间 (f) 汽车的动力输出装置和转向 操纵机构中
万向节和传动轴设计
§4-6 中间支承结构分析与设计
1.开式：单式复式2.闭式：万向节被密封于管内，管承受驱动轴反力（独立悬架采用）
应合理选择CR，避免共振
§4-6 中间支承结构分析与设计
中间支承固有频率
感谢阅读
感谢阅读万向节：圆弧槽型球叉式万向节：传动夹角小于33°，磨损快，用于轻中型越野车转向驱动桥；直槽滚道型球叉式万向节：传动夹角小于20°，可以略微伸缩，用于断开式驱动桥
三、等速万向节
2.球笼式万向节：Birfield型球笼式万向节（RF节）：承载能力和耐冲击能力强，效率高，结构紧凑，安装方便，应用最广泛，用于独立悬架转向驱动桥靠近转向轮一侧。
一、单十字轴万向节传动
2.转矩变化若T1为常数，则
一、单十字轴万向节传动
3.附加弯曲力偶矩变化1）1=0°，180°时，则T2'= T1sinα，最大；2）1=90°，270°时，则T1'= T1tgα ，最小；因此，主、从动轴受到周期作用的附加弯曲力偶矩，其周期比主动轴转速大一倍（π），在主从动轴支承上引起周期性变化的径向载荷（振动）。
三、等速万向节
2.球笼式万向节：伸缩型球笼式万向节（VL节）：外滚道为直槽，可伸缩，省去滑动花键，结构简单，效率高；用于独立悬架转向驱动桥靠近主减速器一侧。
四、挠性万向节
特点：能减小扭转振动、动载荷、噪声结构简单，不用润滑用于两轴间夹角不大（3～5°），轴向位移小的场合
四、挠性万向节
用途：轿车三万向节传动中的靠近变速器的第一节；重型汽车发动机与变速器之间；越野车变速器与分动器之间，以消除制造安装误差和车架变形对传动的影响。
二、准等速万向节
2.凸块式万向节 特点：相当于双联式万向节，工作可靠，加工简单，允许的夹角较大（50°），工作面为全滑动摩擦，效率低，易磨损，对密封和润滑要求高。 用途：多用于中型以上越野车转向驱动桥。
万向传动轴设计讲座PPT
第二节 万向节结构方案分析 一、十字轴式万向节(Hooke's universal joint)
▪结构：
万向节叉(Yoke) 十字轴(Spider) 滚针(Needle roller) 、套筒(Sleeve) 、 油封(Oil seal) 、轴承盖(Bearing cap) 注油嘴(Injection nozzle)、 安全阀(溢流阀(Relief valve))
双十字轴万向节的等速传动条件（1=2）
Constant velocity requirements of double Hooke's universal joint
问题：汽车变速箱输出轴与驱动桥 主减速器输入轴的轴线相对位置是 否平行？(Is the gearbox output shaft parallel to the final drive input shaft?)
双十字轴万向节的准等速万向传动 (Quasi-constant velocity universal drive of the double Hooke's universal joint)
▪双联式准等速万向节(Dual-quasi-constant velocity universal joint)
Clutch
Transmission
Universal joint
Drive axle Differential
Axle
Propeller shaft Final drive
组成：万向节、传动轴、
中间支承
Components : Universal joints, Propeller shaft, Intermediate support
第四章万向节和传动轴设计
第四章万向节和传动轴设计一、引言万向节和传动轴是机械传动系统中重要的组成部分，它们的设计对于传动系统的正常运行和高效性能起着决定性的作用。
本章将从万向节和传动轴的基本原理、设计要点以及选材等方面进行探讨。
二、万向节的基本原理和分类万向节是将两个或多个轴相互连接并能够进行相对转动的装置。
它主要通过万向节的柔性连接来解决传动系统中因轴间相对偏斜而引起的传递不平稳、受力不均等问题。
万向节一般由内外球面、轴承和套筒等组成，常见的万向节分类有钢球万向节、十字接头万向节和常温万向节等。
钢球万向节广泛应用于工程机械和汽车等领域。
它通过钢球与内外球面的接触来实现传递扭矩，具有承载能力强、传动平稳等特点。
十字接头万向节主要应用于船舶、起重机等场合，它通过两个十字绞杆的连接来实现传递扭矩，具有承载能力大、传动效率高等特点。
而常温万向节则主要应用于高速高温场合，它通过金属软管的连接来实现传递扭矩，具有抗高温、耐腐蚀等特点。
三、万向节的设计要点（一）轴间角度设定轴间角度是万向节设计的重要参数，它直接影响万向节的传动性能。
在设计时需要根据实际需求和传动方式来确定轴间角度，通常轴间角度在5°~35°之间。
（二）轴间相对偏斜轴间相对偏斜是万向节设计中需要重点考虑的问题。
在实际应用中，轴间的相对偏斜会导致万向节产生额外的旋转变形、较大的径向力和不平稳传动等问题。
因此，在设计时需要合理控制轴间相对偏斜，通常限制在1°以内。
（三）轴向长度万向节的轴向长度是指万向节两个连接轴之间的距离。
轴向长度的设计需要考虑到传递扭矩的大小、工作环境的限制以及安装方式等因素。
四、传动轴的设计要点（一）强度和刚度传动轴的设计需要满足一定的强度和刚度要求，以保证传递扭矩时不会产生过大的变形和振动。
根据传动轴的传动功率和转速等参数，可以通过强度校核和刚度计算等方法来确定传动轴的尺寸和材料。
（二）传动性能传动轴的传动性能包括传动效率、噪声和振动等方面的考虑。
汽车设计 第6版 第4章 万向传动设计
尺寸大，零件多，结构较复杂，传递转矩有限
当应用于转向驱动桥中，由于轴向尺寸大，为 使主销轴线的延长线与地面交点到轮胎的印迹 中心偏离不大，需要较大的主销内倾角
第四章 万向传动设计
汽车工程系
第二节 万向节结构方案分析
四、等速万向节
1.球笼式万向节
（1）固定型球笼式万向节
星形套7以内花键与主动轴1相连，其外表面设置有 6条凹槽（形成内滚道）。球形壳8的内表面设置有 对应的6条凹槽（形成外滚道）。6个钢球分别嵌装 在6条滚道中，并由保持架4使之保持在同一平面内。 动力由主动轴1经过钢球6、球形壳8输出。
第四章 万向传动设计
汽车工程系
第二节 万向节结构方案分析
二、十字轴式万向节
滚针轴承的润滑和密封
毛毡油封：因防漏油、防水、防尘效果差，已淘汰 双刃口复合油封：防漏油、防水、防尘效果好。在 灰尘较多的环境中万向节寿命显著提高。 多刃口油封：防漏油、防水、防尘效果更好。
第四章 万向传动设计
汽车工程系
第二节 万向节结构方案分析
第四章 万向传动设计
汽车工程系
第二节 万向节结构方案分析
四、等速万向节
2.三枢轴式万向节
三枢轴式万向节能允许最大轴间交角为43°
万向节安装位置或相连接总成
离合器-变速器；变速器-分动器 （相连接总成均安装在车架上）
驱动桥 传动轴
汽车满载 静止夹角
行驶中的 极限夹角
一般汽车 越野汽车 一般汽车 越野汽车
α不大于
1°~3°
6° 12° 15°~20° 30°
第四章 万向传动设计
汽车工程系
第二节 万向节结构方案分析
三、双联式万向节
汽车工程系
万向传动轴设计
可见，当输入轴转速很高，且输入、输出轴之间夹角较大时，由 于从动叉轴旋转的不均匀加剧所产生的惯性力矩可能会超过结构许用 值，应采取有效方法降低惯性力矩。
16
《汽车设计》电子教案
4.3 万向节传动的运动分析
• 4.3.2 双万向节传动(普通十字轴式万向节)
为克服单万向节传动代来的缺点，出现了双万向节传 动，使得处于同一个平面内的输出轴与输入轴等速旋转 。 要满足如下条件： (1) 与传动轴相连的两个万向节叉布置在同一平面内。 (2) 两万向节与传动轴的夹角相等
橡胶弹性中间支承
越野车传动轴中间支承
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《汽车设计》电子教案
4.6 中间支撑
中间支承悬置质量m的固有频率 f 按下式计算
f 1 CR 1 CR g 1 CR g 2π m 2π mg 2π G
在设计中间支承时，应合理选择其弹性元件的径向刚 度 CR ，使固有频率 f 对应的临界转速 n 60 f (r/min)尽可 能低于传动轴的常用转速范围，以避免共振，保证隔振效 果好。
《汽车设计》电子教案
第4章 万向传动轴设计
1
《汽车设计》电子教案
传 动 轴 结 构 分 析 和 设 计
万 向 节 设 计
万 向 传 动 的 运 动 和 受 力 分 析
万 向 传 动 轴 的 分 类 和 工 作 原 理
本 章 重 点
2
《汽车设计》电子教案
4.1 概述
汽车上的万向传动轴，由万向节、轴管及其伸缩花键 等组成。在工作过程中，在汽车上有些轴之间的相对位置 不断发生变化。 万向节按其在扭转方向是否有明显的弹性变形，可以 分为刚性万向节和柔性万向节。 对万向节传动的要求如下： (1) 当两轴的相对位置在预计的范围内变动时，能可 靠而稳定地传递动力。 (2) 保证所连接的两轴尽可能等速旋转。 (3) 由万向节传动引起的振动、噪音以及附加载荷在 允许范围内。
第四章万向节和传动轴设计10PPT课件
➢全轮驱动的汽车
变速器和分动器及分动器与前后驱动桥之间的万向传动装置。
➢重型汽车
由于总布置的需要将离合器与变速器分开一段距离，因此，也常用万向 传动装置将两个总成连接起来。
➢转向驱动桥
车轮应在最大范围内任意偏转某一角度并能不断地传递动力。其半轴分段。
左右半轴夹角随行驶需要而定。半轴与车轮之间常用球叉式或球笼式等速
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图16.15 球叉式万向节在转向驱动桥中的布置
1—定位销 2—锁止销 3—从动叉 4—径向推力轴承 5—传动钢球 6—主销 7—油封 8—推力轴承 9—主动叉 10—中心钢球
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2．球笼式万向节简称RF节
球笼式万向节是目前应用最
为广泛的等速万向节。
Rzeppa 型球笼式万向节是
一般15°~20°，适用货车。
试验表明：当夹角由4°增加 到16°时，滚针轴承的寿命将 下降为原寿命的1/4。
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十字轴式刚性万向节传动的不等速性
单个十字轴式刚性万向节在输入轴和输出轴之间有夹角的情况下，其两轴的角速 度是不相等的。
（1）主动叉在垂直位置，并且十字轴平面与主动轴垂直。 （2）主动叉在水平位置，并且十字轴平面与从动轴垂直。
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因此可以保证输入轴与输出轴近似相等，万向节夹角较大，可达50°。但是 由于工作面全为滑动摩擦效率低，易磨损且对密封和润滑要求较高。它主要 用于中型越野车。道奇WM300前轴； ❖三销式万向节
三销式万向节允许所连接的两轴最大夹角为45°，易于密封。但其外形尺寸 较大，零件形状较复杂，这种结构目前用于个别中、重型越野车的转向驱动 桥。东风EQ2080
第四章 万向传动轴设计.
双万向节传动轴
4.3.2双十字轴万向节传动
对于一个万向节传动轴，主动轴等速转动，则从动 轴不等速转动，且α愈大，转动的不等速性愈大。
双万向节传动轴
若要使输入轴和输出轴等速旋转，需满足以下条件： A 传动轴两端的万向节叉位于同一平面内； B 两万向节夹角相等，即α1= α2。
4.4 万向节的设计计算
4.3.1单十字轴万向节传动
B 不等速分析
2 cos A 主、从动叉角速度关系 2 2 1 1 sin cos 1
1)1 0,180
2 1 1 cos
C 从动叉轴转矩
即2max
假设主动轴等速转动 2) 90,270 1 当主动轴以等角速度转动时， 2 cos 从动轴时快时慢，这就是十 1
Tse 2
k d Te max ki1i f i0 2n
rr G2m2 TSS 1 i 0 i m m F t rr TSF 1 i 0 i m m n
T SS 2
T SF 2
G 1 m 1 rr 2 im m F t rr 2 i m m n
Ft (Ga G挂） ( fR fH f j ) 4.4 万向节的设计计算 Ga—汽车满载总重 fR—道路滚动阻力系数 fH—汽车正常行驶时的平均爬坡能力系数 fj—性能系数 4.4.1 计算载荷
用于转向驱动桥
T se 1
k d T e m ax ki1 i f n
Tse 2
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rr G2m2 TSS 1 i 0 i m m F t rr TSF 1 i 0 i m m n
T SS 2
T SF 2
第四章 万向传动轴设计
第四章•万向传动轴设计24.1.1 万向传动轴概述¾功能用于在工作过程中相对位置不断改变的两根轴之间传递转矩和旋转运动¾组成：万向节、传动轴，有时加装中间支承¾设计基本要求两轴相对位置在预计范围内变动时，能可靠传递动力 尽可能使所连接两轴同步（等速）运转传动效率高、使用寿命长、结构简单、制造和维修方便3发动机前置后轮或全轮驱动的汽车上，变速器或分动器输出轴和驱动桥输入轴之间转向驱动桥中，内、外半轴之间后驱动桥为独立悬架结构时采用4.1.2 万向传动轴在汽车中的应用4¾刚性万向节不等速万向节：十字轴式准等速万向节：双联式、凸块式、三销轴式等 等速万向节：球叉式、球笼式等¾挠性万向节4.2 万向节分类54.3 十字轴万向节Ö单十字轴万向节传动Ö双十字轴万向节传动Ö多十字轴万向节传动64.3.1 单十字轴万向节传动αϕϕcos tan tan 21=转角关系7转速关系12212cos sin 1cos ϕααωω−=αωωcos /1max 2=αωωcos 1min 2=ααωωωtan sin 1min2max 2=−=k 12/ωω是周期为π的周期函数当为0、π、2π、…时1ϕ当为π/2、3π/2、…时1ϕ传动的不等速性！8转矩关系2211ωωT T =11222cos cos sin 1T T αϕα−=αcos /1max 2T T =αcos 1min 2T T =当为0、π、2π、…时1ϕ当为π/2、3π/2、…时1ϕ9附加弯矩0'1=T αsin 1'2T T =αtan 1'1T T =0'2=T 0≠α1T 2T 与作用于不同的平面如何平衡呢？2'21'1=+++T T T T vv v v 10附加弯矩引起的径向载荷αsin 1'2T T =21222sin L T L T F j α=′=αtan 1'1T T =αααcos tan cos 21212L T L T F c =′=呈周期性变化11惯性力矩222εJ T G =212212212)cos sin 1(2sin sin cos ϕαϕααωε−−=124.3.2 双十字轴万向节传动21αα=获得等速传动的条件1）2）同传动轴相连的两个万向节叉布置在同一平面内13附加弯矩的影响双万向节传动中附加弯矩产生的径向力可由轴承反力平衡两万向节叉所受附加弯矩彼此平衡，传动轴弯曲振动两万向节叉所受附加弯矩方向相同，从而对两端的十字轴产生大小相同、方向相反的径向力，在两轴的支承上引起反力144.3.3 多十字轴万向节传动()θϕαϕ+=Δ122sin 4e L±±±=232221ααααe 多万向节传动设计要求1）当量夹角尽量小，空载和满载时小于最大许用角2）角加速度幅值应小于许用值e α212ωαe 15多十字轴万向节传动实例o o o 5.4,5.3,5.1321===αααmin/30001r n =比较某货车的两种传动方案，其中16o o 5.5)5.45.35.1(222=−−=e α2212/909s rad e =ωαo o 4.2)5.45.35.1(222=−+=e α2212/173s rad e =ωα917¾万向传动轴在汽车中的典型应用 变速器与驱动桥之间 转向驱动桥中¾确定传动系计算载荷的主要方法按发动机最大转矩和一档传动比来确定 按驱动轮打滑来确定 按日常平均使用转矩来确定4.4 万向节设计184.4.1 万向传动轴计算载荷ni ki T k T f e d se η1max 1=n i i ki T k T f e d se 201max 2η=mm r ss i i r m G T ηϕ0'221=mm r ss i r m G T ηϕ2'112=ni i r F T m m r t sf η01=ni r F T m m r t sf η22=按日常平均使用转矩按驱动轮打滑按发动机最大转矩和一挡传动比转向驱动桥中变速器与驱动桥之间19计算驱动桥数和分动器传动比选取326×6214×4高低挡传动比关系车型2fd fg i i >2fd fg i i <32fd fgi i >32fd fg i i <f i nfg i fd i fg i fdi 20载荷选择参考静强度计算疲劳寿命计算],min[11ss se s T T T =],min[22ss se s T T T =此时，安全系数取2.5～3.0s T 取或1sf T 2sf T 214.4.2 十字轴万向节设计¾主要的失效形式十字轴轴颈和滚针轴承的磨损十字轴轴颈和滚针轴承碗表面出现压痕和剥落 十字轴轴颈根部断裂22十字轴强度校核αcos 2r T F s=][)(3242411w w d d Fsd σπσ≤−=][)(42221τπτ≤−=d d F],min[ss se s T T T =23bnj L F d d )11(27201+=σiZF F n 6.4=滚针轴承的接触应力24十字轴万向节的传动效率παηtan 2)(110r d f −=o 25≤α当时通常情况下，约为97％～99％25¾传动轴总成的组成传动轴、两端焊接的花键轴、万向节叉等¾传动轴设计时应首先考虑的问题 长度变化范围 夹角变化范围4.5 传动轴结构分析与设计264.5.1 传动轴的临界转速2228102.1cc c k Ld D n +×=0.22.1/max ～==n n K k 27][)(1644c c c sc cd D T D τπτ≤−=][163h hsh d T τπτ≤=4.5.2 传动轴其它校核¾轴管扭转强度¾花键轴扭转强度¾花键的齿侧挤压强度][)2)(4(0y h h h h h s y n L d D d D K T σσ≤−+′=284.5.3 传动轴的平衡¾传动轴总成不平衡传动系弯曲振动的一个激励源 高速旋转时将产生明显的振动和噪声¾不平衡的主要来源万向节中十字轴的轴向窜动 传动轴滑动花键的间隙传动轴总成两端连接处的定心精度 高速回转时传动轴的弹性变形点焊平衡片的热影响（应在冷却后进行动平衡检验）¾对传动轴不平衡度的要求29¾中间支承的作用提高传动轴临界转速，减小万向节夹角（长轴距汽车） 提高传动系的弯曲刚度，减振降噪（轿车）¾中间支承的设计要求适应安装面的实时变化 不发生共振¾轴承的选择不传递轴向力，主要承受径向力单列滚珠轴承需要承受轴向力两个滚锥轴承4.6 中间支承结构分析与设计30mC f R π210=中间支承的固有频率60f n =。
第四章万向传动轴设计
f
j
=
1 100
(16 -
0.195 ma g ) Te m a x
0
当0.195 ma g 16时 Te m a x
当0.195 ma g 16时 Te m a x
k—液力变矩器变矩系数； k = [(k0 -1) / 2] 1 k0为最大变矩系数
—发动机到万向传动轴之间的传动效率；
iⅠ—变速器一挡传动比；
点： 力强，效率较高，尺寸紧凑，安装方
便，精度要求高，成本较高
目前应用最为广泛的等速万向节！
伸缩型 结构简单，滚动阻力小，传动效率高
伸缩型球笼式万向节
四、挠性万向节
特 能减小传动系的扭转振动、 点：动允载许荷a=和°噪~声5°，及结很构小简轴单,
向位移,使用中不需要润滑
应用：常用作轿车三万向节传
主动轴 T1
a T2 从动轴
T2
a
T1 T2'
此时：T1'=T1sina
（T1的最大值）
当1=9 °时 ，T作用于十字轴平面，T2’必为零.
主动轴
特点：
a 从动轴
a T1
T2
T1'
此时：T1'=T1tana
（T’1的最大值）
附加弯矩值每转半转就在上述最大值与零之间变
化一次（周期为180°）
危害： 附加弯矩可引起与万向节相连机件的弯曲振动，
效率高，工作可靠，制造方便。
双联式万向节
缺点：结构较复杂，外形尺寸较大，零件数目较多。 应用： 中吨位以上的越野车
凸块式万向节
组成：主要由两个万向节叉和两个凸块组成
优点：
工作可靠，加工简单，允许所联两 轴夹角较大(可达50°)
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十字轴 双联式
万向 节
刚性万向节 挠性万向节
准等速万向节
凸块式 球叉式
等速万向节
球笼式
当万向节两轴绕定 钢球中 O转动任何角度时 当万向节两轴绕定心钢球中心 转动任何角度时，传 传 力钢球中心始终在滚道中心两圆的交点上，从而保证 输出轴与输入轴等速转动。 球叉式万向节结构较简单， 在夹角不大于32°-33°的条件下正常工作。
据机械原理，十字轴万向节主、从动叉轴转角关系为
1、 2 分别为主、从动叉转角 分别为主 从动 转角
tan 1 tan 2 cos
d1 cos 1 sin 2 cos 2 1 dt
tan 1 对时间求导 d 2 arctan( ) dt cos
4.2 万向节的结构方案分析
不等速万向节
十字轴 双联式
凸块式 万向 双联式万向节是由两个十字轴万向节组合而成。为了保证两万 双联式万向节是 两个十字轴万向节 成 为了保 两万 节 球叉式 向节连接的轴工作转速趋于相等，可设有分度机构。偏心十字
挠性万向节 等速万向节 轴双联式万向节取消了分度机构，也可确保输出轴与输入轴接 球笼式 近等速 近等速。 双联式万向节的主要优点是允许两轴间的夹角较大（一般可达 （ 般可达 50°，偏心十字轴双联式万向节可达60°），轴承密封性好，效率高， 工作可靠，制造方便。 缺点是结构较复杂，外形尺寸较大，零件数目较多。
1—球形壳 2—钢球
Rzeppaz型球笼式万向节 挠性万向节 等速万向节 3—星形套
4—球笼 5—导向盘
4.2 万向节的结构方案分析
形式 不等速万 向节 十字轴万 向节 简单 少,简 小 高（0.97） 长 小 容易 可靠 准等速万向节 双联 式 复杂 多 -简 大 50-60 50 60 高 长 大 容易 可靠 凸块 式 简单 少 -复 大 50 低 较短 较大 容易 可靠 三销 轴式 复杂 多 -复 大 45 低 长 大 难 可靠 圆弧 槽式 等速万向节 球叉式 直 槽 式 球笼式 Birfi eld 型 伸 缩 型
3.1 概述
(1) 万向传动装置的主要作用 (2) 万向传动装置的组成 (3)万向传动装置的设计要求
3.1 概述
(1) 万向传动装置的主要作用
(2) 万向传动装置的组成 (3)万向传动装置的设计要求
实现汽车上任何轴线相交且相对位置经常变化 的转轴之间的动力传递
（2）万向传动装置的组成 传
传动轴 万向节
4.2 万向节的结构方案分析
不等速万向节
十字轴 双联式
万向 节
刚性万向节
准等速万向节
凸块式 球叉式
6—分度杆
球笼式 球笼式万向节是目前应用最为广泛的等速万向节 球笼式万向节是目前应用最为广泛的等速万向节。 Rzeppa型球笼式万向节是带分度杆的，六个传力钢球 2由球笼4保持在同一平面内。当万向节两轴之间的夹角 变化时 靠比例合适的分度杆6拨动导向盘5，并带动球 变化时，靠比例合适的分度杆 并带动球 笼4使六个钢球2处于轴间夹角的平分面上。
万向传 动装置
中间支 撑
（3）万向传动装置的设计要求 传
等速性 可靠性 工作性能 使用寿命与制 造
• 保证所连接两轴尽可能等速 运转 • 保证所连接的两根轴相对位 置在预计范围内变动时，能 在预计范围内变动时 能 可靠地传递动力。 • 由于万向节夹角而产生的附 加载荷、振动和噪声应在允 许范围内 • 使用寿命长，结构简单，制 造方便，成本低，维修容易 本低 维修容
vb 1 r cos vb 2 r
4.3.1单十字轴万向节传动 传
A 主、从动叉转速关系 主 从动叉转速关系 B 不等速分析 C 从动叉轴转矩
4.3.1单十字轴万向节传动 传
A 主、从动叉角速度关系 主 从动叉角速度关系
B 不等速分析 C 从动叉轴转矩
2 cos 2 2 1 1 sin i cos 1
4.3.1单十字轴万向节传动 传
A 主动叉平面在垂直位置, 十字轴平面与主动轴轴线垂直 以主动叉为研究对象时 以从动叉为研究对象时 故 1 < 2
va 2 r cos
va 1 r
4.3.1单十字轴万向节传动 传
B 主动叉平面在水平位置,十字轴平面与从动轴轴线垂直 以主动叉为研究对象时 以从动叉为研究对象时 故 1 > 2
刚性万向节
准等速万向节
4.2 万向节的结构方案分析
不等速万向节
十字轴 双联式
万向 节
刚性万向节 挠性万向节
准等速万向节
凸块式 球叉式
等速万向节
球笼式
工作夹角大，传递转矩大，主要用于中、重型汽车的转 工作夹角大 传递转矩大 主要用于中 重型汽车的转 向驱动桥
4.2 万向节的结构方案分析
不等速万向节
比较项目 结构 零件 夹角 效率 寿命 尺寸 制造 工作可靠性
简单 少、复 ≤ ≤ 33 20 高 短 难 高 长 容易
简单紧凑
多、复、简
≤ 42 高 长 难
≤ 20 高 长 难
较小 较小 较小 较小 不可靠
多、复、简
Hale Waihona Puke 4.3 万向传动的运动和受力分析 传
4 3 1 单十字轴万向节传动 4.3.1 4.3.2 双十字轴万向节传动
第四章 万向传动装置设计
本 本章的主要内容 内容
1 介绍各种万向节的结构，对万向节的结构方 案进行分析 2 对万向传动的运动和受力进行分析 3 重点分析了十字轴万向的设计计算 4 分析和设计传动轴的结构
第四章 万向传动装置设计 传
4 1 概述 4.1 4.2 万向节结构方案分析 4.3 万向传动的运动和受力分析 4.4 万向节的设计计算 4 5 传动轴结构分析与设计 4.5 难点 4.6 中间支承结构分析与设计 （自学） 重点,难点 重点
4.2 万向节的结构方案分析
不等速万向节
十字轴 双联式
万向 节
刚性万向节 挠性万向节
准等速万向节 准等 万向节
凸块式 球叉式
等速万向节
球笼式
4.2 万向节的结构方案分析
不等速万向节
十字轴 双联式
万向 节
刚性万向节 挠性万向节
准等速万向节
凸块式 球叉式
等速万向节
球笼式
十字轴万向节结构简单，强度高，耐久性好，传动效率高， 生产成本低。但所连接的两轴夹角不宜过大，当夹角由4°增 至16°时，十字轴万向节滚针轴承寿命约下降至原来的1/4 / 。