传动轴和万向节设计
第5章 万向节与传动轴设计
3）将传动轴做成空心的（无缝钢管或1.5～3mm厚的 薄钢板卷焊）
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提高传动轴动平衡的方法
传动轴两端点焊平衡片
❖扭转强度 应保证有足够的扭转强度, 轴管的扭转切应力应满足
c
16 DcT1
( Dc4
d
4 c
)
c
300 MPa
36
37
38
2n
按驱动轮打滑 来确定
按日常平均使 用转矩来确定
TSS1
G2m2 i0imm
rr
TSF1
Ft rr i0immn
TSS2
G1m1 rr 2i m m
TSF 2
Ft rr 2i mm n
静强度计算时, 计算载荷TS取TSe1和TSS1 （或TSe2和TSS2 ）的较小 值；
进行疲劳寿命计算时, 计算载荷TS取TSF1或TSF2。
12
十字轴万向节构造
• 万向节叉 十字轴、套筒、轴承盖
万向节叉
套筒
十字轴
13
速度特性
当叉轴1以等角速度
1旋转，A点的瞬
时线速度可求:
A= 1r=
2rcos
2> 1
当叉轴1转过900后，
B点的瞬时线速度可
求:
B= 1rcos =
2r
2<
1
不等速性
14
不等速性曲线图
15
准等速万向节
2.双联式万向节
0
1
f
d1 r
2 tan
( 25时)
❖通常约为97%～99％
30
三、球笼式万向节设计
Rzeppa型球笼式万向节设计
假定六个传力钢球均匀受载，则钢球的直径 可按下列经验公式确定:
万向节和传动轴设计
万向节和传动轴设计1.引言万向节是一种能够在不同角度传动转矩和旋转动力的机械零件，主要用于在非直线传输轴或传动系统中实现旋转传动。
传动轴则是将功率从原动机传递到负载的一种传动装置。
在机械设计中，万向节和传动轴的设计至关重要，因为它们直接决定了传输系统的力学性能和运动传动的效率。
本文将详细介绍万向节和传动轴的设计原理及其在实际工程中的应用。
2.万向节的设计原理和应用万向节的设计原理基于其能够在多个平面上旋转，如X、Y和Z轴，从而实现非常灵活的角度传输。
万向节通常由两个旋转连接部分组成，具有两个旋转轴。
其中一个旋转轴称为输入轴，另一个旋转轴称为输出轴。
两个旋转轴的交点称为万向节的中心。
通过合理设计万向节的结构，可以实现不同的角度传输和旋转。
万向节广泛应用于汽车工业、航空航天、船舶和机械制造等领域。
在万向节的设计中，需要考虑以下几个方面：1)承受的转矩：根据传动系统的需求，确定万向节需要承受的转矩大小。
这个参数将直接影响到万向节的尺寸和材料选择。
2)角度范围：确定万向节需要实现的角度传输范围。
这个参数将决定万向节的结构设计。
3)装配空间：根据实际的装配空间限制，确定万向节的尺寸和形状。
3.传动轴的设计原理和应用传动轴是将原动机的动力传递到负载的一种传动装置。
传动轴的设计原理基于承受和传递转矩的难度及传输效率的要求。
在传动轴的设计中，需要考虑以下几个方面：1)轴材料的选择：根据传动系统的要求，选择合适的轴材料。
常用的轴材料有铁、钢和铝等。
材料的强度和刚度是选择的重要考虑因素。
2)圆整度和平行度：传动轴的圆整度和平行度对传动的效率和平稳度有很大影响。
在轴的制造过程中，需要保证其圆整度和平行度的要求。
3)轴的结构设计：根据传动系统的要求，确定轴的结构设计。
包括轴的直径、轴的长度、轴的形状等。
传动轴广泛应用于各种机械传动系统中，如汽车变速器、工业机械和机床。
在设计传动轴时，需要综合考虑功率传输、转速、扭矩、材料的选择和轴的结构设计等因素，以满足传动系统的要求。
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。
万向节与传动轴的标准
万向节与传动轴标准一、尺寸标准1. 万向节的尺寸应符合设计图纸的要求，尺寸偏差应在允许范围内。
2. 传动轴的长度、直径、偏心距等尺寸应符合设计图纸的要求，尺寸偏差应在允许范围内。
二、材料标准1. 万向节与传动轴的材料应具有足够的强度和韧性，以承受传动过程中的力和扭矩。
2. 材料应具有良好的耐磨性和抗疲劳性能，以适应长期使用的需求。
3. 材料应具有较好的耐腐蚀性能，以适应各种环境条件下的使用。
三、结构设计标准1. 万向节的结构设计应符合设计图纸的要求，确保传动轴在旋转过程中具有正确的传动方向和稳定的传动状态。
2. 传动轴的结构设计应合理分布载荷，减小应力集中，提高抗疲劳性能。
3. 结构设计应考虑制造工艺的可行性，便于加工和装配。
四、制造工艺标准1. 万向节的制造工艺应包括锻造、切削、热处理、表面处理等环节，确保产品质量和性能。
2. 传动轴的制造工艺应包括切割、锻造、切削、热处理等环节，确保产品质量和性能。
3. 制造工艺应遵循相关标准和规范，确保产品质量符合要求。
五、性能测试标准1. 万向节与传动轴的性能测试包括力学性能、动力学性能、耐久性等方面的测试。
2. 测试应在符合产品设计要求的条件下进行，以确保产品在实际使用中的性能表现。
3. 测试结果应符合相关标准和规范的要求，确保产品质量合格。
六、耐久性标准1. 万向节与传动轴的耐久性应符合设计要求，能够在规定的使用寿命内保持良好的性能。
2. 耐久性测试应包括模拟实际使用条件的长期试验，以评估产品的使用寿命。
3. 产品的耐久性应与安全性相结合考虑，以确保产品的可靠性。
七、安全性标准1. 万向节与传动轴的设计和制造应遵循相关安全标准和规范，确保产品在使用过程中的安全性。
2. 产品应配备必要的安全保护装置和警示标志，防止意外事故的发生。
3. 在产品的使用过程中，应定期进行安全检查和维护，确保产品的安全性能。
八、维护保养标准1. 万向节与传动轴的维护保养应定期进行，以确保产品长期保持良好的性能。
十字轴式万向节传动轴总成设计规范
十字轴式万向节传动轴总成设计规范
以下是十字轴式万向节传动轴总成的设计规范：
1.传动轴总成的设计应符合国家相关标准和技术要求。
2.传动轴总成应能够承受预定工作负荷，并具有足够的强度和刚度。
3.传动轴总成应具有较高的工作效率和传动精度。
4.传动轴总成的传动角度范围应满足要求，并能够自由转动。
5.传动轴总成应具有较低的噪声和振动水平。
6.传动轴总成应具有良好的可靠性和耐久性，能够在预定寿命内正常
工作。
7.传动轴总成的重量和尺寸应尽可能小，以节省空间和减少整体重量。
8.传动轴总成应易于制造和维修，便于安装和拆卸。
9.传动轴总成应具有较高的适应性，能够适用于不同的工作条件和环
境要求。
10.传动轴总成的材料选择应符合要求，具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。
11.传动轴总成的润滑和密封设计应有效，能够确保传动部件的正常
工作。
12.传动轴总成的制造和组装工艺应规范，确保产品质量和性能。
总而言之，十字轴式万向节传动轴总成的设计规范包括强度、刚度、
工作效率、传动角度范围、噪声和振动水平、可靠性和耐久性、重量和尺
寸、制造和维修便捷性、适应性、材料选择、润滑和密封设计、制造和组装工艺等方面的要求。
这些规范的实施可以确保传动轴总成的稳定性能和长期可靠运行。
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
传动轴设计[整理版]
![传动轴设计[整理版]](https://img.taocdn.com/s3/m/65cff7c627fff705cc1755270722192e44365855.png)
传动轴设计1概述在汽车传动轴系或其它系统中，为了实现一些轴线相交或相对置经常变化的转轴之间的动力传递，必须采用万向传动装置。
万向传动装置一般由万向节和传动轴组成，当距离较远时，还需要中间支承。
在汽车行业中把连接发动机与前、后轴的万向传动装置简称传动轴。
传动轴设计应能满足所要传递的扭矩与转速。
现轻型载货汽车多采用不等速万向节传动轴。
2传动轴设计2．1传动轴万向节、花键、轴管型式的选择根据整车提供发动机的最高转速、最大扭矩及变速箱提供的一档速比，及由后轴负荷车轮附着力，计算得扭矩，由两者比较得出的最小扭矩来确定传动轴的万向节、花键、轴管型式。
a按最大附着力计算传动轴的额定负荷公式：Mψmax=G·r k·ψ/i oG满载时驱动轴上的负荷r k车轮的滚动半径ψ车轮与地面的附着系数i o主减速器速比b按发动机最大扭矩计算传动轴的额定负荷公式：Mψmax =M·i k1·i p/nM 发动机最大扭矩i k1变速器一档速比i p 分动器低档速比n 使用分动器时的驱动轴数按《汽车传动轴总成台架试验方法》中贯定选取以上二者较小值为额定负荷。
考虑到出现最大附着力时的工况是紧急制动工况此时的载荷转移系数为μ因此实际可利用最大附着力矩：M ψmaxo = M max ·μ传动轴的试验扭矩：由汽车设计丛书《传动轴和万向节》中得知：一般总成的检查扭矩为设计扭矩的1.5-2.0倍。
传动轴设计中轴管与万向节的设计扭矩也应选取1.5-2.0倍的计算扭矩，以满足整车使用中的冲击载荷。
轴管扭转应力公式:τ=16000DM π(D 4-d 4)<[τ] =120N/ mm2D 轴管直径； d 轴管内径；M 变速箱输出最大扭矩；花键轴的扭转应力：τ=16000M πD 23<[τ] =350N/ mm 2D 2花键轴花键底径；D 2=27.667mm 。
Z 花键齿数 m 花键模数M变速箱输出最大扭矩；传动轴花键齿侧的挤压应力：δ=2×TΨ×Z×m×L×Z×m在25-50N.mm2推荐范围内Ψ各齿载荷不均系数；Z花键齿数；L花键齿的最短工作长度长度；m花键模数；2．2传动轴的临界转速计算传动轴的临界转速。
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传动轴和万向节设计
一、传动轴的结构
传动轴是连接发动机和驱动轴的重要传动部件，其主要结构包括中心轴、连接部件和连接套管。
中心轴是传动轴的主体，其外形通常为圆柱形。
连接部件用于连接中心轴与其他传动部件，常用的连接方式有接合螺母和
套筒连接。
连接套管则用于安装传动轴，起到支撑和保护的作用。
二、传动轴的设计要求
传动轴作为汽车传动系统的关键零部件，其设计需要满足以下几个主
要要求：
1.良好的刚度和强度：传动轴在传递发动机动力的同时，还需要承受
车辆行驶过程中的各种载荷。
因此，传动轴的设计需要保证足够的刚度和
强度，以防止变形和断裂。
2.良好的动平衡性能：传动轴在高速旋转过程中会产生振动和不平衡力，对汽车驾驶稳定性产生不利影响。
因此，传动轴的设计需要考虑动平
衡性能，采取相应的平衡措施。
3.重量轻、体积小：随着汽车动力性能和燃油经济性要求的提高，传
动轴的质量也要求尽量减小，以减轻整车质量，提高燃油经济性。
4.良好的耐久性和可靠性：传动轴在汽车使用过程中会受到多种因素
的影响，如冲击、杂乱加载和腐蚀等。
因此，传动轴的设计需要保证其良
好的耐久性和可靠性，减少故障发生的概率。
三、万向节的结构和工作原理
万向节用于连接传动轴和车轮之间，是一种能够在不同角度下实现传
动的装置。
常见的万向节结构有三个球式和常角度式两种。
其中，三个球
式万向节是一种可以实现任意角度传动的结构，由两个内圈、两个外圈和
三个转动球组成。
常角度式万向节则适用于需要固定角度传动的场合，常
用于前驱汽车。
万向节的工作原理是通过球和轴之间的球座和滚道实现传递动力。
当
传动轴转动时，球会在轴上转动，通过球面与内圈、外圈的滚道接触传递
动力。
相对于三个球式万向节，常角度式万向节的结构相对简单，其工作
原理类似。
四、常见问题及解决方法
1.传动轴产生振动：造成传动轴振动的原因有很多，可能是由于不平衡、轴材质问题或连接部件松动等原因。
解决方法可以是进行动平衡修正
或更换质量较好的传动轴。
2.万向节出现漏油：万向节出现漏油的原因可能是密封件老化或损坏，解决方法是更换新的密封件。
3.万向节损坏：万向节长时间使用会受到振动和冲击的影响，可能出
现损坏的情况。
此时需要进行更换和修复。
总结起来，传动轴和万向节作为汽车传动系统中的重要组成部分，其
设计和性能对汽车的动力传递效果和行驶稳定性起着重要作用。
对于传动
轴的设计，需要考虑刚度、强度、动平衡性能、重量、体积、耐久性和可
靠性等要求。
而万向节的结构和工作原理主要是通过球和轴之间的接触传
递动力，其常见问题包括振动、漏油和损坏等，解决方法一般是进行修复
或更换。
通过合理的设计和维护，可以确保传动轴和万向节的正常工作，提高汽车的性能和寿命。