传动轴万向节种类
第五章 万向传动装置
汽车在行使过程中，变速器与驱动桥的相对 位置经常变化，影响动力传动；故传动轴中 设有由滑动叉和花键轴组成的滑动花键连接， 实现传动轴长度的变化，防止了传动轴运动 干涉。
传动轴较长时，一般做成两段。目的是避免 传动轴过长，自振频率降低而产生共振；同 时提高了传动轴的临界转速和工作可靠性。 传动轴上贴有平衡片，以防止传动轴高速旋 转时质量的偏移而导致剧烈振动。
汽车行驶时有 异响
汽车行驶时有异 响且车身抖动
万向传动装置组成
万向节——变角度传动 传动轴（伸缩）——变距离传动 中间支承——远距离传动
万向传动装置在汽车上应用： 1、用于发动机前置后轮驱动汽车 变速器输出轴与驱动桥输入轴不能用刚性连 接，必须采用两个万向节和一个传动轴连接。 长距离加中间支承
2、多轴驱动的越 野车 两轴驱动的越野 车汽车变速器与 分动器间，由于 装配、制造及传 动的误差，它们 间装有万向节和 传动轴。 三轴驱动的越野 车汽车，中、后 桥间有贯通式和 非贯通式传动。 贯通式装有万向 节；非贯通式装 有中间支承。
球笼（保持架）
星形套（内滚道） 钢球
球形壳（外 滚道）
外滚道中心A与内滚道中心B分别位于万向节中心O的两侧， 且到O点的距离相等。球滚动时，同时以A、B为球心滚动， 所以CA=CB，所以，两轴相交任意角度时，传力刚球的中 心都位于角交的平分面上。
承载能力强，结构紧凑，拆装方便，两轴最 大交角为42°
故：主动叉转速大于从动叉转速。
ω1
B
α
oαLeabharlann ω2结论： 单个十字轴万向节在有夹角传动时，若主动轴匀速转动 （ω 1=常数），则从动轴的角速度ω 2将在ω 1/cosα ～ ω 1cosα 之间时快时慢地周期性变化——不等速性。 不等速性是指从动轴在一周中角速度不匀而言的，而主、从 动轴的平均转速是相等的，即主动轴转过一周从动轴也转过 一周。 两轴交角α 愈大，转角差愈大，万向节传动的不等速性愈严 重。 不等速性危害：使从动轴及与其相连的传动部件产生扭转振 动，从而产生附加的交变载荷，影响部件寿命 现代汽车采用双十字轴万向节串联安装（用传动轴把两个万 向节连接起来）的办法来实现两轴间的等速传动。
各种万向节的结构分析
第二节万向节结构方案分析一、十字轴万向节单个普通十字轴万向节是一种不等速万向节，其特点是当主动轴与从动轴之间有夹角时，不能进行等速传递，使主、从动轴的角速度周期性地不相等，而合理采用双十字轴万向节传动的设计方案可以实现等速传递；主、从动轴的角速度在两轴之间的夹角变动时仍然相等的万向节，称为等角速度万向节或等速万向节；准等速万向节是一种近似等速万向节，可以通过分度机构等部件实现主、从动轴之间的近似等速传递。
1、普通十字轴式万向节如图2-1所示，普通十字轴式万向节一般由两个万向节叉及与它们相连的十字轴、滚针轴承及其轴向定位件和油封等组成。
十字轴轴颈通过与滚针轴承配合安装在万向节叉的孔中。
为了防止滚针轴承轴向窜动，在进行结构方案设计时，要采取轴承轴向定位措施。
目前，常见的滚针轴承轴向定位方式有盖板式、卡环式、塑料环定位式和瓦盖固定式等。
图2-1 十字轴式刚性万向节1-轴承盖；2、6-万向节叉；3-油嘴；4-十字轴；5-安全阀；7、11-油封；8-滚针；9-套筒；10-油封挡盘；12-油封座；13-注油嘴普通盖板式轴承轴向定位方式一般采用螺栓和盖板将套筒固定在万向节叉上，并用锁片将螺栓锁紧。
这种方式的优点是工作可靠、拆装方便，但零件数目较多。
采用弹性盖板的结构方案是将弹性盖板点焊于轴承座底部，装配后，弹性盖板对轴承座底部有一定的预压力，以免高速转动时由于离心力作用，在十字轴端面与轴承座底之间出现间隙而引起十字轴轴向窜动，从而可以避免由于这种窜动造成传动轴动平衡的破坏。
卡环式具有结构简单、工作可靠、零件少和质量小的优点，可分为外卡式和内卡式两种。
塑料环定位结构是在轴承碗外圆和万向节叉的轴承孔中部开一环形槽。
当滚针轴承动配合装入万向节叉到正确位置时，将塑料经万向节叉上的小孔压注到环槽中，待万向节叉上另一与环槽垂直的小孔有塑料溢出时，表明塑料已充满环槽。
这种结构轴向定位可靠，十字轴轴向窜动小，但拆装不方便。
为了防止十字轴轴向窜动和发热，保证在任何工况下十字轴的端隙始终为零，有的结构在十字轴轴端与轴承碗之间加装端面止推滚针或滚柱轴承。
万向传动轴简介
万向传动轴简介 挠性万向节优点：结构简单， 挠性万向节优点：结构简单，使用中不需润 并能缓冲传动系中的高峰冲击载荷， 滑，并能缓冲传动系中的高峰冲击载荷，减少传 动系中的扭转振动及消除在某种工况下传动系发 生共振现象的可能。 生共振现象的可能。且由它所连接的两轴之间可 轴向位移。 有3°～5°的夹角和 ～2mm轴向位移。 ° °的夹角和1～ 轴向位移 因此挠性万向节应用于传动系， 因此挠性万向节应用于传动系，对提高机件 的可靠性与使用寿命均有良好的效果。 的可靠性与使用寿命均有良好的效果。但挠性万 向节对橡胶的质量要求较高，因此给它的广泛使 向节对橡胶的质量要求较高， 用受到很大的限制。 用受到很大的限制。
万向传动轴简介 规定， 规定，同时还要求它的价格更具有竞争性和质量 尽可能的小。 尽可能的小。 在良好的密封和润滑条件下， 在良好的密封和润滑条件下，限制这些部件 寿命的主要因素是经过数百万次运转的材料的疲 劳强度。在不良密封条件下，其寿命取决于腐蚀； 劳强度。在不良密封条件下，其寿命取决于腐蚀； 如果存在污染，会使磨损加剧。 如果存在污染，会使磨损加剧。为了计算传动轴 的使用寿命，假设它处于某种状态（ 的使用寿命，假设它处于某种状态（即密封和润 滑条件良好）之下。 滑条件良好）之下。
万向传动轴简介 万向节种类 不等速万向节（ 不等速万向节（十字轴式Spider ） 准等速万向节（双联式、凸块式、 准等速万向节（双联式、凸块式、 三销轴式） 三销轴式） 等速万向节（球笼式、球叉式） 等速万向节（球笼式、球叉式）
（Weiss） ） （Rzeppa） ）
刚性万向节
挠性万向节（具有缓冲减振作用 ）
万向传动轴简介 等速节优点：用一个万向节把两轴连接起来， 等速节优点：用一个万向节把两轴连接起来， 并使这两轴以相同或相近似的转速旋转。 并使这两轴以相同或相近似的转速旋转。一般用 于前轮前驱或独立悬架的汽车， 于前轮前驱或独立悬架的汽车，用来把半轴上的 扭矩直接传给驱动轮， 扭矩直接传给驱动轮，并保证半轴和车轮等速旋 以利于它们在大角度范围内能够正常工作。 转，以利于它们在大角度范围内能够正常工作。
万向传动轴
万向传动轴1. 引言万向传动轴（Universal Joint），是一种重要的机械传动零件，通常用来连接两个不处于同一轴线上的转动部件，在实现轴向传动的同时允许一定角度的偏转。
它的结构简单但功能强大，常被用于汽车、工业机械和船舶等领域，为机械系统的传动效率和运动灵活性提供了重要保证。
本文将介绍万向传动轴的结构、工作原理、优缺点以及应用领域，以增进对这一机械传动零件的理解。
2. 结构与工作原理万向传动轴万向传动轴2.1 结构万向传动轴由两个相互垂直的轴组成，分别称为输入轴和输出轴。
它们通过一个十字形的连接件连接在一起。
连接件的其中两条臂连接输入轴，另外两条臂连接输出轴。
在连接件的四个角上，分别配备了一个单向的万向节，用于补偿输入轴和输出轴之间的偏移和角度变化。
2.2 工作原理当输入轴旋转时，万向节会根据其结构特点使输出轴产生相应的偏转。
这是通过旋转输入轴和驱动轴连接件的角度传递到输出轴实现的。
万向传动轴通过使输出轴的转动方向与输入轴垂直来实现角度偏转。
万向节的结构使得输出轴能够在一定程度上自由运动，从而使得机械系统能够适应不同的工作条件和角度要求。
然而，由于万向传动轴的结构限制，当角度过大或转速过高时，可能会引起振动和噪声等问题。
3. 优缺点3.1 优点•能够将两个不处于同一轴线上的转动部件连接在一起，实现轴向传动。
•允许一定角度的偏转，提供了机械系统的运动灵活性。
•结构简单，制造成本相对较低。
3.2 缺点•角度偏转过大或转速过高时可能引起振动和噪声。
•传动效率相对较低，存在能量损耗。
4. 应用领域万向传动轴广泛应用于各个领域中，下面是几个常见的应用领域：•汽车：用于传输引擎动力至驱动轴，使车辆能够转弯并适应地形变化。
•机械工业：用于连接旋转部件，如电机和传动装置，实现不同角度的传动。
•航空航天：用于飞机起落架、旋翼等部件的传动，提供灵活性和适应性。
5. 总结万向传动轴作为一种重要的机械传动零件，在各个领域中都有着广泛的应用。
球笼式万向节名词解释
球笼式万向节名词解释
球笼式万向节属于等速万向节。
万向节即万向接头，是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置，它是汽车驱动系统的万向传动装置的“关节”部件。
万向节与传动轴组合，称为万向节传动装置。
球笼式万向节工作原理如下：
1、根据万向节轴向能否运动，又可区分为轴向不能伸缩型（固定型）球笼式万向节和可伸缩型球笼式万向节；
2、结构上固定型球笼式万向节的星形套的内表面以内花键与传动轴连接，它的外表面制有6个弧形凹槽作为钢球的内滚道，外滚道做在球形壳的内表面上；
3、星形套与球形壳装合后形成的6个滚道内各装1个钢球，并由保持架（球笼）使6个钢球处于同一平面内。
动力由传动轴经钢球、球形壳传出；
4、可伸缩型球笼式万向节的结构特点是于筒形壳的内壁和星形套的外部做有圆柱形直槽，在两者装合后所形成的滚道内装有钢球；
5、钢球同时也装在保持架的孔内。
星形套内孔做有花键用来与输入轴连接。
这一结构允许星形套与简形壳相对在轴向方向移动。
等速万向节结构原理分析及应用
诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。
本人签名：年月日毕业设计任务书设计题目：等速万向节结构原理分析及应用系部：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化学号： 112011201学生：指导教师（含职称）：（高工）1．课题意义及目标通过调研和查阅相关资料文献，掌握等速万向节的结构和原理，了解其在汽车上的主要用途。
应用所学相关基础知识和专业知识进行结构与原理分析。
应用CAD三维技术动态模拟等速万向节工作原理与运动轨迹，编写计算说明书，编写毕业设计论文。
2．主要任务1）掌握汽车等速万向节的结构及工作原理。
绘制结构简图和原理简图；2）绘制等速万向节总图；3）了解等速万向节失效模式并分析原因；4）了解等速万向节常用材料及制造、热处理工艺要求；5）动态模拟等速万向节工作原理与运动轨迹，编写计算说明书；6）编写毕业设计论文，总结设计取到的效果与体会，提出自己的论点和改进建议等3．主要参考资料[1] 刘惟信. 汽车设计. 清华大学出版社. 2001[2] 余志生. 汽车理论. 机械工业出版社. 2000[3] 陈家瑞. 汽车构造. 人民交通出版社. 2006[4] 成大先. 机械设计手册. 化学工业出版社. 2008.4．进度安排审核人：年月日等速万向节结构原理分析及应用摘要:本课题来源于学校的合作伙伴江铃重型汽车有限公司。
传动系统作为保证车辆正常行驶运行的一个重要组成部分，该系统中最重要的构件是万向节，而等速万向节又是万向节中的一种特殊形式。
本课题即以Birfield球笼式等速万向节为研究对象，并在理论分析的基础上，建立了三维模型。
首次全面深入的对其结构原理、等速性、受力情况、效率、使用寿命、NVH现象以及热处理工艺进行了全面分析。
并有针对的对其存在的NVH问题提出一定的解决对策和改进意见。
关键词：等速万向节，效率，使用寿命，NVH现象，热处理工艺Constant-velocity joint structure principle analysis and application Abstract: This topic is derived from Jiangling heavy automobile co. LTD, the partner of our school. Transmission system is an important part guaranteeing the formal operation of vehicles. The most important component in the system is universal joint, while the constant speed universal joint is a special form of universal joint.Regarding Birfield ball cage pattemed constant speed universal joint as the research object, on the basis of theoretical analysis, this topic set up the three-dimensional model. It is the first time to have a comprehensive analysis for its structure principle, constant speed, force efficiency, service life, NVH phenomenon and the heat treatment process. It also has carried on some methods and improvements for specific NVH problems in it. Keywords: Constant-velocity joint, efficiency, service life, NVH phenomenon, heat treatment目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 万向节简介 (1)1.2.1 十字轴式万向节 (3)1.2.2 挠性万向节 (4)1.2.3 准等速万向节 (4)1.2.3 等速万向节 (5)1.3 万向节国内外发展现状 (7)1.4 本课题研究的内容 (9)1.5 本课题研究的目的和意义 (9)2 等速万向节等速性研究 (10)3 等速万向节几何尺寸设计 (11)3.1 CAD参数化设计 (11)3.2 参数化建模技术 (12)3.3 等速万向节三维参数化模型的建立 (13)3.3.1 建立参数化图元 (13)3.3.2 球笼式等速万向节三维实体模型装配 (13)4 等速万向节的受力、效率和寿命 (15)4.1 万向节受力分析 (15)4.1.1 接触应力 (15)4.1.2 折弯阻力 (15)4.2 万向节的效率 (15)4.3 万向节的寿命 (16)5 等速万向节的失效形式及NVH现象 (17)5.1 等速万向节失效形式 (17)5.2 NVH现象及产生原因 (17)5.2.1 产品设计 (17)5.2.2 制造工艺 (17)5.2.3 质检误差 (17)5.2.4 使用环境 (18)5.3 解决对策 (18)6 等速万向节常用材料及热处理加工工艺 (19)7 等速万向节的其它问题 (23)7.1 产品的密封和润滑 (23)7.2 产品的松紧度标准 (23)7.3 左右轴的等长化 (23)7.4 产品的小型化 (23)8 等速万向节改进意见 (24)9 结论 (25)参考文献 (26)致谢 (28)1 绪论1.1 引言我国轿车行业虽然比国外起步晚一些，但是发展潜力和空间却很大。
学习任务2-万向传动装置的维修7.6
学习任务2 万向传动装置的维修学习目标完成本学习任务后，你应当能1.叙述万向传动装置的作用和种类；2.识别前后驱动汽车传动轴，完成万向传动装置的基本检查；3.在教师指导下，完成前轮驱动轴防尘套更换；4.根据给定的工作计划，规范分解、检查和安装普通十字轴式万向节；5.运用所学知识分析万向传动装置的典型故障。
建议完成本学习任务为12学时内容结构学习任务描述某车辆因底盘异响进厂维修，估计是传动轴总成出现故障，需要对车辆传动轴总成进行检查，确定故障部位，并维修或更换。
由于汽车万向传动装置外露在底盘，常处于高速旋转的工作条件下，万向节和万向节护套容易损坏，容易导致汽车产生异常噪声，影响相关系统的性能，所以需要对汽车万向传动装置进行定期检查。
一、学习准备*1.万向传动装置的作用是什么？由哪些部分组成？（1）万向传动装置作用：用来实现变角度的动力传递。
（2）万象传动装置组成：一般由万向节和传动轴组成。
用彩笔在图2-1中标示出万向传动装置。
图2-1 万向传动装置*2.万向传动装置安装在哪些地方？根据图2-2，查阅相关资料，补充相关信息。
（1）在图2-2a)中，万向传动装置安装在变速器与驱动桥之间；（2）在图2-2b)中，万向传动装置安装在驱动桥与变速器与分动器之间；（3）在图2-2d)中，万向传动装置安装在转向驱动桥与前轮之间；（4）在图2-2f)中，万向传动装置安装在方向盘与转向器输入轴之间。
图2-2 万向传动装置安装位置的示意图*3.万向节的类型有哪些？万向节是万向传动装置中实现变角度传动的主要部件，分为刚性万向节和挠性万向节两种类型。
刚性万向节又分为不等速万向节（十字轴式）、准等速万向节（双联式、三销轴式等）和等速万向节（球笼式、球叉式等）。
1）十字轴式万向节，如图2-3所示；十字轴式万向节结构简单、工作可靠，且允许所连接的两轴之间有较大夹角，因此在汽车上应用最为普遍。
图2-3 十字轴式刚性万向节根据图2-3，查询相关资料，完成表2-1。
万向节的构造及工作原理
万向节的构造及工作原理万向节（Universal Joint），简称万向节，是一种重要的连接部件，常用于传动系统中，可以解决非共轴轴线间传递动力的技术问题。
下面就万向节的构造和工作原理进行详细介绍。
一、构造万向节主要由四个部分组成：两个关节头、连接杆和一对轴承。
1.关节头（Y型联接头）关节头是万向节的重要组成部分，常用的形状有Y型联接头、十字头等。
Y型联接头是指两个铸件叉臂形成一个Y字形，且与传动轴的两端相连。
它由两个关节轴承套和一根关节轴组成。
关节轴通常是一个六角直销。
2.联接杆联接杆是连接两个关节头的部件，通常由金属材料制成，具有一定的强度和刚性。
3.轴承（U型联接头）轴承是万向节的关键部分，用于支撑关节头的转动。
常见的轴承形式有U型联接头、穴式球面联接头等。
U型联接头是指将两个半轴连接起来的零件，外形呈U型。
二、工作原理万向节的工作原理可以简单描述为：通过联接杆的连接，使两个关节头能够在相互垂直的轴线上转动，从而实现非共轴轴线间的动力传递。
当两个关节头之间的轴线角度不为零时，万向节就会发生变形。
在传动时，引起变形的力可以通过轴承传递到另一端，实现轴向和角向的传递。
具体而言，工作原理可以分为如下几个步骤：1.刚性连接当两个关节头处于同一直线时，传递动力的同时保持两个轴之间的轴向位置不变。
此时，万向节就相当于一个直接连接两个轴的刚性连接。
2.角向和轴向传递当两个关节头之间的轴线发生角度变化时，万向节开始工作。
在传递动力时，万向节会发生一定程度的弯曲变形。
该变形通过轴承传递到另一端，实现角向和轴向传递。
其中，角度变化越大，变形量就越大。
3.补偿效果由于万向节的变形，可以在一定程度上补偿因轴线不共线而引起的误差，使得驱动轴和被驱动轴保持相对平行的轴线。
这可以有效减小因非共轴而引起的振动和噪声。
总的来说，万向节的工作原理就是通过联接杆连接两个关节头，使其能够在垂直轴线上转动，从而实现非共轴轴线间的动力传递和角度补偿。
第12章 万向传动装置
3
第12章 万向传动装置 12章
4
第12章 万向传动装置 12章
5
第12章 万向传动装置 12章
12.1 概述
分类： 分类： 1、按速度特性分 1)普通万向节 1) 2)准等速万向节 2) 3)等速万向节 3) 2、按刚度大小分 1)刚性万向节 1) 2)柔性万向节 2)
6
第12章 万向传动装置 12章
两齿轮的接触 点P位于两齿轮轴线 交角的平分面上，P 点两齿轮的圆周速度 始终相等。 α/2 P
第12章 万向传动装置 12章
α/2
形式： 形式：
球笼式。 O
11
球笼式等速万向节
第12章 万向传动装置 12章
结构： 结构： 主动轴
外罩
球笼（保持架） 球笼（保持架） 球形壳 外滚道） （外滚道） 钢球
α1 α2
不等速特性曲线
9
第12章 万向传动装置 12章
12.1.2 准等速万向节
原理：是一套传动轴 原理：
长度缩短至最 小的双万向节 等速传动装置。
双联式万向节
特点： 特点：
双联叉相当于两个在同 一平面上的万向节叉； 装有分度机构。
α1
α2
10
12.1.3 等速万向节 原理 使传力点始终位于两轴夹角的平分面上。 使传力点始终位于两轴夹角的平分面上。
12.1.1 普通万向节（十字轴万向节） 普通万向节（十字轴万向节）
1.构造 套筒 滚针 油封 安全阀 油嘴
轴承盖 万向节叉
十字轴
7
第12章 万向传动装置 12章 2.普通万向节的速度特性 ①当主动叉在垂直平面内时：
VA=ω1·r= ω2 ·rcos α ω ω1= ω2 cos α ω2> ω1 从动轴转速大于主动轴转速。 从动轴转速大于主动轴转速。
第五章 万向节与传动轴
中南大学 杨忠炯
如图5-3（a）所示，设原动轴P1的叉面与纸成垂直，从动轴P2的叉面在 纸面内， P1的角速度恒为1，P2在此位臵时的角速度为1’，两轴的夹角为 当十字轴视为与P2轴一起转动时，A点的速度vA-2为
' v A 2 2 r
当十字轴视为与P1轴一起转动时，A点的速度vA-1为
同理，在任何位臵继续找都可以找到同样的结果。
夹角仅允许用到300，否则中间传动轴的旋转不均 匀度太大， 角应尽量小些。
中南大学 杨忠炯
二、铰接式车架万向节的布臵
对于铰接车架，其中间铰接点O必须布臵在纵向中心 线上，但究竟是靠前轴好一点？还是靠后轴好一点或前后 轴等距离好一点？
到目前为止，这个问题还没有一个定论，在设计时往 往由总体布臵时各机构配臵的具体需要来确定。 不过铰接点如距前后等距离，则转弯时前后轮沿同一 车辙滚动，否则就有内轮差，行驶时注意即可。
中南大学 杨忠炯
中南大学 杨忠炯
2、滚针接触强度
由赫芝-别辽耶夫公式导出
1 1 Q [ j ] j 272 .3 d j dz l ( MPa)
式中 Q – 每一个滚轴承的滚针数； k – 轴承特征系数，此种结构取k=1； dj – 十字轴轴颈直径（mm）； dz – 滚针轴承滚针直径（mm）； l – 滚针有效工作长度（mm）； [j] – 许用接触强度， [j] <=3000～3200 MPa。
中南大学 杨忠炯
双万向节可以连接两平行轴（图5-5（a）），也可连 接两相交轴（图5-5（b））。
注意： 并不说采用了双万向节就解决了瞬时速度比始终等 于1的问题。欲使任何瞬时主动轴与从动轴的角速度始 终相等，还要满足下列两个条件： 1、中间轴C与原动轴P1之间的夹角必须等于中间轴C与 从动轴P2之间的夹角，即1= 2； 2、中间轴C两端的叉面在同一平面内。
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传动轴万向节种类
传动轴是汽车传动系统中重要的组成部分，而万向节则是传动轴上的重要零件之一。
万向节作为连接传动轴和车轮的纽带，能够保证传动轴与车轮之间的力量传递和平稳转向。
目前市面上常见的万向节有以下几种类型：
1. 无心球式万向节：该种万向节结构简单，可承受较大的偏转角度，因此广泛应用于中小型车辆。
2. 双重环式万向节：该种万向节具有更高的扭矩传递能力，适用于大型商用车辆。
3. 球笼式万向节：该种万向节由球笼和球组成，具有更高的扭矩传递能力和更小的偏转角度，适用于高性能跑车和四驱车。
4. Rzeppa万向节：该种万向节结构紧凑，扭矩传递能力较高，可在高速和高负载情况下使用，适用于大型SUV和越野车。
以上是常见的四种传动轴万向节类型，不同的车型和应用场景会选择不同的万向节类型来满足需求。
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