万向传动轴
2008.4.28



一 . 组成 二 . 用途 三 . 设计要求 四 . 使用范围 五 . 分类（万向节） 六 . 十字轴式万向节(分析)
一.组 成
万向传动轴由万向节、轴管及其伸缩花键等组成，对于 长轴距的汽车有时还加装中间支承。
二.用 途
主要用于工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传递 转矩和旋转运动。
等角速度万向节传动原理：
Байду номын сангаас

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速万向 节。其等角速原理可用右图所示的一对大 小相等的圆锥齿轮传动为例来说明。若两 齿轮的轴线交角为α。接触点P位于轴间 夹角的平分线上，由点P到两轴线的距离相 等并等于r。在P点处两齿轮的圆周速度是 相等的，因而两齿轮的角速度相等。多数 等速万向节工作时的特点是，所有的传力 点总是位于两轴夹角的等分面上，这样， 被万向节所联结的两轴的角速度就永远相等。
五 .分类

根据在扭转方向上是否有明显的弹性，万向节分为刚性 万向节和挠性万向节。刚性万向节是靠零件的铰链式连接传 递动力，又分为不等速万向节、准等速万向节和等速万向节； 挠性万向节是靠弹性零件传递动力的，具有缓冲减振作用。 不等速万向节是指万向节连接的两轴夹角大于零时，输 出轴和输入轴之间以变化的瞬时角速度比传递运动，但平均 角速度相等的万向节。准等速万向节是指在设计角度下以相 等的瞬时角速度传递运动，而在其他角度下以近似相等的瞬 时角速度传递运动的万向节。输出轴和输入轴以始终相等的 瞬时角速度传递运动的万向节，称之为等速万向节。

用于橡胶金属套筒结构的橡胶应具有的力学 特性为:抗拉强度不小于15MPa；相对伸长率 不小于350%;肖氏硬度65-75HＳ；最大挤压应 力为7.5－8.0MPa；切变模量Ｇ＝0.85MPa； 工作温度为-45－80 Ｃ。
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（准等速）双联式万向节实际上是由两个十字轴万向节组合 而成。在军用越野车的转向驱动桥中用的相当广泛。 优点:允许两轴间的夹角较大（可达500）,轴承密封性好, 传动效率高，工作可靠，制造方便。 缺点：外形尺寸较大，零件数目较多，结构较复杂，传递转 矩有限。






球面滚轮式万向节
装在一个轴端的3个销轴上的球面滚 轮可沿与另一轴相联的筒状体的3个 轴向槽移动。起着伸缩花键的作用， 3个球面滚轮与筒状体的槽壁之间传 递转矩。其结构应保证沿圆周等分 的3个球面滚轮的轴线始终位于或近 似位于万向节两轴夹角的等分面上， 其工作夹角可达430，加工也容易。 是一种得到广泛应用的近似等速万 向节。

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5.防尘罩 6.十字轴
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1.十字轴万向节 2.传动轴管 3.平衡片 4.伸缩花键

传动轴管由低碳钢板卷制壁厚均匀、壁薄(1.5-3.0mm）、管 径较大、易质量平衡、扭转强度大、弯曲刚度大、适用高速 旋转的电焊钢管制成。
三 . 设计要求
1）保证所连接的两轴的夹角及相对位置在 一定范围内变化时，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运转。由 于万向节夹角而产生的附加载荷、振动和噪 声应在允许的范围内，在使用车速范围内不 应产生共振现象。 3）传动效率高，使用寿命长，结构简单，制 造方便，维修容易等。
球面滚轮式万向节
1.5万向节轴；2简状体的轴向槽；


3销轴；4球面滚轮
六

十字轴式万向节
普通的十字轴式万向节主要由主动叉、从动叉、十字轴、 滚针轴承及其轴向定位件和橡胶密封件等组成。

十字轴万向节的磨损形式为十字轴轴颈和滚针轴承的磨 损、工作表面的压痕和剥落。通常认为当磨损或压痕超过 0.25mm时就应报废。


分析：1、单十字轴万向节传动 当十字轴万向节的主、从动轴之间的夹角为α时， 1 2 主、从动轴的角速度 、 之间存在如下关系
式中, 1为主动叉转角，定义为万向节主动 叉所在平面与万向节主、从动轴所在平面 的夹角。
由于 cos 1是周期为2π的周期函数，所以 也为同周期的周期函数。当ψ1为0、π时， 达最大 3 值， = c o ； 、 2 s 当ψ1为 2 时， 达最小值， s ＝ c o 。因此，当主动轴以等角速度转动时， 从动轴时快、时慢，此即为普通十字轴万向节传 动的不等速性。




万向节
刚性万向节
不等速万向节
十字轴式
挠性万向节
等速万向节
球叉式 圆弧槽滚道型 直槽滚道型 球面滚轮式 球笼式 伸缩型 Birfield型 Rzeppa型
准等速万向节
双联式 凸块式 三销轴式


挠性万向节及其橡胶件的典型结构


挠性万向节依靠橡胶弹性元件的弹性变形来保证在 相交两轴间传动时不发生干涉。弹性元件可以是橡 胶盘、橡胶金属套筒、铰接块、六角环行橡胶圈等 多种形状。 挠性万向节能减小传动系的扭转振动、动载荷和噪 声,结构简单,使用中不需润滑,一般用于两轴间夹角 不大(一般为30－50)和有很小轴向位移的万向传动场 合,如它常在乘用车三万向节传动中,被用来作为靠 近变速器的第一万向节,或在载质量较大的商用车中 用于发动机与变速器之间、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。

四 . 使用范围

万向传动轴在汽车上的应用比较广泛。发动机前置后 轮或全轮驱动汽车行驶时，由于悬架不断变形，变速器或 分动器的输出轴与驱动桥输入轴轴线之间的相对位置经常 变化，因而普遍采用可伸缩的十字轴万向传动轴；某些汽 车根据总布置要求需将离合器与变速器、变速器与分动器 之间拉开一段距离，考虑到它门之间很难保证轴与轴同心 及车架的变形，所以常采用十字轴万向传动轴或挠性万向 传动轴；对于转向驱动桥，左、右驱动轮需要随汽车行驶 轨迹变化而改变方向，这时多采用等速万向传动轴。十字 轴式刚性万向节因其结构简单,工作可靠,传动效率高,且允 许相邻两传动轴之间有较大的交角(一般为150-200),故普遍 应用于各类汽车的传动系统中 。