各類型萬向節結構和工作原理
萬向節是實現變角度動力傳遞的機件, 用于需要改變傳動軸線方向的位置。
萬向節的分類 按萬向節在扭轉方向上是否有明顯的彈性可分為剛性萬向節和撓性萬向節。剛性萬向節又 可分為不等速萬向節(常用的為十字軸式)、準等速萬向節(如雙聯式萬向節)和等速萬 向節(如球籠式萬向節)三種。
不等速萬向節 十字軸式剛性萬向節為汽車上廣泛使用的不等速萬向節,允許相鄰兩軸的特大交角為15゜~20゜。圖D-C4-2所示的十字軸式萬向節由一個十字軸,兩個萬向節叉和四個滾針軸承等組成。兩萬向節叉1和3上的孔分別套在十字軸2的兩對軸頸上。這樣當主動軸轉動時,從動軸既可隨之轉動,又可繞十字軸中心在任意方向擺動。在十字軸軸頸和萬向節叉孔間裝有滾針軸承5,滾針軸承外圈靠卡環軸向定位。為了潤滑軸承,十字軸上一般安有注油嘴并有油路通向軸頸。潤滑油可從注油嘴注到十字軸軸頸的滾針軸承處。
圖D-C4-2 十字軸萬向節結構(12-2) 1- 套筒;2-十字軸;3-傳動軸叉;4-卡環;5-軸承外圈;6-套筒叉 十字軸式剛性萬向節具有結構簡單,傳動效率高的優點,但在兩軸夾角α不為零的情況下, 不能傳遞等角速轉動。
設主動叉由圖D-C4-1(a)所示初始位置轉過φ1角,從動叉相應轉過φ2角,由機械原 理分析可以得出如下關系式:
tgφ1=tgφ2·cosα
單個十字軸萬向節傳動的不等速性,將使從動軸及與其相連的傳動部件產生扭轉振動,從 而產生附加的交變載荷,影響零部件使用壽命。
既然十字軸式萬向節可以將勻速轉動變為非勻速轉動,那么它就有可能將某種非勻速轉動 還原為勻速轉動。例如在變速器的輸出軸和驅動橋的輸入軸之間,采用如圖D-C4-5(缺) 所示的兩個十字軸萬向節和一根傳動軸傳動,就有可能實現這種傳動。
D-C4-5 設變速器的輸出軸由圖D-C4-5所示初始位置轉過ψ1角,傳動軸相應轉過ψ2角,驅動 橋的輸入軸相應轉過ψ4角,則有以下關系:
tgψ1=tgψ2·cosα1 tgψ4=tgψ2·cosα2 若有α1=α2,則有ψ4=ψ1 也就是當滿足以下兩個條件時,可以實現由變速器的輸出軸1到驅動橋的輸入軸4的等角 速傳動:
(1)傳動軸兩端萬向節叉處于同一平面內;
(2)初個萬向節兩軸間夾角α1與次個萬向節兩軸間夾角α2相等。 因為在行駛時,驅動橋要相對于變速器跳動,不可能在任何時候都有α1=α2,實際上只 能做到變速器到驅動橋的近似等速傳動。
在以上傳動裝置中,軸間交角α越大,傳動軸的轉動越不均勻,產生的附加交變載荷也越 大,對機件使用壽命越不利,還會降低傳動效率,所以在總體布置上應盡量減小這些軸間 交角。
等角速萬向節工作原理
在有些場合下,無法布置開兩個十字軸式萬向節和一根傳動軸,這就需要能單獨實現等角 速傳動的萬向節。能實現等角速傳動萬向節的工作原理基本上分為以下兩種:
(1)兩個十字軸式萬向節和一根傳動軸等角速傳動原理. 將這種等角速傳動機構中的傳動軸縮至特短,雙聯式(以及三銷式,凸塊式)等角速萬向 節就屬于這一種。
(2)錐齒輪傳動原理 兩個同樣的錐齒輪相互嚙合傳動(見圖D-C4-6)(缺)汽車構造p269 3-69,從動齒輪與主動齒輪的轉速必然是相同的。這樣的傳動機構從原理上也可以這樣描述:當萬向節主動 軸與從動軸之間傳力點一直處于主動軸軸線和從動軸軸線夾角平分線上(或者說傳力點距這兩軸線的距離相等)時,必然能實現等角速傳動。