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第四章 万向传动轴设计
第一节 概述
第二节 万向节结构方案分析
第三节 万向传动的运动和受力分析
第四节 万向节的设计计算
第五节 传动轴结构分析与设计
第六节 中间支承结构分析与设计
第一节 概述
功用速性愈大.
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α一= α二.
第四节 万向节的设计计算
一、计算载荷
第四节 万向节的设计计算
一、计算载荷
日常平均牵引力
计算载荷应用：
静强度计算时,计算载荷TS取TSe一和TSS一 [或TSe二和TSS二 ]较小值
进行疲劳寿命计算时,计算载荷TS取TSF一或TSF二
第四节 万向节的设计计算
二、十字轴万向节设计

十字轴轴颈、滚针轴承磨损；
十字轴轴颈、滚针轴承碗表面出现压痕和剥落；
十字轴轴颈根部断裂.
第四节 万向节的设计计算
二、十字轴万向节设计

作用于十字轴轴颈中点的力：
T一为计算转矩； 为主、从动叉轴的最大夹角.
轴颈根部的弯曲应力:
= 二五0~三五0MPa
轴颈根部的剪切应力:

= 八0~一二0MPa
第四节 万向节的设计计算
二、十字轴万向节设计

其中：Lb 为滚针工作长度[mm],
L为滚针总长度[mm]
Fn为一个滚针所受的最大载荷[N]；
当滚针和十字轴轴颈表面硬度在五八 HRC以上时,许用接触应力[σj]=三000～三二00MPa
i——滚针列数； Z——每列中的滚针数.
第四节 万向节的设计计算
二、十字轴万向节设计

万向节叉在与十字轴联接处,产生支承反力；
与十字轴轴孔中心线成四五ºB-B截面处为危险截面；
弯曲应力
= 五0~八0MPa
扭转应力
= 八0～一六0MPa
第四节 万向节的设计计算
二、十字轴万向节设计

通常约为九七%～九九％.
第四节 万向节的设计计算
三、球笼式万向节设计

假定带分度机构的Rzeppa型球笼万向节在传递转矩时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：
式中d为传力钢球直径[mm],T一计算转矩[]；
计算钢球直径应圆整并取最接近国家标准的直径.
第四节 万向节的设计计算
三、球笼式万向节设计

当钢球的直径d确定后,其中的球笼、星形套等零件及有关结构尺寸,可参考图四-一五并按如下关系确定.
第四节 万向节的设计计算
四、球笼式万向节设计

以与星形套连接轴的直径ds作为万向节的基本尺寸
式中T一为计算转矩,SF为使用因素,对于无振动的理想传动取0,-,-,-.
第四节 万向节的设计计算
四、球笼式万向节设计

Birfield型球笼万向节系列数据[表四-四]
第四节 万向节的设计计算
四、球笼式万向节设计

盘式挠性万向节橡胶盘的拉应力和挤压应力应满足
式中Tmax为万向节静强度计算转矩,i为一个万向节叉上的螺栓数,R为橡胶盘平均半径,R一、R二为橡胶盘外、内半径,b为橡胶盘厚度,d0为螺栓孔直径
许用拉应力一二-一五MPa,许用挤压应力八MPa.
第五节 传动轴结构分析与设计
传动轴结构
由传动轴及其两端焊接的花键轴和万向节叉组成.
一般设有由滑动叉和花键轴组成的滑动花键,以实现传动长度的变化.
为了减小滑动花键的轴向滑动阻力和磨损,对花键齿进行磷化处理或喷涂尼龙层
在花键槽中放入滚针、滚柱或滚珠等滚动元件,以滚动摩擦代替滑动摩擦,提高传动效率
对于有严重冲击载荷的传动,采用弹性传动轴
花键应有润滑及防尘措施,花键齿与键槽间隙不宜过大,且应按对应标记装配,以免装错破坏传动轴总成的动平衡.
第五节 传动轴结构分析与设计
传动轴临界转速
当传动轴的工作转速接近于其弯曲固有振动频率时,即出现共振现象,以致振幅急剧增加而引起传动轴有折断危险的转速,它决定于传动轴的尺寸、结构及支承情况.
在设计传动轴时,取安全系数k=-,精确动平衡、高精度的伸缩花键及万向