传动轴设计及应用.ppt

汽车传动轴设计及应用
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传动轴功能及用途
传动轴的功能主要是将发动机的动力和旋转运动传递给车轮驱动汽车前进。在汽车上主要安装在如下部位：
1、变速箱－后桥（十字轴式万向节）
2、变速箱－中桥（十字轴式万向节）
3、中桥－后桥（十字轴式万向节）
4、变速箱－分动箱（十字轴式万向节）
5、分动箱－前桥（十字轴式万向节）
6、分动箱－后桥（十字轴式万向节）
7、前（中、后）桥－车轮（球笼式万向节或双联十字轴式万向节等）
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传动轴结构及原理
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传动轴主要由万向节、轴管、及滑动花键副组成。万向节由万向节叉、十字轴带滚针轴承总成及定位零件（卡环、轴承压板等）组成。
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汽车行驶时，变速箱与驱动桥的相对位置经常在发生变化，与之相连的传动轴的角度和长度也就在经常变化，所以传动轴带有万向节和可伸缩的滑动花键。
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传动轴花键，以往大多采用矩形花键，目前渐开线花键的应用越来越普遍。渐开线花键具有齿面接触好、自动定心、强度高、寿命长、加工成本低等优点。滑动花键按在传动轴中的位置分，有内侧滑动和外侧滑动两种结构。按结构形式分，有滑动叉结构和花键轴叉结构。为了减小滑动花键的轴向滑动阻力和磨损，有时对花键齿进行尼龙涂敷处理。
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轴管用来连接万向节和滑动花键。高速旋转的传动轴要求轴管质量分布均匀，容易动平衡，因此通常采用低碳钢板卷制的电焊钢管。同时，空心管还有重量轻、成本低、临界转速高的优点。所谓临界转速，就是当传动轴的工作转速接近于其弯曲振动固有频率时，即出现共振现象，以致振幅急剧增加而引起传动轴折断的转速。
临界转速的计算公式如下：
当传动轴过长时，自振频率降低，容易产生共振。这时可把传动轴分为两段、三段甚至更多，传动轴分段时须加中间支承装置。
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万向节
万向节按工作环境，分为开式万向节和闭式万向节。
万向节按扭转方向是否有明显的弹性，可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的，可分为不等速万向节、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(卡当或虎克万向节）：十字轴万向节为不等速万向节。对于单万向节传动，当主动轴等速旋转时，从动轴的转速时快时慢，这就是十字轴万向节的不等速性。不等速性与两轴夹角有关，夹角越大，不等速性越严重，从而引起动力总成支承和悬架弹性元件的摆动，引起变速箱和后桥齿轮的冲击噪声。一般要求，当万向节工作夹角大于3°时，夹角（度）与转速（转/分）的乘积不大于18000。十字轴万向节尽管有不等速性的弊病，但结构简单、制造方便、成本低廉，还是被汽车工业广泛采用。只要设计合理，可以克服和最大限度降低其不等速性的影响。我们在设计时尽力调整各万向节夹角、传动轴叉子相位等因素，使输出轴与输入轴在汽车满载使尽可能接近等速。
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准等速万向节：是指输入轴和输出轴以近似等速传递运动的万向节。双联式万向节、凸块式万向节和三销轴式万向节等为准等速万向节。主要用于转向驱动桥。
等速万向节：等速万向节是指输入轴和输出轴以等速传递运动的万向节。球笼式万向节和球叉式万向节等为等速万向节。主要用于轿车和驱动桥。
挠性万向节：挠性万向节依靠其中弹性零件的弹性变形来保证在相交两轴间传动时不发生干涉。它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和很小轴向位移的万向传动场合。
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十字轴万向节结构
十字轴万向节按滚针轴承的定位方式，可分为压板式（盖板式）、卡环式、轴承盖式（瓦盖式）和翼形轴承式。
压板式结构：采用压板、螺栓和锁片来定位十字轴及滚针轴承。结构简单，工作可靠，工艺性好。
卡环式结构：采用卡环来定位十字轴及滚针轴承，它又分为外卡式和内卡式两种。这两种结构的共同点是结构质量轻，卡环尺寸分组后可调整十字轴端面间隙。另外，外卡式结构比内卡式结构工艺简单，便于实现流水线生产。目前的传动轴越来越普遍采用外卡式结构。
轴承盖式结构：其万向节叉与十字轴滚针轴承配合的园孔不是一个整体，而是分成两部分，成瓦盖式结构，用螺栓螺母紧固。这种结构的特点是装拆方便，但结构、工艺复杂，刚性差，目前已不多见。
翼形轴承结构：这种结构其实是瓦盖式结构的延伸。就是将瓦盖和滚针轴承合为一个整体，用螺栓螺母紧固。这种结构的特点是装拆方便，但是结构、工艺复杂，但是由于它结构质量轻，在越野车上使用的比较广泛。
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