礦 用 汽 車 傳 動 軸 的 受 力 分析

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1、礦用汽車傳動軸［摘要］????萬向節(jié)傳動裝置由萬向節(jié)、傳動軸及中間支承組成。在礦用汽車上廣泛應(yīng)用剛性十字軸式雙萬向節(jié)傳動軸。對于傳動軸的使用、故障分析、維護(hù)保養(yǎng)應(yīng)該注意的事項(xiàng)。敘詞：礦用汽車傳動軸應(yīng)用維護(hù)??傳動軸的受力分析????在汽車上，萬向傳動裝置最重要的使用場合是連接變速器第二軸（或分動器輸出軸）與主減速器的輸入軸。另外，有的汽車由于總體布置重要，在發(fā)動機(jī)和變速箱之間不直接連接而離開一定距離，為避免因安裝不準(zhǔn)確和車架變形，使名義上同心的兩軸之間可能出現(xiàn)的傾角和偏移，也使用萬向傳動裝置。??

2、??萬向傳動裝置由萬向節(jié)、傳動軸及中間支承所組成。????萬向節(jié)按鈕轉(zhuǎn)方向是否有明顯的彈性可分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)兩類。剛性萬向節(jié)又分為不等速萬向節(jié)（常用的為普通十字軸式）、等速萬向節(jié)和準(zhǔn)等速萬向節(jié)三種。本文僅討論普通十字軸式剛性萬向節(jié)傳動裝置。????礦用汽車由于軸距較短，在變速箱輸出軸和后驅(qū)動橋主減速器輸入間普遍采用沒有中間支承的單軸普通雙剛性萬向節(jié)傳動軸的總成傳動。????當(dāng)被連接的兩根軸不在同一直線上而采用一個十字軸式萬向節(jié)傳動時，從動軸旋轉(zhuǎn)的角度是不均勻的。其運(yùn)動學(xué)特點(diǎn)簡單分析如下。

3、????設(shè)主動叉軸與從動叉軸夾角為α,主動叉軸以等角速度ω1旋轉(zhuǎn)，十字軸萬向節(jié)轉(zhuǎn)動半徑為r。先看兩個特殊位置的速度：????（1）主動叉在垂直位置，并且十字軸平面與主動軸垂直，如圖1a）所示。主動叉與十字軸連接點(diǎn)a的線速度Va在十字軸平面內(nèi)，Va=ω1r;從動叉與十字軸連接點(diǎn)b的線速度Vb在與主動叉平行的平面內(nèi)，并且垂直于從動軸，點(diǎn)b的線速度Vb可分解為在十字軸平面內(nèi)的速度V'b和垂直于十字軸平面的速度V"b。由速度直角三角形可看出在數(shù)值上Vb>V'b。十字軸是對稱的，oa=ob。當(dāng)萬向節(jié)傳動時，

4、十字軸是繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動的，其上a、b兩點(diǎn)于十字軸平面內(nèi)的線速度在數(shù)值上應(yīng)相等，即V'b=Vα,因此Vb>Va。因此可知，當(dāng)主從動叉轉(zhuǎn)到所述位置時，從動軸的轉(zhuǎn)速大于主動軸的轉(zhuǎn)速。????（2）主動叉在水平位置，并且十字軸平面與從動軸垂直，如圖1b）所示。此時主動叉與十字軸連接點(diǎn)a的線速度在平行于從動叉的平面內(nèi)，并且垂直于主動軸。線速度Vα可分解為在十字軸平面內(nèi)的速度V'α和垂直于十字軸平面的速度V"α，根據(jù)同樣道理，在數(shù)值上,Va>V'α而V'α=Vb，因此，Vα=Vb即當(dāng)主從動叉轉(zhuǎn)到所述位置時，從動軸

5、轉(zhuǎn)速小于主動軸轉(zhuǎn)速。????（3）顯然，由a點(diǎn)Vα=ω1rV'b=Vbcosα=ω2rcosα可知ω1=ω2cosα或ω2=ω1/cosα????由（2）點(diǎn)V'α=Vαcosα=ω1rcosαVb=ω2r可知ω1=ω2/cosα或ω2=ω1cosα????即當(dāng)主動叉軸以等速度ω1轉(zhuǎn)動，主動叉由垂直位置轉(zhuǎn)到水平位置時，從動叉軸的角速度由大于主動叉角速度的最大值ω1/cosα變化至小于主動叉角速度的最小值ω1cosα。主動軸再轉(zhuǎn)90度，從動軸的角速度又由最小值變至最大值。從動軸角速度的變化周期為180

6、度。即在一圈內(nèi)變化兩次，而且從動軸不等速的程度是隨兩軸間夾角α的加大而加大。????以上分析說明普通剛性十字軸萬向的傳動不等速性。所謂“傳動的不等速性”，是指從動叉軸在轉(zhuǎn)動一周中角速度不均勻而言，而主、從動軸的平均轉(zhuǎn)速是相等的，即主動軸轉(zhuǎn)過一周，從動軸也轉(zhuǎn)過一周。????為了實(shí)現(xiàn)等角速度傳動，以消除不等速的影響，可將兩個萬向節(jié)按圖2所示布置。實(shí)踐和理論分析證實(shí)，只要第一個萬向所連兩軸間夾角α1與第二個萬向節(jié)所連兩軸間夾角α2相等，并且第一個萬向節(jié)的從動叉與第二個萬向節(jié)的主動叉在同一平面內(nèi)，則經(jīng)過雙

7、萬向節(jié)傳動,可使第二個萬向節(jié)從動叉軸與第一個萬向節(jié)主動叉軸一樣作等角速轉(zhuǎn)動。傳動軸的受力分析????????圖2采用不等速萬向節(jié)傳動軸簡圖????必須說明，這里所謂等角速轉(zhuǎn)動是指傳動軸兩端的輸入軸(主動叉軸)和輸出軸(第二個從動叉軸)而言，對傳動軸自身來說，只要軸間夾角不為零，它就是以不等角速旋轉(zhuǎn)的。????剛性十字軸式萬向節(jié)從動軸以每周變化兩次的周期進(jìn)行不等角速度旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)的角加速度會引起較大的慣性力矩，從而可能引起傳動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動。????剛性十字軸式萬向節(jié)傳動中主動叉軸扭矩M1與從動叉軸

8、扭矩M2的變化關(guān)系即動力學(xué)特征。簡要說明如下：如果不計萬向節(jié)里的摩擦損失，即有M1ω1=M2ω2由萬向節(jié)運(yùn)動學(xué)特征可知，當(dāng)ω1以等速旋轉(zhuǎn)時，隨萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)所處位置不同，從動軸角速度ω2在ω1/cosα至ω1cosα之間不均勻變化。顯然，當(dāng)萬向節(jié)主動叉處在垂直位置，萬向節(jié)十字軸平面與主動軸垂直時，如3a）圖所示，從動叉軸上的扭矩最小，即M2min=M1cosα。當(dāng)萬向節(jié)主動叉在水平位置，萬向節(jié)十字軸平面與從動叉軸垂直時，從動叉軸上的扭矩最大，即M2max=M1/cosα。????這說明