礦 用 汽 車 傳 動(dòng) 軸 的 受 力 分析

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1、礦用汽車傳動(dòng)軸［摘要］????萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置由萬(wàn)向節(jié)、傳動(dòng)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(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸。對(duì)于傳動(dòng)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(dòng)軸應(yīng)用維護(hù)??傳動(dòng)軸的受力分析????在汽車上，萬(wàn)向傳動(dòng)裝置最重要的使用場(chǎng)合是連接變速器第二軸（或分動(dòng)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(dòng)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(wàn)向傳動(dòng)裝置。????萬(wàn)向傳動(dòng)裝置由萬(wàn)向節(jié)、傳動(dòng)軸及中間支承所組成。????萬(wàn)向

2、節(jié)按鈕轉(zhuǎn)方向是否有明顯的彈性可分為剛性萬(wàn)向節(jié)和撓性萬(wàn)向節(jié)兩類。剛性萬(wàn)向節(jié)又分為不等速萬(wàn)向節(jié)（常用的為普通十字軸式）、等速萬(wàn)向節(jié)和準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)三種。本文僅討論普通十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置。????礦用汽車由于軸距較短，在變速箱輸出軸和后驅(qū)動(dòng)橋主減速器輸入間普遍采用沒(méi)有中間支承的單軸普通雙剛性萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸的總成傳動(dòng)。????當(dāng)被連接的兩根軸不在同一直線上而采用一個(gè)十字軸式萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)時(shí)，從動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)的角度是不均勻的。其運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)簡(jiǎn)單分析如下。????設(shè)主動(dòng)叉軸與從動(dòng)叉軸夾角為α,主動(dòng)叉軸以等角速度ω1旋轉(zhuǎn)，十字軸萬(wàn)向節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為r。先看兩個(gè)特殊位置的速度：????

3、（1）主動(dòng)叉在垂直位置，并且十字軸平面與主動(dòng)軸垂直，如圖1a）所示。主動(dòng)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(dòng)叉與十字軸連接點(diǎn)b的線速度Vb在與主動(dòng)叉平行的平面內(nèi)，并且垂直于從動(dòng)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(duì)稱的，oa=ob。當(dāng)萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)時(shí)，十字軸是繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)叉轉(zhuǎn)到所述位置時(shí)，從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速大于主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速。????（2）

4、主動(dòng)叉在水平位置，并且十字軸平面與從動(dòng)軸垂直，如圖1b）所示。此時(shí)主動(dòng)叉與十字軸連接點(diǎn)a的線速度在平行于從動(dòng)叉的平面內(nèi)，并且垂直于主動(dòng)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(dòng)叉轉(zhuǎn)到所述位置時(shí)，從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速小于主動(dòng)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

5、????即當(dāng)主動(dòng)叉軸以等速度ω1轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)叉由垂直位置轉(zhuǎn)到水平位置時(shí)，從動(dòng)叉軸的角速度由大于主動(dòng)叉角速度的最大值ω1/cosα變化至小于主動(dòng)叉角速度的最小值ω1cosα。主動(dòng)軸再轉(zhuǎn)90度，從動(dòng)軸的角速度又由最小值變至最大值。從動(dòng)軸角速度的變化周期為180度。即在一圈內(nèi)變化兩次，而且從動(dòng)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(shuō)明普通剛性十字軸萬(wàn)向的傳動(dòng)不等速性。所謂“傳動(dòng)的不等速性”，是指從動(dòng)叉軸在轉(zhuǎn)動(dòng)一周中角速度不均勻而言，而主、從動(dòng)軸的平均轉(zhuǎn)速是相等的，即主動(dòng)軸轉(zhuǎn)過(guò)一周，從動(dòng)軸也轉(zhuǎn)過(guò)一周。????為了實(shí)現(xiàn)等角速度傳動(dòng)，以消除不等速的影

6、響，可將兩個(gè)萬(wàn)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(gè)萬(wàn)向所連兩軸間夾角α1與第二個(gè)萬(wàn)向節(jié)所連兩軸間夾角α2相等，并且第一個(gè)萬(wàn)向節(jié)的從動(dòng)叉與第二個(gè)萬(wàn)向節(jié)的主動(dòng)叉在同一平面內(nèi)，則經(jīng)過(guò)雙萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng),可使第二個(gè)萬(wàn)向節(jié)從動(dòng)叉軸與第一個(gè)萬(wàn)向節(jié)主動(dòng)叉軸一樣作等角速轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)軸的受力分析????????圖2采用不等速萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸簡(jiǎn)圖????必須說(shuō)明，這里所謂等角速轉(zhuǎn)動(dòng)是指?jìng)鲃?dòng)軸兩端的輸入軸(主動(dòng)叉軸)和輸出軸(第二個(gè)從動(dòng)叉軸)而言，對(duì)傳動(dòng)軸自身來(lái)說(shuō)，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(wàn)向節(jié)從動(dòng)軸以每周變化兩次的周期進(jìn)行不等角速度旋轉(zhuǎn)

7、，其旋轉(zhuǎn)的角加速度會(huì)引起較大的慣性力矩，從而可能引起傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。????剛性十字軸式萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)中主動(dòng)叉軸扭矩M1與從動(dòng)叉軸扭矩M2的變化關(guān)系即動(dòng)力學(xué)特征。簡(jiǎn)要說(shuō)明如下：如果不計(jì)萬(wàn)向節(jié)里的摩擦損失，即有M1ω1=M2ω2由萬(wàn)向節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征可知，當(dāng)ω1以等速旋轉(zhuǎn)時(shí)，隨萬(wàn)向節(jié)旋轉(zhuǎn)所處位置不同，從動(dòng)軸角速度ω2在ω1/cosα至ω1cosα之間不均勻變化。顯然，當(dāng)萬(wàn)向節(jié)主動(dòng)叉處在垂直位置，萬(wàn)向節(jié)十字軸平面與主動(dòng)軸垂直時(shí)，如3a）圖所示，從動(dòng)叉軸上的扭矩最小，即M2min=M1cosα。當(dāng)萬(wàn)向節(jié)主動(dòng)叉在水平位置，萬(wàn)向節(jié)十字軸平面與從動(dòng)叉軸垂直時(shí)，從動(dòng)叉軸上的扭

8、矩最大，即M2max=M1/cosα。????這說(shuō)明