万向传动装置79139
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空间万向传动当量夹角的计算和优化设计田中旭;祁平;高学峰【摘要】传动轴当量夹角是衡量含多万向节传动轴传动性能的重要指标,它的准确计算对传动轴的设计具有重要的意义.当传动轴空间布置时,当量夹角的准确计算变得困难.研究了空间当量夹角的精确计算方法,主要包括:给定了更加准确的万向节叉方位的描述模型、推导了精确的万向节叉初相位和传动轴夹角计算的数学模型;论文通过解析方法和算例,研究了当量夹角计算过程中产生误差的根本原因;还通过多体动力学软件ADAMS的运动学仿真对数学模型和算法进行了验证.基于当量夹角准确计算模型的基础上,对某商用车传动轴当量夹角进行了优化布置,使得当量夹角有了大幅度减小.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2018(000)009【总页数】3页(P48-50)【关键词】传动轴当量夹角;万向节初相位;传动轴布置优化;传动轴运动学仿真【作者】田中旭;祁平;高学峰【作者单位】上海海洋大学工程学院,上海 201306;中国北方发动机研究所,山西大同 037036;蒂森克虏伯汽车系统计算有限公司,上海 201201【正文语种】中文【中图分类】TH161 引言十字轴万向节因其可靠性高,成本低廉,仍得到了广泛的应用。
当前,含万向节的传动轴在运动学[1]与强度[2]方面仍然存在很多值得研究的问题,这些问题的关键点在于万向节两侧的传动轴存在一定夹角。
在含多万向节的传动轴中,综合评价传动轴布置的参数就是当量夹角[3]。
在万向节传动当量夹角不为零时,传动轴的转速将产生波动[4-5],同时还在传动轴上产生波动附加弯矩作用[6]。
转速的波动会引起传动系统的齿轮啮合冲击和噪声,影响其可靠性;附加弯矩则会引起传动轴中间支撑的振动,会进一步引起设备或车辆的振动和噪声[7],同时也易引起传动轴本身的弯曲振动。
因此,传动轴当量夹角的设计和控制,是传动轴布置中最为重要的指标之一[8]。
而当量夹角的准确计算则是传动轴设计和优化的前提和基础。
传动轴(等速万向节)扭转疲劳试验台技术方案一、功能:本试验台可进行各种轴类、杆件的动态扭转疲劳试验及静态扭转刚性、强度试验。
适用于汽车传动轴、等速万向节、球笼、汽车半轴、汽车驱动桥壳等零部件的扭转疲劳及静扭转性能试验。
动态扭转可实现对称循环和非对称循环疲劳试验。
并可模拟等速万向节实际工矿下(装车状态)的动态扭转疲劳试验,工件安装角度可以360°自由旋转.试验时计算机按设定的参数控制试验台自动进行。
屏幕显示扭矩值、转角值、摆动频率、摆动振幅、循环次数和加载波形等,到达设定次数,自动停机并打印试验结果。
试验台具有电机过载、试验扭矩、转角超载保护停机、油温过高、滤油器堵等报警防护功能.二、设备构成:传动轴(等速万向节)扭转疲劳试验台主要由主机台架系统、液压加载系统、伺服控制系统、强电控制系统、计算机数据处理系统、专用夹具等部分组成。
●主机:本机采用台架式结构,驱动系统、固定夹具、活动支撑等全部固定在试验平台上,它们的安装由工艺保证,试验台的驱动部分和测量(扭矩传感器,扭角传感器)部分都安装在驱动台座中,由旋转作动器(摆动油缸)通过扭矩传感器对试件施加扭矩的大小直接由扭矩传感器测量并输出给计算机,而转角则通过光电编码器测量输出脉冲信号给计算机.主机台架上装有动、静态双向高精度扭矩传感器。
旋转伺服作动器(加载执行元件)上装有电液伺服阀用于主控制。
同轴安装高分辨率光电角度传感器。
以此来实现扭矩及角度的测量。
●液压系统:液压油源泵机组采用电机加变量柱塞泵构成,系统压力通过溢流阀设定,输出到系统的压力油经过了小于6μm过滤精度的过滤器的过滤,保证电液伺服阀安全可靠的进行工作.回油过滤器对回到油箱的液压油进行过滤,保证油箱中液压油的清洁。
在输送到作动器的进、回油路上装有蓄能器,减小液压冲击对试验的影响。
油源的冷却采用传统的循环水冷却方式,选用高效率的热交换元件,使液压油的工作温度能够保证在其正常工作范围.(水源用户自备,入口温度不超过30℃)●伺服控制系统:本测控系统采用动态电液伺服控制技术,实现全数字闭环控制,主要测量通道采用交流放大器、宽范围、不分档,连续全程测量,采用大规模可编程门阵列(FPGA)硬件实时跟踪、积分累加原理(∑—Δ)并采用同步采集、及数据预处理。
摘要万向节滑动叉主要用于在两个不同的心轴或有一定夹角的轴间传递动力,使用万向节滑动叉可以简化万向传动装置的结构,因此对于万向节滑动叉的研究具有深远的意义。
本次设计的主要内容就是制订万向节滑动叉的相关工艺规程,并设计其中的专用夹具,运用三维软件建立实体图,导出二维图并应用CAD修改。
设计内容需要运用各方面的机械专业知识,是对我们学习成果的全面考察也是对专业软件应用熟练程度的一次考验。
总的来说本次设计是对四年专业知识学习的总结与提高,是一种知识层次的升华。
关键词:万向节滑动叉;工艺分析;专用夹具AbstractThe cardan sliding fork is mainly used in two different spindle or power transmission angle between axes, structure using the cardan sliding fork universal transmission device can be simplified, so it has far-reaching significance for the study of the cardan sliding fork.The design of the main content is to develop the universal joint slip fork of the relevant technical procedures, and design of the special fixture, use three-dimensional software to establish the entity diagram, export two-dimensional map, and apply CAD modify. Design content requires the use of all aspects of mechanical expertise, is a comprehensive review of our learning results, but also a test of proficiency in professional software applications.Generally speaking, this design is a summary and improvement of the four years' study of professional knowledge, and it is a sublimation of knowledge.Key words: universal joint slip fork; process analysis; special clamp目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2 国内外研究现状与发展 (1)1.3汽车零部件企业存在的问题 (2)1.4 研究目的和意义 (2)1.5本课题的主要研究内容 (2)第二章零件的分析 (4)2.1 零件的作用 (4)2.2 零件的材料 (4)2.3 零件的工艺分析 (5)2.3.1 结构分析 (5)2.3.2加工表面技术要求分析 (5)第三章工艺规程设计 (7)3.1策划零件工艺规程的规定以及技术指导 (7)3.1.1工艺要求 (7)3.1.2技术依据 (7)3.2生产类型的确定 (7)3.3确定毛坯的制造形式 (7)3.4制定工艺路线及其方法 (8)3.4.1加工方法的选择 (8)3.4.2基准的选择 (8)3.4.2.1粗基准的选择 (9)3.4.2.2精基准的选择 (9)3.4.3制定工艺路线 (9)3.4.3.1工艺路线一 (9)3.4.3.2工艺路线二 (10)3.4.3.3 工艺路线方案三 (10)3.4.3.4分析和比较工艺方案 (11)3.5 机械加工余量,工艺尺寸及毛坯尺寸的确定 (18)3.6确定切削用量和基本工时 (20)3.6.1加工条件 (20)3.6.2计算切削用量 (20)第四章夹具设计 (32)4.1 夹具设计的基本要求 (32)4.2专用机床夹具的组成 (32)4.3 专用夹具的设计方法和步骤 (32)4.4 专用夹具设计方案 (33)4.5 铣床专用夹具设计 (34)4.5.1 定位方案 (34)4.5.2定位基准的选择 (34)4.5.3定位误差分析 (34)4.5.4 切削力及夹紧力计算 (35)4.5.5铣床夹具设计总结 (36)总结 (38)致谢 (39)参考文献 (40)第一章绪论1.1研究背景在汽车工业高速发展的带动下,我国汽车零部件产业有了飞速发展,在全球供应链中的地位明显提高。
汽车构造第六版(下册)习题集参考答案华南理工大学机械与汽车工程学院汽车工程系14车辆一班2017.1 注:下册考试题型包括选择题20分(单选和不定项选择各10分)、简答及识图题20分、计算题10分。
第13、14章传动系概述,离合器1. 认识下图中各个部件的名称,并陈述各个部件的功能。
1-转向摇臂2-转向直拉杆3-左制动盘4-转向横拉杆5-右转向节A-转向器C-转向节臂F、G-梯形臂E、P-左右转向节转向摇臂:把转向器输出的力和运动传给直拉杆或横拉杆,进而推动转向轮偏转转向直拉杆:承担着把转向摇臂的运动传递给转向节臂的任务制动盘:制动器一部分,车辆行驶过程中踩刹车时制动卡钳夹住制动盘起到减速或者停车的作用转向器:增大转向盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向转向横拉杆:转向梯形机构的底边,是确保左右转向轮产生正确运动关系的关键部件转向节臂:转向传动装置的最后一级传力部件转向节:传递并承受汽车前部载荷,支承并带动前轮绕主销转动而使汽车转向2.传动系统应实现哪些基本功能?并识别下图各总成或主要部件的名称及其功用。
1)实现汽车减速增矩2))实现汽车变速3)实现汽车倒车4)必要时中断传动系统的动力传递5)应使车轮具有差速功能1-离合器2-变速器3-万向传动装置4-主减速器5-差速器6-半轴7-驱动桥离合器:保证汽车平稳起步;防止传动系统过载;保证传动系统换挡时工作平顺变速器:改变传动比,扩大驱动轮转矩和转速的变化范围,以适应经常变化的行驶条件,同时使发动机在有利的工况下工作;在发动机曲轴旋转想想不变的前提下,使汽车能倒退行驶万向传动装置:万向传动装置的作用是连接不在同一直线上的变速器输出轴和主减速器输入轴,并保证在两轴之间的夹角和距离经常变化的情况下,仍能可靠地传递动力主减速器:将输入的转矩增大并相应降低转速,以及当发动机纵置时还具有改变转矩旋转方向的作用差速器:当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时,使左右驱动车轮以不同转速滚动,即保证两侧驱动车轮作纯滚动运动半轴:将差速器的半轴齿轮和车轮的轮毂连接起来驱动桥:将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速器、差速器、半轴等传到驱动车轮,实现减速增扭;通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向;通过差速器实现两侧车轮的差速作用,保证内、外侧车轮以不同转速转向;通过桥壳和车轮实现承载及传力的作用3. 轿车的布置型式有那些?各有何特点?汽车的传动系统布置可以分为五类:发动机前置后轮驱动(FR)、发动机前置前轮驱动(FF)、发动机中置后轮驱动(MR)、发动机后置后轮驱动(RR)和全轮驱动(nWD)。
技术创新138 2015年21期球笼式等速万向节运动受力分析及应用王林林王瑛保定长城汽车桥业有限公司,河北保定 071000摘要:万向传动轴一般是由万向节,传动轴和中间支承组成.主要用于在工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传递转矩和旋转运动.万向传动轴设计应满足如下基本要求:保证所连接的两根轴相对位置在预计范围内变动时,能可靠地传递动力.保证所连接两轴尽可能等速运转.由于万向节夹角而产生的附加载荷,振动和噪声应在允许范围内.传动效率高,使用寿命长,结构简单,制造方便,维修容易等.变速器或分动器输出轴与驱动桥输入轴之间普遍采用十字轴万向传动轴.在转向驱动桥中,多采用等速万向传动轴.当后驱动桥为独立的弹性,采用万向传动轴.关键词:球笼式;万向节;受力分析;应用中图分类号:U463.216.3 文献标识码:A 文章编号:1671-5780(2015)21-0138-021 球笼式等速万向节的润滑及密封技术现状卫视球笼式等速万向节都能可靠的正常工作,必须使其保持良好的润滑状态,否则就会造成金属元件的直接接触,加剧万向节原件的磨损或擦伤,降低其工作寿命。
因此对此种万向节的润滑、密封应给与足够的重视。
球笼式等速万向节所才用的润滑剂主要取决于转速和角度。
在转速髙达150〇r/inin时,使用一种优良的油脂,这种油脂能防锈。
若转速和角度都较大时,则使用润滑油。
同时,万向节的密封装置应包成润滑剂步泄漏。
常用筒式波纹型橡胶密封罩。
2 万向节结构与设计参数确定2.1 结构选择伸缩型球笼式万向节结构与一般球笼式相近,仅仅外滚道为直糟。
在传递转矩时,星形套与筒形壳可以沿轴向相对移动,故可省去其他万向传动装置的清动花键。
这不仅结构筒单,而且由于轴向相对移动是通过钢球沿内、外滚道滚动实现的,所以与清动花键相比,其滚动阻力小,传动效率髙。
这种万向节允许的工作最大夹角为20°。
RzeppaS球笼式万向节主要应用于转向驱动桥中,目前应用较少。
空间多万向节传动的转角差当量夹角计算分析摘要:传动轴由轴管、伸缩套和万向节组成,能够自动调节变速器与驱动桥之间距离,其中万向节的装配起到至关重要的作用,本文对汽车空间多万向节传动系万向节夹角的获取与计算进行分析,对万向节节点空间夹角及其复数表示方法进行分析。
关键词:万向节;传动轴;当量夹角;转角特性前言:汽车的变速箱到驱动桥之间的动力传递离不开万向传动轴的使用,目前对传动轴当量夹角的计算更多依赖假定轴线在同一平面的方式,但实际布置上常常存在偏差,因此需要引入转角差(转角特性)和夹角正负判定作为辅助计算,从而提高万向节当量夹角计算的准确性,实现任意相位传动轴传动系当量夹角的计算。
1 汽车空间多万向节传动系万向节夹角的获取1.1万向节夹角获取方式万向节也即万向接头,其结构和作用能够实现使被连接的零件之间的夹角在一定范围内得以改变,从而使传动轴运转灵活。
万向节通常安装在传动轴末端位置,连接传动轴与驱动桥、半轴等零件,实现变角度动力传递,可以帮助传动轴改变传动轴线,通常分为十字轴万向节与等速万向节两种,本文分析使用在汽车制造领域常见的十字轴万向节,对汽车传动系而言,可以通过增加基准参照的方式提高万向节夹角测量准确度。
为了计算万向节转角差与当量夹角,首先需要取得汽车中万向节的实际万向节传动系万向节夹角的详细数据。
将车辆的左侧面作为正立投影面来看,对传动轴不同位置的倾角使用倾角仪进行测量,利用传动轴主视图将各个轴线的倾角测量完成后计算出各个节点的夹角,在万向节夹角计算中根据传动轴实际安装条件来看应当取锐角。
将传动轴上的每一测量点的水平面作为水平投影面,使用车辆的左侧纵梁或右侧纵梁为基准测量传动轴的长度数据,取得每一万向节点到基准纵梁之间的距离。
从俯视角度能够较为清晰地看到基准纵梁的位置以及偏距的具体测量内容,且利用俯视图将各轴线夹角与轴线到纵梁的距离计算完成后可以计算轴线在水平面内的夹角,同样取锐角计算。
1.2夹角正负判定规则将万向节夹角计算的前期数据测量采集完毕后使用夹角正负判定规则对测量车辆的万向节夹角的垂直面夹角分量及水平面夹角分量进行符号判定,在车辆制造领域使用的夹角正负判定规则如下:车辆传动轴的零件分布表现为一个万向节连接两根轴,两根轴在万向节的额中心相交并自然形成钝角,从传动轴动力传递的角度将两根轴分别判断为主动轴和从动轴,而万向节节点处的夹角正负判断需要借助正交平面。
十字轴式单万向联轴器的运动分析]2[2.3.1单万向联轴节十字轴式万向联轴器的结构原理如(图2)所示,主、从动轴上的叉形件(轴叉)1、3与中间的十字轴2分别以铰链联接,当两轴有角位移时,轴叉1、3绕各自固定轴线回转,而十字轴则作空间运动。
(图.2)十字万向联轴器的结构简图 1,3——轴叉 2——十字轴当两轴的轴间角不等于零时,任一瞬时主动轴转角与从动轴转角如(图3)所示。
图.3 十字万向联轴器的传动关系图在垂直主动轴1的平面上投影,主动轴叉上A 点的轨迹为一实际大小的圆,从动轴叉上B 点的轨迹为一椭圆。
由于OB 垂直于OA ,因此,当主动轴叉转过角ϕ1,在投影面上0A 点转至'A 点,而0B 点转至'1B 点,'1'B O 与'1'A O 仍保持垂直关系,即1'1'0ϕ=∠B O B 。
而从动轴叉上B 点实际转角ϕ2,可将1OB 所在平面转过角α使与OA 所在平面重合,此时1OB ,成为''1OB ,''1B 点所对中心角''1'0B O B ∠即为从动轴转角2ϕ,由几何关系可得:2112tan /tan cos cos /tan tan ϕϕϕϕ==a a 或 (1)式中 α——两轴的轴间角1ϕ,2ϕ——主、从动轴的转角由上式可知主、从动轴的转角之比与轴间角α有关。
两轴的转角差Δϕ可用下式表示Δϕ=ϕ1-2ϕ=a acos tan 2sin tan 2arctan 1221+ϕϕ (2) 通常两轴间角α<15°,故可将上式改写成Δϕ=)2sin 4arctan(12ϕa (3) 当主动轴转角1ϕ=45°时,两轴的转角差达到最大值,近似地可用下式表示 Δ4/2max a =ϕ rad (4)由式(1)可得出主,从动轴之间的角速度关系式 11222cos sin 1cos ωϕωa a -= rad/s (5) 主,从动轴角速度比值与主动轴转角的关系见(图4)。
H022000000131传动轴可
更换件
序号零件名称
1法兰叉
2万向节总成
3万向节卡簧
4中间支撑总成
5防尘罩
6突缘叉
代号数量(每套传动备注
HWC6-A327-12/
HWJ-3966-002/
HWC6-A327-48更换一套万向节总成需要4个卡簧
HWC6-5121/
HWC6-492-72若更换中间支撑总成,建议同时更
HWC6-A3051/