第5单元 传动轴与万向节
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等速万向节周期寿命试验台垂直运动模块及PLC控制设计-毕业设计说明书.doc39页
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学号 1XXXXXXXXXX
毕 业 设 计（论 文）
等速万向节周期寿命试验台垂直运动模块及PLC控制设计
教 学 系：机 电 工 程 系
指导教师：赵 燕
专业班级：机制1082班
学生姓名：曾超
二零一二年五月
毕业设计 论文 任务书
学生姓名 曾超 专业班级 机制1082
指导教师 赵燕 工作单位 武汉理工大学
设计 论文 题目:
等速万向节周期寿命试验台垂直运动模块及PLC控制设计
设计（论文）主要内容：
1. 汽车等速万向节性能试验台主要由工件装夹及传送装置；扭矩、转速、压力、温度检测及其加载调节装置；万向节液压摆动装置等部分组成，其主要技术特征、动作顺序要求见附件；
2．对汽车等速万向节性能试验台组成部分及其主要技术特征进行分析；
3．分析汽车等速万向节性能试验台的垂直运动模块工作原理及动作顺序及其驱动、检测等部件的技术特征，完成以PLC为核心的电气自动控制系统设计。
要求完成的主要任务:
1．拟定以PLC为控制器核心的控制方案，使得垂直运动模块能完成上下20mm的运动作业（第3～4周）；
2．设计控制系统电气原理图（第5～7周）；
3．设计控制系统的硬件和软件（第8～10周）；
4．设计垂直运动模块的三维造型设计有一张以上的手工绘图全部设计必须提交电子文档
2.基本内容和设计方案：
设计的基本内容
等速万向节是把两个轴线不重合的轴连接起来，并使两轴以相同的角速度传递运动的机构。是轿车传动系统中的重要部件，其作用是将发动机的动力从变速器传递到汽车的驱动轮，满足轿车外端转角的要求；将发动机的动力平稳、可靠的传递给车轮；补偿轿车内端悬架的跳动。
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等速万向节的设计|21年​中​国​石​油​大​学​毕​业​论​文​,​从​工​厂​实​际​出​发​,​辅​以​理​论​计​算​、​阐​述
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用于全轮驱动的整体式齿轮等速万向节
来源：广搜网
公益为中国网民提供数字化信息
发布日期： 7:08:11
&&&&发明人：S.W. 克里克 E.S. 戴亚斯（摘要：本发明涉及用于全轮驱动的整体式齿轮等速万向节。传动装置将车辆传动/ 传递装置的主动齿轮连接到驱动一组车轮的传动轴，并且包括被动齿轮，该被动齿轮轴颈安装用于在外壳上转动并且具有与设在主动齿轮上的齿啮合的齿。该被动齿轮具有轴向延伸的圆柱形中心孔。附接到传动轴的轭具有延伸到该被动齿轮中心孔内的轴。环形内圈具有环绕该轭的中心孔、和外表面。设在内圈中心孔和轭上的配合花键联接内圈和轭用以转动。多个球位于内圈的外表面和被动齿轮的中心孔之间，每个球都坐落在设置在内圈外表面上的纵向延伸的第一凹槽内和设置在被动齿轮的中心孔上的纵向延伸的第二凹槽内。这些球在被动齿轮和内圈之间传递旋转扭矩并在第一和第二凹槽内轴向滚动以允许轭在被动齿轮和传动轴的高速转动期间在中心孔内的运动。(30)优先权数据）
轴，该组合包括：被动齿轮，轴颈地安装用于在外壳上转动并且具有与设在主动齿轮上的齿啮合的齿，所述被动齿轮具有轴向延伸的圆柱形中心孔；轭，附接到传动轴并且具有延伸到该被动齿轮的中心孔中的轴；环形内圈，具有环绕该轭的中心孔、和外表面；配合的花键，设在该内圈和该轭上以将该内圈和该轭被联接用以转动；和多个球，位于该内圈的外表面和该被动齿轮的中心孔之间，每个球都坐落在设在内圈外表面上的纵向延伸的第一凹槽和设在被动齿轮的中心孔上的纵向延伸的第二凹槽内，所述球在该被动齿轮和该内圈之间传递旋转扭矩以及所述球还在第一和第二凹槽内轴向地滚动以允许在被动齿轮和传动轴的高速转动期间该轭在中心孔内的运动。2. 如权利要求1 的传动装置，其特征在于，进一步包括所述花键安装内圈用于在该轭上的轴向滑动运动，以及挡圈在该轭和该内圈之间动作以便保持该内圈防止其在该轭上的轴向滑动。3. 如权利要求1 的传动装置，其特征在于设在内圈外表面上的所述第一凹槽是弯曲的。4. 如权利要求1 的传动装置，其特征在于设在被动齿轮的中心孔上的所述第二凹槽是直线的而没有弯曲。5. 如权利要求1 的传动装置，其特征在于该被动齿轮具有开口端和封闭该开口端的端盖。6. 如权利要求1 的传动装置，其特征在于进一步包括在该轭和该被动齿轮之间起作用的密封件。7. 如权利要求6 的传动装置，其特征在于，该密封件是卷动隔膜密封件并且具有安装在该被动齿轮上的外部部分和安装在该轭上的内部部分。8. 一种传动装置，用于将车辆传动/ 传递装置的主动齿轮连接到驱动一组车轮的传动轴，该组合包括：被动齿轮，轴颈地安装用于在外壳上转动并且具有与设在主动齿轮上的齿啮合的齿，所述被动齿轮具有轴向延伸的圆柱形中心孔和多个轴向延伸的直线槽；轭，附接到传动轴并且具有延伸到该被动齿轮的中心孔中的轴；环形内圈，具有环绕该轭的中心孔、和外表面，所述外表面具有多个轴向延伸的弯曲槽；配合的花键，设在该内圈和该轭上以将该内圈和该轭被联接用以转动，并且该内圈能在该轭上轴向滑动；挡圈，在该轭和该内圈之间动作以保持该内圈防止其在该轭上的轴向滑动；和多个球，位于该内圈的外表面和该被动齿轮的中心孔之间，每个球都坐落在该内圈的弯曲槽和该被动齿轮的直线槽内，使得多个球在该被动齿轮和该内圈之间传递旋转扭矩并且所述球还在第一和第二凹槽内轴向滚动以允许在被动齿轮和传动轴的高速转动期间该轭在中心孔内的运动。9. 如权利要求8 的传动装置，其特征在于该被动齿轮具有开口端和封闭该开口端的端盖。10. 一种传动装置，用于将车辆传动/ 传递装置的主动齿轮连接到驱动一组车轮的传动轴，该组合包括：被动齿轮，轴颈地安装用于在外壳上转动并且具有与设在主动齿轮上的齿啮合的齿，所述被动齿轮具有轴向延伸的圆柱形中心孔和多个位于该中心孔内轴向延伸的直线槽；轭，附接到传动轴并且具有延伸到该被动齿轮的中心孔中的轴；环形内圈，具有环绕该轭的中心孔、和外表面，所述外表面具有多个轴向延伸的弯曲槽；配合的花键，设在该内圈和该轭上以将该内圈和该轭被联接用以转动，并且该内圈能在该轭上轴向滑动；挡圈，在该轭和该内圈之间动作以保持该内圈防止其在该轭上的轴向滑动；和多个球，位于该内圈的外表面和该被动齿轮的中心孔之间，每个球都坐落在该内圈的弯曲槽和该被动齿轮的直线槽内，使得多个球在该被动齿轮和该内圈之间传递旋转扭矩并且所述球还在第一和第二凹槽内轴向滚动以允许在被动齿轮和传动轴的高速转动期间该轭在中心孔内的运动；端盖，封闭该被动齿轮的中心孔的一端；和密封中心孔的另一端的卷动隔膜密封件，所述密封件具有安装在该被动齿轮上的外部部分和安装在该轭上的内部部分。用于全轮驱动的整体式齿轮等速万向节[0001] 本发明涉及一种机动车的全轮驱动系统，更具体地涉及一种整合到齿轮中的等速传动轴万向节。背景技术[0002] 已知的是通过等速万向节连接旋转部件，等速万向节适应一个旋转部件相对于另一个的错位或运动。这种等速万向节通常包括附接于其中一个旋转件的内圈和附接于另一个旋转件的外圈。[0003] 希望提供一种在全轮驱动系统中的等速传动轴万向节，其将外圈整合到齿轮中从而获得制造的节省和改善性能。发明内容[0004] 传动装置将车辆传动装置/ 传递装置的主动齿轮连接到驱动一组车轮的传动轴上，并且包括被动齿轮，该被动齿轮轴颈安装在外壳上以便旋转并且具有与设在主动齿轮上的齿相啮合的齿。被动齿轮具有轴向延伸的圆柱形中心孔。附接到传动轴上的轭具有伸入被动齿轮中心孔中的轴。环形内圈具有环绕轭的中心孔和外表面。设在内圈中心孔和轭上的配合花键联接内圈和轭用以转动。多个球位于内圈的外表面和被动齿轮的中心孔之间，每个球都坐落在设置于内圈外表面上的纵向延伸的第一凹槽内和设置于被动齿轮中心孔上的纵向延伸的第二凹槽内。这些球在被动齿轮和内圈之间传递旋转扭矩并在第一和第二凹槽内轴向滚动以允许轭在被动齿轮和传动轴的高速转动期间在中心孔内的运动。[0005] 本发明提供以下技术方案：方案1. 一种传动装置，用于将车辆传动/ 传递装置的主动齿轮连接到驱动一组车轮的传动轴，该组合包括：被动齿轮，轴颈地安装用于在外壳上转动并且具有与设在主动齿轮上的齿啮合的齿，所述被动齿轮具有轴向延伸的圆柱形中心孔；轭，附接到传动轴并且具有延伸到该被动齿轮的中心孔中的轴；环形内圈，具有环绕该轭的中心孔、和外表面；配合的花键，设在该内圈和该轭上以将该内圈和该轭被联接用以转动；和多个球，位于该内圈的外表面和该被动齿轮的中心孔之间，每个球都坐落在设在内圈外表面上的纵向延伸的第一凹槽和设在被动齿轮的中心孔上的纵向延伸的第二凹槽内，所述球在该被动齿轮和该内圈之间传递旋转扭矩以及所述球还在第一和第二凹槽内轴向地滚动以允许在被动齿轮和传动轴的高速转动期间该轭在中心孔内的运动。[0006] 方案2. 如方案1 的传动装置，其特征在于，进一步包括所述花键安装内圈用于在该轭上的轴向滑动运动，以及挡圈在该轭和该内圈之间动作以便保持该内圈防止其在该轭上的轴向滑动。[0007] 方案3. 如方案1 的传动装置，其特征在于设在内圈外表面上的所述第一凹槽是弯曲的。[0008] 方案4. 如方案1 的传动装置，其特征在于设在被动齿轮的中心孔上的所述第二凹槽是直线的而没有弯曲。[0009] 方案5. 如方案1 的传动装置，其特征在于该被动齿轮具有开口端和封闭该开口端的端盖。[0010] 方案6. 如方案1 的传动装置，其特征在于进一步包括在该轭和该被动齿轮之间起作用的密封件。[0011] 方案7. 如方案6 的传动装置，其特征在于，该密封件是卷动隔膜密封件并且具有安装在该被动齿轮上的外部部分和安装在该轭上的内部部分。[0012] 方案8. 一种传动装置，用于将车辆传动/ 传递装置的主动齿轮连接到驱动一组车轮的传动轴，该组合包括：被动齿轮，轴颈地安装用于在外壳上转动并且具有与设在主动齿轮上的齿啮合的齿，所述被动齿轮具有轴向延伸的圆柱形中心孔和多个轴向延伸的直线槽；轭，附接到传动轴并且具有延伸到该被动齿轮的中心孔中的轴；环形内圈，具有环绕该轭的中心孔、和外表面，所述外表面具有多个轴向延伸的弯曲槽；配合的花键，设在该内圈和该轭上以将该内圈和该轭被联接用以转动，并且该内圈能在该轭上轴向滑动；挡圈，在该轭和该内圈之间动作以保持该内圈防止其在该轭上的轴向滑动；和多个球，位于该内圈的外表面和该被动齿轮的中心孔之间，每个球都坐落在该内圈的弯曲槽和该被动齿轮的直线槽内，使得多个球在该被动齿轮和该内圈之间传递旋转扭矩并且所述球还在第一和第二凹槽内轴向滚动以允许在被动齿轮和传动轴的高速转动期间该轭在中心孔内的运动。[0013] 方案9. 如方案8 的传动装置，其特征在于该被动齿轮具有开口端和封闭该开口端的端盖。[0014] 方案10. 如方案8 的传动装置，其特征在于进一步包括在该轭和该被动齿轮之间起作用的密封件。[0015] 方案11. 如方案10 的传动装置，其特征在于，该密封件是卷动隔膜密封件并且具有安装在该被动齿轮上的外部部分和安装在该轭上的内部部分。[0016] 方案12. 一种传动装置，用于将车辆传动/ 传递装置的主动齿轮连接到驱动一组车轮的传动轴，该组合包括：被动齿轮，轴颈地安装用于在外壳上转动并且具有与设在主动齿轮上的齿啮合的齿，所述被动齿轮具有轴向延伸的圆柱形中心孔和多个位于该中心孔内轴向延伸的直线槽；轭，附接到传动轴并且具有延伸到该被动齿轮的中心孔中的轴；环形内圈，具有环绕该轭的中心孔、和外表面，所述外表面具有多个轴向延伸的弯曲槽；配合的花键，设在该内圈和该轭上以将该内圈和该轭被联接用以转动，并且该内圈能在该轭上轴向滑动；挡圈，在该轭和该内圈之间动作以保持该内圈防止其在该轭上的轴向滑动；和多个球，位于该内圈的外表面和该被动齿轮的中心孔之间，每个球都坐落在该内圈的弯曲槽和该被动齿轮的直线槽内，使得多个球在该被动齿轮和该内圈之间传递旋转扭矩并且所述球还在第一和第二凹槽内轴向滚动以允许在被动齿轮和传动轴的高速转动期间该轭在中心孔内的运动；端盖，封闭该被动齿轮的中心孔的一端；和密封中心孔的另一端的卷动隔膜密封件，所述密封件具有安装在该被动齿轮上的外部部分和安装在该轭上的内部部分。[0017] 根据接下来给出的详细说明，本发明应用的其他领域将变得显而易见。应当理解，虽然显示出本发明的示例性实施例，但详细说明和特定实施例仅仅用于说明的目的而未限制本发明的范围。附图说明[0018] 根据详细说明和附图，将会更充分地理解本发明，其中：图1 是平面图，示出通过等速万向节连接到传动轴上的车辆传动/ 传递装置。[0019] 图2 是图1 中标记为2 的区域的放大图。[0020] 图3 是图1 中沿箭头3-3 方向截取的横截面视图。具体实施方式[0021] 特定示例实施例的下述描述在本质上仅仅是示例性的而未打算限制本发明、其应用或用途。[0022] 参考图1，为机动车提供全轮驱动系统。总的用10 标示的车辆传动/ 传递装置由未示出的车辆发动机驱动。驱动轴16 从传动/ 传递装置10 延伸到驱动后轮20 和22 的后差速器18。传动轴26 延伸到驱动前轮30 和32 的前差速器28。[0023] 等速万向节机构设置用来将传动轴26 连接到传动/ 传递装置10。如图1 所见，传动/ 传递装置10 具有通过滚柱轴承组件36 和38 轴颈安装用以转动的主动齿轮34。被动齿轮44 通过滚柱轴承组件48 和50 轴颈安装用于在外壳46 内转动。主动齿轮34 具有与被动齿轮44 的齿56 啮合的齿54，如图1 和3 所见。因此，主动齿轮34 的转动将带动被动齿轮44 转动。[0024] 正如图1 中最佳可见，被动齿轮44 包括带有齿56 的中心部分58、通过滚柱轴承组件48 安装在外壳46 上的前轮毂部分62、和通过滚柱轴承组件50 安装在外壳46 上的后轮毂部分64。被动齿轮44 具有中心孔68，该中心孔68 轴向地延伸通过被动齿轮44 的中心，包括其中心部分58、前轮毂部分62 和后轮毂部分64。中心孔68 在被动齿轮的转动中心处具有轴线70。[0025] 轭72 附接到传动轴26 上并在被动齿轮44 的中心孔68 内部延伸。尤其是，如图1所见，轭72 具有轮毂端部74，该轮毂端部延伸到传动轴26 的端部内并在焊点75 处焊接至传动轴26。与轮毂端部74 相对的，轭具有轴端76，轴端76 带有形成在其上的花键78。环形的内圈80 环绕轭72 的轴端76 并且具有与轭72 的花键78 啮合的花键82。这样，花键78 和82 的啮合使内圈80 在轭72 上滑动。最佳可见于图2 中的开口式挡圈84 坐落在分别设在轭72 和内圈80 上的凹部85 和86 内以将内圈80 保持在轴72 上的某一位置处，同时花键78 和82 将内圈80 锁定到轭72 上以便与其一起转动。[0026] 如图1 和3 所见，多个球88 位于内圈80 和被动齿轮44 之间。尤其是，最佳如图3所见，内圈80 具有在其外表面94 上轴向延伸的弯曲槽92 以使每一个球88 就座并保持住每一个球88。此外，被动齿轮44 的中心孔68 具有纵向延伸槽98，该槽在被动齿轮44 内部轴向延伸以使相应的球88 就座并保持住相应的球88。被动齿轮44 的这些槽98 是直线型的，也就是说，槽98 沿着槽98 的长度都距中心孔68 的轴线同样的距离。另外，球88 通过环形形状的保持架102 保持住并相对于彼此精确间隔开，该保持架在其中具有用于容纳球88 的开口104。[0027] 在万向节装配期间，使内圈80 通过挡圈84 保持在其上并且使球88 通过保持架102 固定就位的轭72 将被滑入被动齿轮44 的中心孔68 内。然后，冲压金属结构的端盖108被压到适当位置以密封中心孔68 的端部。卷动隔膜密封件110 设在轭72 和被动齿轮44的前轮毂62 之间。密封件110 具有通过挡盖114 附接到前轮毂62 上的内部部分112 和通过夹具116 附接到轭72 上的外部部分115。[0028] 在工作中，因为齿54 和56 相互啮合，主动齿轮44 由传动/ 传递装置驱动的转动将转动被动齿轮44。因为球88 被保持在被动齿轮44 的槽98 内，被动齿轮44 的转动将转动球88。因为球被保持在内圈80 的弯曲槽92 内，球88 的转动将转动内圈80。因为花键78 和82 将内圈80 锁定到轭72 上，内圈80 的转动将转动轭72 并向前差速器28 提供动力。[0029] 传动/ 传递装置10 通过柔顺的橡胶软垫安装到车身上并在车辆运行期间稍微相对于车身摇摆和振动，特别是在发动机和传动/ 传递装置承受扭矩时。虽然前差速器固定地安装在车身上，但是由于路况车身本身也经受少许挠曲。因此，将使轭72 稍微如图1 所示地左右颠簸。轭72 的这种颠簸将通过球88 在槽98 内沿被动齿轮44 的轴向地滑动而被允许。另外，这种动作和挠曲可引起轭72 在被动齿轮44 内的少许旋转运动或扭曲。可通过球88 在槽98 中移动的能力以及如下事实适应轭72 的这种旋转运动或扭曲，该事实为弯曲槽92 的弯曲形状会在球88 上保持恒力使得不会在球88、被动齿轮44 和内圈80 之间出现松弛。[0030] 由此可见，本发明提供一种新的、改进的等速万向节，用于将车辆传动/ 传递装置连接到传动轴，将动力传递到前差速器。可以理解的是，上述附图和说明书的上述内容是本发明的示例，可以进行变化。例如，虽然在附图中图示了8 个球，也可采用任何数目的球。
发明人：S.W. 克里克 E.S. 戴亚斯
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