萬向傳動(dòng)軸說明書

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1、 汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 題目：重型載貨汽車萬向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì) 姓名： 學(xué)號(hào)：201124225 同組者： 專業(yè)班級(jí)：11級(jí)車輛工程1班 指導(dǎo)教師：李淑玉 推薦精選 商用汽車萬向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì) 摘要 萬向傳動(dòng)軸在汽車上應(yīng)用比較廣泛。發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪或全輪驅(qū)動(dòng)汽車行駛時(shí)，由于懸架不斷變形，變速器或分動(dòng)器的輸出軸與驅(qū)動(dòng)橋輸入軸軸線之間的相對位置經(jīng)常變化，因而普遍采用可伸縮的十字軸萬向傳動(dòng)軸。本設(shè)計(jì)注重實(shí)際應(yīng)用，考慮整車的總體布置，改進(jìn)了設(shè)計(jì)方法，力求整車結(jié)構(gòu)及性能更為合理。傳動(dòng)軸是由軸管、萬向節(jié)、伸縮花鍵等組成。伸縮套能自

2、動(dòng)調(diào)節(jié)變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間距離的變化；萬向節(jié)是保證變速器輸出軸與驅(qū)動(dòng)橋輸入軸兩軸線夾角發(fā)生變化時(shí)實(shí)現(xiàn)兩軸的動(dòng)力傳輸；萬向節(jié)由十字軸、十字軸承和凸緣叉等組成。傳動(dòng)軸的布置直接影響十字軸萬向節(jié)、主減速器的使用壽命，對汽車的振動(dòng)噪聲也有很大影響。在傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)中，主要考慮傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速，計(jì)算傳動(dòng)軸的花鍵軸和軸管的尺寸，并校核其扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和臨界轉(zhuǎn)速，確定出合適的安全系數(shù)，合理優(yōu)化軸與軸之間的角度。 目 錄 一、 概述……………………………………………………………04 二、 貨車原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求……………………………………05 三、 萬向節(jié)結(jié)構(gòu)方案的分析與選擇…………………………

3、……06 四、 萬向傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和受力分析…………………………………08 五、 萬向節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………11 六、 傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………17 七、參考文獻(xiàn)…………………………………………………………20 推薦精選 推薦精選 概述 汽車上的萬向傳動(dòng)軸一般是由萬向節(jié)、軸管及其伸縮花鍵等組成。主要是用于在工作過程中相對位置不斷變化的兩根軸間傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 在動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車上，由于工作時(shí)懸架變形，驅(qū)動(dòng)橋主減速器輸入軸與變速器輸出軸間經(jīng)

4、常有相對運(yùn)動(dòng)，普遍采用萬向節(jié)傳動(dòng)（圖1—1a、b）。當(dāng)驅(qū)動(dòng)橋與變速器之間相距較遠(yuǎn)，使得傳動(dòng)軸的長度超過1.5m時(shí)，為提高傳動(dòng)軸的臨界速度以及總布置上的考慮，常將傳動(dòng)軸斷開成兩段或三段，萬向節(jié)用三個(gè)或四個(gè)。此時(shí)，必須在中間傳動(dòng)軸上加設(shè)中間支承。 在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中，由于驅(qū)動(dòng)橋又是轉(zhuǎn)向輪，左右半軸間的夾角隨行駛需要而變，這是多采用球叉式和球籠式等速萬向節(jié)傳動(dòng)（圖1—1c）。當(dāng)后驅(qū)動(dòng)橋?yàn)楠?dú)立懸架結(jié)構(gòu)時(shí)也必須采用萬向節(jié)傳動(dòng)（圖1—1d）。 萬向節(jié)按扭轉(zhuǎn)方向是否有明星的彈性，可分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)兩類。剛性萬向節(jié)又可分為不等速萬向節(jié)（常用的為普通十字軸式），等速萬向節(jié)（球叉式、球籠式等），

5、準(zhǔn)等速萬向節(jié)（雙聯(lián)式、凸塊式、三肖軸式等）。 萬向節(jié)傳動(dòng)應(yīng)保證所連接兩軸的相對位置在預(yù)計(jì)范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，能可靠地傳遞動(dòng)力，保證所連接兩軸盡可能同步運(yùn)轉(zhuǎn)，由于萬向節(jié)夾角而產(chǎn)生的附加載荷、振動(dòng)和噪聲應(yīng)在允許范圍內(nèi)。 推薦精選 萬向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下基本要求： 1）、保證所連接的兩軸相對位置在預(yù)計(jì)范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，能可靠地傳遞動(dòng)力。 2）、保證所連接兩軸盡可能等速運(yùn)轉(zhuǎn)；由萬向節(jié)夾角而產(chǎn)生的附加載荷、振動(dòng)和噪聲應(yīng)在允許的范圍內(nèi)，在使用車速范圍內(nèi)不應(yīng)產(chǎn)生共振現(xiàn)象。 3）、傳動(dòng)效率高，使用壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，維修容易等。 二、貨車原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)內(nèi)容 2.1原始數(shù)據(jù) 最

6、大總質(zhì)量：28000kg 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出扭矩：Tmax=1050N·m（n=1400r/min）； 軸距：1950+4550+1350mm； 輪胎選取：11.00R20 ， 空載直徑：1090mm、滿載半徑：520mm 變速器傳動(dòng)比: i0=8.626 、i1=12.961、 i10=1 2.2設(shè)計(jì)要求： 1．查閱資料、調(diào)查研究、制定設(shè)計(jì)原則 2．根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)(發(fā)動(dòng)機(jī)最大力矩和使用工況)及總布置圖，選擇萬向傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)型式及主要特性參數(shù)，設(shè)計(jì)出一套完整的萬向傳動(dòng)軸，設(shè)計(jì)過程中要進(jìn)行必要的計(jì)算與校核。 3．萬向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)和主要技術(shù)參數(shù)的確定 推薦精選 （1）萬向節(jié)

7、設(shè)計(jì)計(jì)算 （2）傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)計(jì)算 （3）完成空載和滿載情況下，傳動(dòng)軸長度與傳動(dòng)夾角變化的校核 4．繪制萬向傳動(dòng)軸裝配圖及主要零部件的零件圖 三、萬向節(jié)結(jié)構(gòu)方案的分析與選擇 3.1、十字軸式萬向節(jié) 普通的十字軸式萬向節(jié)主要由主動(dòng)叉、從動(dòng)叉、十字軸、滾針軸承及其軸向定位件和橡膠密封件等組成。 目前常見的滾針軸承軸向定位方式有蓋板式(圖3—1a、b)、卡環(huán)式(圖3—1c、d)、瓦蓋固定式(圖3—1e)和塑料環(huán)定位式(圖3—1f)等。蓋板式軸承軸向定位方式的一般結(jié)構(gòu)(圖3—1a)是用螺栓1和蓋板3將套筒5固定在萬向節(jié)叉4上，并用鎖片2將螺栓鎖緊。它工作可靠、拆裝方便，但零件數(shù)目較多

8、。有時(shí)將彈性蓋板6點(diǎn)焊于軸承座7底部(圖3—1b)，裝配后，彈性蓋板對軸承座底部有一定的預(yù)壓力，以免高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由于離心力作用，在十字軸端面與軸承座底之間出現(xiàn)間隙而引起十字軸軸向竄動(dòng)，從而避免了由于這種竄動(dòng)造成的傳動(dòng)軸動(dòng)平衡狀態(tài)的破壞?？ōh(huán)式可分為外卡式(圖 3—1c)和內(nèi)卡式(圖3—1d)兩種。它們具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、零件少和質(zhì)量小的優(yōu)點(diǎn)。瓦蓋固定式結(jié)構(gòu)(圖4—1e)中的萬向節(jié)叉與十字軸軸頸配合的圓孔不是一個(gè)整體，而是分成 兩半用螺釘聯(lián)接起來。這種結(jié)構(gòu)具有拆裝方便、使用可靠的優(yōu)點(diǎn)，但加工工藝較復(fù)雜。塑料環(huán)定位結(jié)構(gòu)(圖 推薦精選 3—1f)是在軸承碗外圓和萬向節(jié)叉的軸承孔中部開一環(huán)形

9、槽，當(dāng)滾針軸承動(dòng) 配合裝入萬向節(jié)叉到正確位置時(shí)，將塑料經(jīng)萬向節(jié)叉上的小孔壓注到環(huán)槽中，待萬向節(jié)叉上另一與環(huán)槽垂直的小孔有塑料溢出時(shí)，表明塑料已充滿環(huán)槽。這種結(jié)構(gòu)軸向定位可靠，十字軸軸向竄動(dòng)小，但拆裝不方便。為了防止十字軸軸向竄動(dòng)和發(fā)熱，保證在任何工況下十字軸的端隙始終為零，有的結(jié)構(gòu)在十字軸軸端與軸承碗之間加裝端面止推滾針或滾柱軸承。 滾針軸承的潤滑和密封好壞直接影響著十字軸萬向節(jié)的使用壽命。毛氈油封由于漏油多，防塵、防水效果差，在加注潤滑油時(shí)，在個(gè)別滾針軸承中可能出現(xiàn)空氣阻塞而造成缺油，已不能滿足越來越高的使用要求。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的雙刃口復(fù)合油封(圖3—2a)，其中反裝的單刃口橡膠油封用作徑向密

10、封，另一雙刃口橡膠油封用作端面密封。當(dāng)向十字軸內(nèi)腔注入潤滑油時(shí)，陳油、磨損產(chǎn)物及多余的潤滑油便從橡膠油封內(nèi)圓表面與十字軸軸頸接觸處溢出，不需安裝安全閥，防塵、防水效果良好。在灰塵較多的條件下使用時(shí)，萬向節(jié)壽命可顯著提高。圖3—2b為一轎車上采用的多刃口油封，安裝在無潤滑油流通系統(tǒng)且一次潤滑的萬向節(jié)上。 十字軸萬向節(jié)結(jié)構(gòu)簡單，強(qiáng)度高，耐久性好，傳動(dòng)效率高，生產(chǎn)成本低。但所連接的兩軸夾角不宜過大，當(dāng)夾角由4°增至16°時(shí)，十字軸萬向節(jié)滾針軸承壽命約下降至原來的1／4。 3.2 準(zhǔn)等速萬向節(jié) 雙聯(lián)式萬向節(jié)是由兩個(gè)十字軸萬向節(jié)組合而成。為了保證兩萬向節(jié)連接的軸工作轉(zhuǎn)速趨于相等，可設(shè)有分度機(jī)構(gòu)。

11、偏心十字軸雙聯(lián)式萬向節(jié)取消了分度機(jī)構(gòu)，也可確保輸出軸與輸入軸接近等速。五分度桿的雙聯(lián)式萬向節(jié)，在軍用越野車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中用得 相當(dāng)廣泛。此時(shí)采用主銷中心偏離萬向節(jié)中心1.0～3.5mm的方法，使兩萬向節(jié)的工作轉(zhuǎn)速接近相等。雙聯(lián)式萬向節(jié)的主要優(yōu)點(diǎn)是允許兩軸間的夾角較大(一般可達(dá)50° 推薦精選 ，偏心十字軸雙聯(lián)式萬向節(jié)可達(dá)60°)，軸承密封性好，效率高，工作可靠，制造方便。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，外形尺寸較大，零件數(shù)目較多。當(dāng)應(yīng)用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋時(shí)，由于雙聯(lián)式萬向節(jié)軸向尺寸較大，為使主銷軸線的延長線與地面交點(diǎn)到輪胎的接地印跡中心偏離不大，就必須用較大的主 銷內(nèi)傾角。 綜上考慮成本、傳遞轉(zhuǎn)矩的大小

12、以及等速要求等，故選擇十字軸萬向節(jié)。此外，由于傳動(dòng)軸長度超過1.5m，從總布置上考慮，選擇三根傳動(dòng)軸，萬向節(jié)用四個(gè)，而在傳動(dòng)軸上需加設(shè)中間支承了。 四、萬向節(jié)傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和受力分析 4.1、單十字軸萬向節(jié)傳動(dòng) 當(dāng)十字軸萬向節(jié)的主、從動(dòng)軸之間的夾角為時(shí)，主、從動(dòng)軸的角速度、之間存在如下關(guān)系 式中，1為主動(dòng)叉轉(zhuǎn)角。 由于是周期為2的周期函數(shù)，所以也為同周期的周期函數(shù)。如果保持不變，則每周變化兩次。因此主動(dòng)軸以等速動(dòng)時(shí)，從動(dòng)軸時(shí)快時(shí)慢，此即普通十字軸傳動(dòng)的不等速性。 十字軸萬向節(jié)傳動(dòng)的不等速性可用轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù)K表示

13、 普通十字軸萬向節(jié)的主動(dòng)軸和從動(dòng)軸轉(zhuǎn)角間的關(guān)系式為 式中， 1為主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角，2為傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)角，為主動(dòng)軸與從動(dòng)軸之間的夾角。該式表示普通萬向節(jié)傳動(dòng)的輸入軸和輸出軸的轉(zhuǎn)角隨兩軸夾角的變化關(guān)系。（如圖） 附加彎曲力偶矩的分析 推薦精選 當(dāng)主動(dòng)叉處于1=0和位置時(shí)（圖a），由于作用在十字軸軸線平面上，故必為零；而的作用平面與十字軸不共平面，必有存在，且矢量垂直矢量，合矢量指向十字軸平面的法線方向，與大小相等，方向相反。這樣，從動(dòng)叉上的附加彎矩=。當(dāng)主動(dòng)叉處于1=/2和3/2位置時(shí)（圖b），同理可知為零，主動(dòng)叉上的附加彎矩=。

14、4.2、雙十字軸萬向節(jié)傳動(dòng) 當(dāng)輸入與輸出軸之間存在夾角時(shí)，單個(gè)十字軸萬向節(jié)的輸出軸相對輸入軸是不等速旋轉(zhuǎn)的。為使處于同一平面的輸出軸與輸入軸等速旋轉(zhuǎn)，可采用雙萬向節(jié)傳動(dòng)，但必須保證與傳動(dòng)軸相連的兩萬向節(jié)叉布置在同一平面內(nèi)，且使兩萬向節(jié)夾角1和2相等（圖a、c）。 當(dāng)輸入軸與輸出軸平行時(shí)，直接連接傳動(dòng)軸的兩萬向節(jié)叉所受的附加彎矩彼此平衡，傳動(dòng)軸發(fā)生如圖4-2b 中雙點(diǎn)劃線所示的彈性彎曲，從而引起傳動(dòng)軸的彎曲振動(dòng)。當(dāng)輸入軸與輸出軸的軸線相交時(shí)（圖4-2c），傳動(dòng)軸兩端萬向節(jié)叉上所受的附加彎矩方向相同，不能彼此平衡，傳動(dòng)軸發(fā)生如圖4-2d 中雙點(diǎn)劃線的彈性彎曲，因此對兩端的十

15、字軸產(chǎn)生大小相等、方向相反的徑向力。此力作用在滾針軸承碗的底部，并在輸入軸與輸出軸的支承上引起反力。 推薦精選 4.3、多十字軸萬向節(jié)傳動(dòng) 多萬向節(jié)傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析是建立在單十字軸萬向節(jié)運(yùn)動(dòng)分析的基礎(chǔ)上的。下面分析三萬向節(jié)的等速條件（如圖）。 多萬向節(jié)傳動(dòng)的從動(dòng)叉相對主動(dòng)叉的轉(zhuǎn)角差的計(jì)算公式與單萬向節(jié)相似，可寫成 式中，為多萬向節(jié)傳動(dòng)的當(dāng)量夾角；為主動(dòng)叉的初相位角；為主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角。 假如多萬向節(jié)傳動(dòng)的各軸軸線均在同一平面，且各傳動(dòng)軸兩端萬向節(jié)叉平面之間的夾角為零或/2，則當(dāng)量夾角為 式中的正負(fù)號(hào)確定：當(dāng)?shù)谝蝗f向節(jié)的主動(dòng)叉處在各軸軸線所在的平面內(nèi)，在其余的

16、萬向節(jié)中，如果其主動(dòng)叉平面與此平面重合定義為正，與此平面垂直定義為負(fù)。 為使多萬向節(jié)傳動(dòng)輸出軸與輸入軸等速，應(yīng)使=0。 萬向節(jié)傳動(dòng)輸出軸與輸入軸的轉(zhuǎn)角差會(huì)引起動(dòng)力總成支承和懸架彈性元件的振動(dòng)，還能引起與輸出軸相連齒輪的沖擊和噪聲及駕駛室內(nèi)的諧振噪聲。因此在設(shè)計(jì)多萬向節(jié)傳動(dòng)時(shí)，總是希望其當(dāng)量夾角盡可能小。一般設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使空載和滿載工況下的不大于。另外，對多萬向節(jié)傳動(dòng)輸出軸的角加速度幅值 推薦精選 應(yīng)加以限制。對于乘用車，；對于商用車，。 表一 各種轉(zhuǎn)速下推薦采用的最大夾角值 傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 （r/min） 6000 4500 3500 3000 250

17、0 2000 1500 夾角 （。） 3 4 5 6 7 9 12 表二 傳動(dòng)軸長度、夾角及安全工作轉(zhuǎn)速的關(guān)系 傳動(dòng)軸長度（mm） 0——1140 1140——1520 1520——1830 夾角（。） 0——6 0——6 0——6 6 安全工作轉(zhuǎn)速（r/min） 0.90 0.85 0.80 0.65 五、萬向節(jié)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5.1、萬向傳動(dòng)軸的計(jì)算載荷 萬向傳動(dòng)軸因布置位置不同，計(jì)算載荷也不同。計(jì)算方法主要有三種，見表三。 表三 萬向傳動(dòng)軸計(jì)算載

18、荷 （NM） 位置 計(jì)算方法 用于變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間 用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和一擋傳動(dòng)比確定 按驅(qū)動(dòng)輪打滑來確定 按日常平均使用轉(zhuǎn)矩來確定 表中各計(jì)算式中，為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N.M）；n為計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，取法見表四；i1為變速器一擋傳動(dòng)比；為發(fā)動(dòng)機(jī)到萬向節(jié)傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)效率； k為液力變矩器變矩系數(shù)，k=［（k0-1）/2］+1，k0為最大變矩系數(shù)；G2為滿載狀態(tài)下一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋上的靜載荷（N）；m2ˊ為汽車最大加速度時(shí)的后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，乘用車：m2ˊ=1.2-1.4，商用車：m2ˊ

19、 =1.1—1.2；為輪胎與路面間的附著系數(shù)，對于安裝一般輪胎的公路用汽車，在良好的混凝土或?yàn)r青路上，可取0.85，對于安裝防側(cè)滑輪胎的乘用車，可取1.25，對于越野車，可取1；為車輪滾動(dòng)半徑（m）；i0為主減速器傳動(dòng)比；為主減速器從動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)比； 推薦精選 m為主減速器主動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)效率；G1為滿載狀態(tài)下轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋上的靜載荷（N）；為汽車最大加速度時(shí)的前軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，乘用車：=0.80-0.85，商用車：=0.75-0.90；Ft為日常汽車行駛的平均牽引力（N）；if為分動(dòng)器傳動(dòng)比，取法見表四；=3，性能系數(shù)=0的汽車： =1，>0的汽車： =2。性能系數(shù)由下

20、式計(jì)算 當(dāng) <16時(shí) 當(dāng) ≥16時(shí) 表四 n與if選取表 車型 高擋傳動(dòng)比低擋傳動(dòng)比的關(guān)系 if n 4x4 >/2 1 /3 2 /2

21、 Tss1= G2 m’2φrr/ i0imηm 推薦精選 已知汽車有關(guān)參數(shù)如下： 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩=1050Nm 驅(qū)動(dòng)橋數(shù)n=2， 發(fā)動(dòng)機(jī)到萬向傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)效率η=0.95， 液力變矩器變矩系數(shù)k=1 滿載狀態(tài)下一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋上的靜載荷G2=28000*0.3*9.8=82320N, 發(fā)動(dòng)機(jī)最大加速度的后軸轉(zhuǎn)移系數(shù)m’2=1.2， 輪胎與路面間的附著系數(shù)φ=0.85， 車輪滾動(dòng)半徑rr=0.52m, 主減速器從動(dòng)齒輪到車輪之間傳動(dòng)比im=1, 主減速器主動(dòng)齒輪到車輪之間傳動(dòng)效率ηm=0.96. 猛接離合器所產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)kd=1，主

22、減速比i1=12.96 所以： Tse1=kdTemaxki1ifη/n =6463.8NM Tss1= G2 m’2φrr/ i0imηm=5272.6NM ∵T1=min{ Tse1, Tss1} ∴T1= Tse1=5272.6NM 5.2、十字軸萬向節(jié)計(jì)算與校核 十字軸萬向節(jié)的損壞形式主要有十字軸頸和滾針軸承的磨損，十字軸頸和滾針軸承碗工作表面出現(xiàn)壓痕和剝落。 設(shè)作用于十字軸頸中點(diǎn)的力為F（如圖），則 式中，為萬向傳動(dòng)軸的計(jì)算載荷，r 為合力F作用線到十字軸中心之間的距離，為主、從動(dòng)叉軸的最大夾角。 十字軸軸頸根部的彎曲應(yīng)力和切應(yīng)力應(yīng)滿足

23、 推薦精選 其中為彎曲應(yīng)力的許用值，為250-350Mpa；為切應(yīng)力許用值，為80-120Mpa。 十字軸滾針軸承中的滾針直徑一般不小于1.6mm，以免壓碎，而且尺寸差別要小，否則會(huì)加重載荷在滾針間分配的不均勻性。 十字軸滾針軸承的接觸應(yīng)力應(yīng)滿足 式中，d1為滾針直徑（mm）；Lb為滾針工作長度（mm）;d1為十字軸軸頸直徑（mm）；Fn為在合力F作用下一個(gè)滾針?biāo)艿淖畲筝d荷（N）；由下式確定 式中，i為滾針列數(shù)，Z為沒列中的滾針數(shù)。 萬向節(jié)叉與十字軸組成連接支承，在力F作用下產(chǎn)生支承反力，在與十字軸軸孔中心線成450的B-B截面處，萬向

24、節(jié)叉承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，其彎曲應(yīng)力和扭應(yīng)力應(yīng)滿足 式中，分別為截面B-B處的抗彎截面系數(shù)和抗扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)，矩形截面：，；k為與h/b有關(guān)的系數(shù)，按表五選取；e、a如圖所示；彎曲應(yīng)力許用值為50-80Mpa，扭應(yīng)力許用值為80-160Mpa。. 推薦精選 表五 系數(shù)K的選取 h/b 1.0 1.5 1.75 2.0 2.5 3.0 4.0 10 K 0.208 0.231 0.239 0.246 0.258 0.267 0.282 0.312 十字軸萬向節(jié)的傳動(dòng)效率與兩軸的軸間

25、夾角、十字軸的支承結(jié)構(gòu)和材料、加工和裝配精度以及潤滑條件等有關(guān)。當(dāng)時(shí)，可按下式計(jì)算 式中，為十字軸萬向節(jié)傳動(dòng)效率；f為軸頸與萬向節(jié)叉的摩擦因數(shù)，滑動(dòng)軸承：=0.15-0.20，滾針軸承：=0.15-0.10。 通常情況下，十字軸萬向節(jié)的傳動(dòng)效率約為97%--99%。 已知數(shù)據(jù)： 傳動(dòng)軸水平距離1500mm 萬向傳動(dòng)軸的計(jì)算載荷=5272.6NM 合力F作用線到十字軸中心之間的距離r =68mm 十字軸軸頸直徑d1=40mm 十字軸油道孔直徑d2=14mm 合力F作用線到軸頸根部的距離s=22mm 滾針直徑d0=4.5，滾針工作長度Lb=30mm 滾針列數(shù)i=4

26、，每列中的滾針數(shù)Z=30 萬向節(jié)叉中的a取46mm，e取96mm，b取64mm，h取110mm 系數(shù)k按表五選取0.258 軸頸與萬向節(jié)叉的摩擦因數(shù)f=0.10 懸架鋼板彈簧空滿載弧高變化：22.12mm 前懸架動(dòng)撓度：fd=80mm 主動(dòng)齒輪左旋，下偏移E=40mm 計(jì)算過程 1）空載時(shí)兩軸夾角的計(jì)算 0.0613 計(jì)算得=3.510 2）滾針對十字軸軸頸的作用合力=5272.6/（2*0.068*cos3.510）=38841.98N 3）十字軸軸頸根部的彎曲應(yīng)力和切應(yīng)力應(yīng)滿足 =138.08Mpa ] 推薦精選

27、 =35.23Mpa 故十字軸軸頸根部的彎曲應(yīng)力和切應(yīng)力滿足校核條件 4）Fn為在合力F作用下一個(gè)滾針?biāo)艿淖畲筝d荷（N），則有 =1488.9N 十字軸滾針軸承的接觸應(yīng)力 =952Mpa 故十字軸滾針軸承的接觸應(yīng)力滿足校核條件 5）萬向節(jié)叉承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，其彎曲應(yīng)力和扭應(yīng)力為 =34.2Mpa =23.17Mpa 故萬向節(jié)叉承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷的校核滿足要求 6）十字軸萬向節(jié)的傳動(dòng)效率為 =99.77% 7）載荷變化時(shí)載荷變化情況下傳動(dòng)軸長度與角度變化校核 空載時(shí)兩軸夾角：=3.510 滿載

28、靜止時(shí)兩軸夾角：0.0505 即=2.890 滿載動(dòng)撓度跳動(dòng)情況下：-3.280 則滿載時(shí)候，角度變化最大量為=3.28° 傳動(dòng)軸長度變化最大（縮短）=1500/cos3.510-1500=2.82mm （校核滿足要求） 六、萬向傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu) 推薦精選 分析與設(shè)計(jì)計(jì)算 萬向傳動(dòng)軸中由滑動(dòng)叉和矩形花鍵軸組成的滑動(dòng)花鍵來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)長度的變化。伸縮套能自動(dòng)調(diào)節(jié)變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間距離的變化。萬向節(jié)是保證變速器輸出軸與驅(qū)動(dòng)橋輸入軸兩軸線夾角的變化，并實(shí)現(xiàn)兩軸的等角速傳動(dòng)。 由于該貨車軸距為1950+4550+1350mm，為了滿足總布置需要，所以在

29、設(shè)計(jì)時(shí)采用三根傳動(dòng)軸。 根據(jù)貨車的總體布置要求，將離合器與變速器、變速器與分動(dòng)器之間拉開一段距離，考慮到它們之間很難保證軸與軸同心及車架的變形，所以采用十字軸萬向傳動(dòng)軸，為了避免運(yùn)動(dòng)干涉,在傳動(dòng)軸中設(shè)有由滑動(dòng)叉和花鍵軸組成的伸縮節(jié),以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸長度的變化?？招膫鲃?dòng)軸具有較小的質(zhì)量，能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，比實(shí)心傳動(dòng)軸具有更高的臨界轉(zhuǎn)速，所以此傳動(dòng)軸管采用空心傳動(dòng)軸。 傳動(dòng)軸管由低碳鋼板制壁厚均勻、壁?。?.5～3.0mm）、管徑較大、易質(zhì)量平衡、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度高、彎曲剛度高、適用高速旋轉(zhuǎn)的電焊鋼管制成。 傳動(dòng)軸設(shè)計(jì) 已知： 傳動(dòng)軸支承長度=1503mm 傳動(dòng)軸最高轉(zhuǎn)速=5000r/min 安

30、全系數(shù)K取1.2 1）傳動(dòng)軸管內(nèi)外徑確定 得 推薦精選 又 取 ， 則 ——Lc為傳動(dòng)軸長度（mm），即兩萬向節(jié)中心之間的距離；dc和Dc分別為傳動(dòng)軸軸管的內(nèi)、外徑（mm） 2）傳動(dòng)軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核 由于傳動(dòng)軸只承受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力而不承受彎曲應(yīng)力，所以只需校核扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，根據(jù)公式有 （為軸管許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力） 上式說明設(shè)計(jì)參數(shù)滿足扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度要求 3）花鍵內(nèi)外徑確定 取安全系數(shù)2，則 ——為許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ——為花鍵轉(zhuǎn)矩分布不均勻系數(shù)

31、，取1.3 ——花鍵外徑 ——花鍵內(nèi)徑 ——為花鍵有效工作長度 B——為鍵齒寬 推薦精選 ——為花鍵齒數(shù) 由于花鍵齒側(cè)許用擠壓應(yīng)力較小，所以選用Lh較大尺寸的花鍵，查GB/T1144-2001，取,, ，。 ⑤花鍵擠壓強(qiáng)度校核 當(dāng)花鍵齒面硬度為35HRC時(shí)，許用擠壓應(yīng)力為 則,滿足花鍵擠壓強(qiáng)度。 最終確定花鍵尺寸： 外徑、內(nèi)徑、齒數(shù)、花鍵總長L=150mm

32、 參考文獻(xiàn) [1]BOSCH汽車工程手冊（中文第2版） 顧柏良 等譯 北京理工大學(xué)出版社 2004 [2]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊：第1～5卷[M]. 5版 成大先 化學(xué)工業(yè)出版社，2008 [3] 汽車?yán)碚摰谖灏? 機(jī)械工業(yè)出版社，2011 [4] (德) Gfaf von H. -C. Seherr-Thoss 等著.萬向節(jié)和傳動(dòng)軸. 伍德榮等譯.北京：北京理工大學(xué)出版社，1997 [5] 王望予主編. 汽車設(shè)計(jì). 第三版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [7] 汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 馬明星 中國電力出版社 2009 （注：可編輯下載，若有不當(dāng)之處，請指正，謝謝!） 推薦精選