李偉萬向傳動設(shè)計

1、山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）原 創(chuàng) 聲 明本人李偉鄭重聲明：所呈交的論文“華利TJ1010萬向傳動軸設(shè)計”是本人在導(dǎo)師陳雯的指導(dǎo)下開展研究工作所取得的成果。除文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標明，本人完全意識到本聲明的法律后果，尊重知識產(chǎn)權(quán)，并愿為此承擔(dān)一切法律責(zé)任。論文作者(簽字)： 日期： 年 月 日25摘 要 本畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是對TJ1010型貨車進行萬向傳動軸的設(shè)計、研究。在指導(dǎo)老師的細心指導(dǎo)下，通過對汽車萬向傳動裝置的了解，進一步進行萬向傳動軸的設(shè)計。通過實際的市場調(diào)查和

2、客觀的實際觀察，全面了解萬向傳動軸的結(jié)構(gòu)，充分了解到萬向傳動裝置的工作原理與意義，及其在汽車行駛中的重要作用。在汽車的正常工作中，是一個必不缺少的部件，也是一個不可替代的關(guān)鍵部件。對于萬向傳動軸的研究，有很大的發(fā)展空間，具有相當(dāng)大的研究意義。在充分與指導(dǎo)老師討論、研究后，故選此課題。在進行設(shè)計任務(wù)時，分析了萬向傳動裝置類型的，根據(jù)題目所要求的原始數(shù)據(jù)要求，確定了所選用萬向傳動軸的種類。在初定各個部件的相關(guān)尺寸后，根據(jù)要求進行了校核，確定了所設(shè)計部件的尺寸和參數(shù)，并選擇了零部件的材料。關(guān)鍵詞：萬向節(jié),傳動軸，強度，軸承，校核，AbstractThis graduation task is on

3、the TJ1010-type trucks for universal design, the transmission shaft. In the instructor's careful guidance, through the automotive universal drive unit, further universal design of the drive shaft. Through actual market research and objective observations, a comprehensive understanding of the str

4、ucture of universal drive shaft to fully understand the universal drive unit works and significance, and its vehicle. In the car's work, is a not missing parts, is a key part. For the study of universal drive shaft, have a high potential for growth, with considerable significance. In fully and i

5、nstructor to discuss, study, this issue.The design task, analyzed the universal transmission device type, under the title the required raw data requirements, decide to choose the kind of universal drive shaft. In various parts of the associated YTC sizes depending on the requirements for the check,

6、determine the design part of dimensions and parameters, and you selected parts of the material.Key words: Universal joint, Transmission shaft, Strength, Bearing, Check目 錄前 言11 華利TJ1010汽車原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求22 萬向傳動軸的結(jié)構(gòu)特點及基本要求33 萬向傳動軸結(jié)構(gòu)方案的分析53.1 基本組成的選擇53.2 萬向傳動軸的計算載荷64 萬向傳動的運動和受力分析84.1 單十字萬向節(jié)傳動84.1.1運動分析84.1.2

7、附加彎曲力偶矩的分析94.2 雙十字軸萬向節(jié)傳動115 萬向傳動軸的選擇135.1 傳動軸管的選擇135.2 伸縮花鍵的選擇136 傳動軸的計算與強度校核146.1 傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速146.2 傳動軸計算轉(zhuǎn)矩146.3 傳動軸長度選擇146.4 傳動軸管內(nèi)外徑確定146.5 傳動軸扭矩強度校核157 十字軸總成尺寸的確定與強度校核177.1 十字軸萬向節(jié)尺寸的確定與強度校核177.2 傳動軸的花鍵207.3 十字萬向節(jié)的軸承21結(jié) 論248.1 結(jié)論248.2 展望24致 謝25參考文獻26前 言本文所設(shè)計的是微型貨車的萬向傳動裝置。萬向傳動裝置在汽車上有很多應(yīng)用，結(jié)構(gòu)也稍有不同，但其功用都是

8、一樣的，即在軸線相交且相互位置經(jīng)常發(fā)生變化的兩轉(zhuǎn)軸之間傳遞動力。與其它的齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動機構(gòu)相比，萬向節(jié)傳動機構(gòu)有著獨特的、其它機構(gòu)不能代替的優(yōu)點，當(dāng)需要將一根軸上的扭矩或傳動以較大的軸間夾角傳到相距較遠、且角度可能變化的另一根軸時，往往只能選擇萬向節(jié)傳動機構(gòu)來實現(xiàn)。其作用在航空航天、機床、機械、尤其是汽車領(lǐng)域非常重要。隨著汽車工業(yè)100多年的發(fā)展歷史，萬向傳動軸的設(shè)計形式也得到了很快的發(fā)展。目前，常用的萬向節(jié)大體可以分為四類：十字軸式剛性萬向節(jié)、準等速萬向節(jié)、等速萬向節(jié)、撓性萬向節(jié)。在TJ1010型貨車中，由于十字軸式剛性萬向傳動軸具有其不可忽視的優(yōu)點，所以在此次設(shè)計任務(wù)中，選用十字

9、軸式剛性萬向傳動軸。本文介紹了華利TJ1010型貨車的萬向傳動裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理，及相關(guān)參數(shù)的確定。全文的中心內(nèi)容共分為七章：第一章為華利TJ1010汽車原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求；第二章為萬向傳動軸的結(jié)構(gòu)特點及基本要求；第三章為萬向傳動軸結(jié)構(gòu)方案的分析；第四章為萬向傳動的運動和受力分析；第五章為萬向傳動軸的選擇；第六章為傳動軸的計算與強度校核；第七章為十字軸總成尺寸的確定與強度校核。在原始數(shù)據(jù)確定的前提下，設(shè)計所要完成的任務(wù)有：查找、收集相關(guān)資料，進一步確定萬向傳動裝置的基本尺寸的選取、材料選擇、加工精度、熱處理方法和傳動過程中的接觸應(yīng)力等工作，其中傳動過程中零件內(nèi)部的接觸應(yīng)力最為關(guān)鍵，在此文中著

10、重做到了應(yīng)力校核這一步。最后的工作是工程制圖，實實在在地手工制圖，發(fā)現(xiàn)了一些知識點的死角，都進行一定程度的糾正，驗證了許多以前只有在書本上學(xué)的知識點。通過此次課程設(shè)計的親身體驗，極大地增長了見識，拓展了視野，提高了親身動手的能力，對畢業(yè)以后參加工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。1 華利TJ1010汽車原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求原始數(shù)據(jù)： 表1-1 主要參數(shù)Tab.1.1 The main parameter額定載荷 （kg）最大總質(zhì)量（kg） 最高車速 （km/h） 最大扭矩 N· m/(r/min)額定功率kw/(r/min)630 1450 100 59/3500 29.4/5500TJ1010微型

11、貨車的一些初定基本參數(shù)：汽車的總長：3200mm 總寬：1400mm 總高；1700mm貨箱的內(nèi)部尺寸：長1900mm 寬1350mm 高250mm軸距：1800mm輪距：前輪1200mm 后輪1180mm整車整備質(zhì)量：820kg 前軸451kg（55%） 后軸369kg（45%）最大總質(zhì)量：前軸580kg（40%） 后軸870kg（60%）設(shè)計要求： 設(shè)計微型貨車的萬向傳動裝置，進行萬向傳動的運動和受力分析，確定萬向傳動裝置的基本組件的尺寸，進行彎、扭矩的強度校核，畫圖。2 萬向傳動軸的結(jié)構(gòu)特點及基本要求萬向傳動軸一般是由萬向節(jié)、傳動軸和中間支撐組成。主要用于工作過程中相對位置不斷改變的兩根

12、軸間傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運動。伸縮套能自動調(diào)節(jié)變速器與驅(qū)動橋之間距離的變化。萬向節(jié)是保證變速器輸出軸與驅(qū)動橋輸入軸兩軸線夾角的變化，并實現(xiàn)兩軸的等角速傳動。一般萬向節(jié)由十字軸、十字軸承、凸緣叉及軸向定位件和橡膠密封件等組成。傳動軸是一個高轉(zhuǎn)速、少支承的旋轉(zhuǎn)體，因斷改變的兩根軸間傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運動。重型載貨汽車根據(jù)驅(qū)動形式的不同選擇不同型式的傳動軸。一般來講4×2驅(qū)動形式的汽車僅有一根主傳動軸。6×4驅(qū)動形式的汽車有中間傳動軸、主傳動軸和中、后橋傳動軸。6×6驅(qū)動形式的汽車不僅有中間傳動軸、主傳動軸和中、后橋傳動軸，而且還有前橋驅(qū)動傳動軸。在長軸距車輛的中間傳動軸一般設(shè)有

13、傳動軸中間支承它是由支承架、軸承和橡膠支承組成。其廣泛應(yīng)用在汽車上，如下圖 傳動軸是由軸管、伸縮套和萬向此它的動平衡是至關(guān)重要的。一般傳動軸在出廠前都要進行動平衡試驗，并在平衡機上進行了調(diào)整。因此，一組傳動軸是配套出廠的，在使用中就應(yīng)特別注意。其基本結(jié)構(gòu)如下圖：圖2-1 萬向傳動裝置的工作原理及功用Fig.2.1 The work theory and function of Universal drive shaft圖2-2 變速器與驅(qū)動橋之間的萬向傳動裝置Fig.2.1 Universal drive shaft of Transmission and Drive bridge基本要求：1

14、.保證所連接的兩根軸的夾角及相對位置在一定范圍內(nèi)變動時，能可靠而穩(wěn)定地傳遞動力。 2.保證傳動盡可能同步，所連接兩軸盡可能等速運轉(zhuǎn)。 3.由于萬向節(jié)夾角而產(chǎn)生的附加載荷、振動和噪聲應(yīng)在允許范圍內(nèi)，在使用車速范圍內(nèi)不應(yīng)產(chǎn)生共振現(xiàn)象。 4.傳動效率高，使用壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，維修容易等。 另，萬向傳動裝置有極其廣泛的應(yīng)用，發(fā)動機前置后輪或全輪驅(qū)動汽車行駛時，由于懸架不斷變形，變速器或分動器的輸出軸與驅(qū)動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軸；某些汽車根據(jù)總布置要求需將離合器與變速器、變速器與分動器之間拉開一端距離，考慮到它們之間很難保證軸與軸同心及車架的變

15、形，所以常采用十字軸萬向傳動軸或撓性萬向傳動軸；對于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，左、右驅(qū)動輪需要隨汽車行駛軌跡變化而改變方向，這時多采用等速萬向傳動軸。如下圖圖2-3 萬向節(jié)在汽車上的各種應(yīng)用Fig.2.3 All kinds of apply of Cardan in cars3 萬向傳動軸結(jié)構(gòu)方案的分析3.1 基本組成的選擇 通過參考我國微型貨車的基本設(shè)計參數(shù)，選定TJ1010微型貨車為前置后驅(qū)的布置形式，平頭駕駛室。因其用途一般，則軸數(shù)根據(jù)其特點確定為兩軸，驅(qū)動形式：42，后輪驅(qū)動。此種布置的優(yōu)點有：1.容易發(fā)現(xiàn)發(fā)動機的故障，維修方便；離合器、變速器等操作機構(gòu)簡單，容易布置；貨廂地板低平；2.汽車總長和

16、軸距尺寸短；最小轉(zhuǎn)彎直徑??；機動性能良好；不需要發(fā)動機罩和翼子板，加上總長縮短等因素的影響，汽車整備質(zhì)量減?。获{駛員的視野得到明顯改善；采用翻轉(zhuǎn)式駕駛室是能改善發(fā)動機及其附件的接近性；汽車面積利用率高。 由于TJ1010微型貨車的軸距不算太長，根據(jù)初選為1800mm，且載重量不超過2t，所以不選中間支撐，只選用一根主傳動軸，設(shè)計此發(fā)動機形式為前置后驅(qū)，由于懸架不斷變形，變速器或分動器輸出軸軸線之間的相對位置經(jīng)常變化,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軸，為了避免運動干涉,在傳動軸中設(shè)有由

17、滑動叉和花鍵軸組成的伸縮節(jié),以實現(xiàn)傳動軸長度的變化?？招膫鲃虞S具有較小的質(zhì)量，能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，比實心傳動軸具有更高的臨界轉(zhuǎn)速，所以此傳動軸管采用空心傳動軸。在普通汽車傳動裝置中，因十字軸式剛性萬向節(jié)結(jié)構(gòu)簡單、傳動可靠等優(yōu)點而得到了廣泛應(yīng)用。十字軸式剛性萬向節(jié)結(jié)構(gòu)簡單、強度高、耐久性好，生產(chǎn)性高，生產(chǎn)成本較低，且傳動可靠，效率較高，目前允許兩傳動軸之間的交角一般為15°20°，在連接角較小時大都使用這種萬向節(jié)。十字軸式剛性萬向節(jié)結(jié)構(gòu)如圖圖3-1 十字軸式剛性萬向節(jié)Fig.3.1 The cardan of universal joint pin在TJ1010微型貨車設(shè)計中，

18、選定為十字軸式萬向傳動裝置，即采用單節(jié)式萬向傳動軸，其兩端用普通萬向節(jié)分別與變速器和驅(qū)動橋連接。裝配時，要滿足：1. 傳動軸兩端的萬向節(jié)叉在同一平面內(nèi) ；2. 輸入軸、輸出軸與傳 動軸的夾角相等，即1=2。如下圖圖3-2 輸入軸與輸出軸的夾角Fig.3.2 The included angle of input axle and export axle保證滿載時，實現(xiàn)等速傳動。綜上可確定，TJ1010微型FR貨車的萬向傳動裝置設(shè)計為：兩個十字軸式萬向節(jié)和一個傳動軸。此時的傳動軸不分段，無需加中間支撐。 3.2 萬向傳動軸的計算載荷 該設(shè)計萬向傳動裝置用于變速器與驅(qū)動橋之間，則按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和

19、1擋傳動比來確定，即： Tse1=kdTemaxki1ifn （3.1）其中： Temax為發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩59N·M n 為驅(qū)動橋的數(shù)目 n=1 i1 為變速器1擋傳動比 i1=3.996（由變速器設(shè)計知） 為發(fā)動機到萬向傳動軸的傳動效率 =90% K 為液力變矩器的變矩系數(shù) k=1 kd 為猛接離合器所產(chǎn)生的動載系數(shù) kd=1 即，對于性能系數(shù) fi=0的汽車（一般貨車、礦用汽車和越野車） 代入數(shù)據(jù)，計算得 Tse1=212 N·m4 萬向傳動的運動和受力分析4.1 單十字萬向節(jié)傳動4.1.1運動分析 如下圖4-1所示，設(shè)主動叉由初始位置轉(zhuǎn)過1角，從動叉相應(yīng)轉(zhuǎn)過2角，

20、圖4-1 萬向節(jié)的運動分析Fig.4.1 The motion analysis of cardan1-主動叉 2-從動叉 3-十字軸由機械原理分析可以得出如下關(guān)系式 tan1=tan2cos (4.1)當(dāng)十字軸萬向節(jié)的主動軸與從動軸存在一定夾角時，主動軸角速度1與從動軸的角速度2之間存在如下的關(guān)系 21=cos1-（sin）2（cos1）2 (4.2) 由于cos1是周期為2的周期函數(shù)，所以21也為同周期函數(shù)。當(dāng)1為0、2時，2達到最大值2max且為1cos；當(dāng)1為2、32時，2有最小值2min且為1cos。因此，主動軸以等角速度轉(zhuǎn)動時，從動軸時快時慢，即為普通十字軸萬向節(jié)傳動的不等速性。十

21、字軸萬向節(jié)傳動的不等速性可用轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù)k來表示 k= 2max-2min1 =sintan (4.3)如不計萬向節(jié)的摩擦損失，主動軸轉(zhuǎn)矩和從動軸轉(zhuǎn)矩與各自相應(yīng)的角速度有關(guān)系式T11 = T22因此可得 T2 = 1-（sin）2（cos1）2cosT1 (4.4)4.1.2 附加彎曲力偶矩的分析 具有夾角的十字軸萬向節(jié)，僅在主動軸驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和從動軸反作用下是不能平衡的。從萬向節(jié)叉與十字軸之間的約束關(guān)系分析可知，主動叉對十字軸的作用力偶矩，除主動軸驅(qū)動轉(zhuǎn)矩T1之外，還有作用在主動叉平面的彎曲力偶矩T1'。同理，從動叉對十字軸也作用有從動軸反轉(zhuǎn)矩T2和作用在從動叉平面的彎曲力偶矩T2。在

22、這四個力矩作用下，使十字軸萬向節(jié)得以平衡。當(dāng)主動叉處于0和位置時，由于T1作用在十字軸平面，T1'必為零；而T2的作用平面與十字軸不共平面，必有T2'存在，且矢量T2'垂直于矢量T2;合矢量T2'+T2指向十字軸平面的法線方向，與T1大小相等、方向相反。這樣，從動叉上的附加彎矩 T2' = T1sin。 當(dāng)主動叉處于2和32位置時，同理可知 T2'=0,主動叉上的附加彎矩T1'=T1tan。 分析可知，附加彎矩的大小是在零與上述兩最大值之間變化，其變化周期為，即每一圈變化兩次。附加彎矩可引起與萬向節(jié)相連零部件的彎曲振動，可在萬向節(jié)主、從動

23、軸支承上引起周期性變化的徑向載荷，從而激起支承處的振動。因此，為了控制附加彎矩，應(yīng)避免兩軸之間的夾角過大。（位置如下圖示4-2 4-3）圖4-2 十字萬向節(jié)的力偶矩(主動叉處于0和位置)Fig.4.2 The moment of The cross cardan圖4-3 十字萬向節(jié)的力偶矩(主動叉處于2和32位置)Fig.4.2 The moment of The cross cardan4.2 雙十字軸萬向節(jié)傳動 當(dāng)輸入軸與輸出軸之間存在夾角 時，單個十字軸萬向節(jié)的輸出軸相對于輸入軸時不等速旋轉(zhuǎn)的。為了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，但必須保證同傳動軸相連的兩萬向

24、節(jié)應(yīng)布置在同一平面內(nèi)，且使兩萬向節(jié)夾角1與2相等。當(dāng)輸入軸與輸出軸平行時見圖4-4a，直接連接傳動軸的兩萬向節(jié)叉所受的附加彎矩，使傳動軸發(fā)生如圖4-4a'中雙點劃線所示的彈性彎曲，從而引起傳動軸的彎曲振動。當(dāng)輸入軸與輸出軸相對時見圖4-4b，傳動軸兩端萬向節(jié)叉上所受的附加彎矩方向相同，不能彼此平衡，傳動軸發(fā)生如圖4-4b'所示中雙點劃線所示的彈性彎曲圖4-4 附加彎矩對傳動軸的作用Fig.4.4 The effect of The additional bending moment to drive axlea 輸入軸與輸出軸平行；b 輸入軸與輸出軸相交；a' 傳動軸發(fā)

25、生彈性彎曲；b' 相交時傳動軸發(fā)生彈性彎曲附表 表4-1 十字軸萬向節(jié)的允許范圍Tab.4.1 The limits of The cross cardan萬向節(jié)安裝位置或相聯(lián)兩總成夾角 不大于離合器與變速器；變速器與分動器（相聯(lián)總成均裝在車架上） 13驅(qū)動橋傳動軸汽車滿載靜止時一般汽車 6 越野汽車 12行駛中極限夾角 一般汽車 1520 短軸距越野汽車 305 萬向傳動軸的選擇 5.1 傳動軸管的選擇 傳動軸的長度和夾角及它們的變化范圍，由汽車總布置設(shè)計決定。設(shè)計時應(yīng)保證在傳動軸長度處在最大值時，花鍵套與花鍵軸有足夠的配合長度；而在長度處于最小時，兩者不頂死。傳動軸夾角大小會影響萬

26、向節(jié)十字軸和滾針軸承的壽命、萬向傳動效率和十字軸的不均勻性。變化范圍為3。傳動軸經(jīng)常處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，所以軸的材料查機械零件手冊選取40CrNi，適用于很重要的軸，具有較高的扭轉(zhuǎn)強度。傳動軸管由低碳鋼板制壁厚均勻、壁?。?.53.0mm）、管徑較大、易質(zhì)量平衡、扭轉(zhuǎn)強度高、彎曲剛度高、適用高速旋轉(zhuǎn)的電焊鋼管制成。5.2 伸縮花鍵的選擇選擇矩形花鍵，用于補償由于汽車行駛時傳動軸兩端萬向節(jié)之間的長度變化。為減小阻力及磨損，對花鍵齒磷化處理或噴涂尼龍，外層設(shè)有防塵罩，間隙小一些，以免引起傳動軸的震動。花鍵齒與鍵槽按對應(yīng)標記裝配，以保持傳動軸總成的動平衡。動平衡的不平衡度由電焊在軸管外的平衡片補償。

27、裝車時傳動軸的伸縮花鍵一端應(yīng)靠近變速器，減小其軸向阻力和磨損。其結(jié)構(gòu)圖如下: 圖 5-1 萬向傳動軸花鍵軸結(jié)構(gòu)簡圖Fig.5.1 Universal drive shaft-The structure fig of bloom bond 1-蓋子；2-蓋板；3-蓋墊；4-萬向節(jié)叉；5-加油嘴；6-伸縮套； 7-滑動花鍵槽；8-油封；9-油封蓋；10-傳動軸管6 傳動軸的計算與強度校核6.1 傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速 長度一定時，傳動軸斷面尺寸的選擇應(yīng)保證傳動軸有足夠的強度和足夠高的臨界轉(zhuǎn)速。所謂臨界轉(zhuǎn)速，就是當(dāng)傳動軸的工作轉(zhuǎn)速接近于其彎曲固有振動頻率時，即出現(xiàn)共振現(xiàn)象，以致振幅急劇增加而引起傳動軸折斷

28、時的轉(zhuǎn)速。傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速nk（r/min）為，安全系數(shù)K取1.2，適用于一般精度的伸縮花鍵則有(因TJ1010微型貨車無超速擋，最高檔即直接擋) 即 nmax = nw = 5500 r/min （6.1） （nw為發(fā)動機轉(zhuǎn)速）安全系數(shù)k k = nknmax = 1.2 （6.2） nk = 1.2nmax = 6600 rmin 6.2 傳動軸計算轉(zhuǎn)矩 T1 = Twi1 = 59×3.996×103×90% （6.3） = 212187 Nmm 6.3 傳動軸長度選擇 根據(jù)軸距 1800mm,初選傳動軸支承長度為（1250±3.6）mm，花鍵軸長

29、度應(yīng)小于支承長度，滿足萬向節(jié)與傳動軸的間隙要求，取花鍵軸長度為（1100±2.5）mm6.4 傳動軸管內(nèi)外徑確定 nk =1.2×108 Dc2+dc2Lc2 = 6600 rmin （6.4） 得 Dc2+dc2 = （6600×125021.2×108）2 = 7385.3 （6.5） 又 1.5 mm Dc - dc2 3 mm根據(jù)電焊鋼管外徑6095mm的標準資料（從冶金部標準YB242-63中選取） 初選 DC = 63.5 mm ，則 dc = 7385.3-Dc2 = 58 mm （6.6）其中 Lc 為傳動軸長度(mm)，即兩萬向節(jié)中心的

30、距離 Dc和dc分別為傳動軸軸管的外、內(nèi)徑(mm) 6.5 傳動軸扭矩強度校核 由于傳動軸只承受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力而不承受彎曲應(yīng)力，所以只需校核扭轉(zhuǎn)強度，根據(jù)公式有 c = 16DcdcDC4 - dc4 = 16×63.5×2121873.14×63.54-584 （6.7） =13.8 MPa c = 300 MPa（c為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力） 上式說明設(shè)計參數(shù)滿足扭轉(zhuǎn)強度要求附表 表6-1 6095mm毫米的電焊鋼管YB242-63Tab.6.1 The electric soldering steel tube of 60 to 95 millimetre YB242-6

31、3外徑（mm）鋼管厚度（mm）601.4、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、63.51.4、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、701.4、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、751.4、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、3.8、4.0、4.2、4.5831.4、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、3.8、4.0、4.2、4.5 891.4、1.5、1.6、1.8、2.0、

32、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、3.8、4.0、4.2、4.5、4.8951.4、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、3.8、4.0、4.2、4.5、4.87 十字軸總成尺寸的確定與強度校核 為便于設(shè)計時確定十字軸總成尺寸，表7-1列出了不同噸位載重汽車十字軸按圖7-1所示尺寸的范圍表7-1 推薦采用的十字軸總成及花鍵尺寸Tab.7.1 The size of cross axle and bloom bond recommend載重質(zhì)量 t 十 字 軸 總 成 mm花鍵外型外徑mm花鍵工作長度mm十 字 軸滾 針軸 承 套Hdhh1

33、L滾針數(shù) nD套C11.59018162031422324直35958522.59022212631826354直3895653410825242931829394直50855712734242931838504直6511581014734303532438504直6511515251654530373245061.54直701157.1 十字軸萬向節(jié)尺寸的確定與強度校核 按表7-1所示，初步確定十字軸萬向節(jié)的尺寸，然后利用強度校核公式進行其軸頸彎曲應(yīng)力的校核。(十字軸要素見7-1圖)初步選定 H = 90 mm d = 18 mm h = 16 mm h1 = 20 mm d0 = 6 mm

34、； s = 8 mm r = 37 mm (自圖7-2十字軸受力示意圖)十字軸軸頸根部的彎曲應(yīng)力 w 應(yīng)滿足 w = 32dFsd2-d02 (7.1)其中 d - 十字軸徑，mm F = Ts2r Ts 為萬向傳動的計算轉(zhuǎn)矩，Nmmr 為合力F作用線到十字軸中心的距離，mm s - 合力F作用線到軸頸根的距離，mm do- 十字軸油道孔直徑，mm代入數(shù)據(jù)可得 w = 32×18×212187×83.14×184-64×2×37 =40.5 MPa w 式中 w 為彎曲應(yīng)力許用值，為250300MPa。則可得，十字軸軸頸根部的彎曲應(yīng)力

35、滿足要求。圖7-1 十字軸尺寸要素Fig.7.1 The size of The cross axle十字軸軸頸的切應(yīng)力應(yīng)滿足 = 4Fd2-d02 = 4×2121873.14×182-62×2×37 (7.2) =12.7MPa 式中為切應(yīng)力 的許用值，為80120MPa。則，十字軸軸頸的切應(yīng)力滿足要求。圖7-2 十字軸受力示意圖Fig.7.2 The Fig of The cross axle strengthed7.2 傳動軸的花鍵滑動花鍵連接套為了后橋跳動時補償傳動軸長度變化而設(shè)置的?；ㄦI軸頭應(yīng)壓入管口進行焊接。傳動軸帶花鍵的一端，為靜止時位置

36、較高的一端。傳動軸花鍵的尺寸按表7-1推薦的數(shù)值進行初定，結(jié)合國家標準選取，最后進行強度校核。目前國產(chǎn)汽車的傳動軸花鍵一般為矩形齒，它以內(nèi)徑或側(cè)面定心，保證傳動軸運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠。國外也有根據(jù)用戶要求使用漸開線花鍵的。初步確定花鍵的尺寸 d1 = 35 mm d2 = 26 mm Z = 10 L0 = 99其中 d1 - 花鍵外徑，mm d2 - 花鍵內(nèi)徑，mm Z - 花鍵的齒數(shù) L0 - 花鍵鍵齒的有效長度 對于傳動軸花鍵，主要計算花鍵的擠壓應(yīng)力。在硬度大于HRC35時，傳動伸縮花鍵的許用擠壓應(yīng)力為2550 MPa 。 即 c = Td1+d24d1-d22ZL0 (7.3)其中 T 傳動軸

37、的計算轉(zhuǎn)矩 代入數(shù)據(jù)可得 c = 21218735+26435-262×10×99 = 3.1 MPa c即，傳動軸花鍵的尺寸符合要求。7.3 十字萬向節(jié)的軸承 萬向節(jié)軸承可以認為是由滾針、密封及軸承套所組成。軸承以總成方式把萬向節(jié)叉連接起來，軸承套用鋼制作，其硬度大于HRC60。軸承應(yīng)具有易于裝入萬向節(jié)叉的外形。萬向節(jié)軸承常用的滾動體是滾針。當(dāng)軸承套的尺寸一定時，應(yīng)選用小直徑滾針配用較粗的軸頸，同時增加滾針數(shù)目，以降低滾針與軸頸間的接觸應(yīng)力，但滾針直徑不得小于1.6 mm，以免壓碎，而且差別要小，否則會加重載荷在滾針間分配的不均勻性，一般控制在0.003mm以內(nèi)。滾針軸承

38、徑向間隙過大時，承受載荷的滾針數(shù)減少，有出現(xiàn)滾針卡住的可能性；間隙過小時，有可能出現(xiàn)受熱卡住或因贓物阻滯卡住，合適的間隙為0.0090.095mm，滾針軸承的周向總間隙以0.080.30mm為好。理論上滾針越長，萬向節(jié)的承載能力越高，但滾針過長時其歪斜帶來的不良影響亦越大，故其長度不宜超過十字軸軸頸，使其具有較高的承載能力，又不至因滾針過長發(fā)生歪斜而造成應(yīng)力集中，滾針在軸向的游隙一般不超過0.20.4mm。則經(jīng)參考表7-1，另根據(jù)國家標準，初定十字萬向節(jié)軸承的尺寸為滾針尺寸 = 3 mm Lb = 14 mm n = 22軸承套尺寸 D套 = 32 mm C = 4 mm其中 滾針的直徑，mm

39、 Lb 滾針的長度，mm n 滾針的數(shù)目 D套- 軸承套的外徑，mm C 軸承套的厚度，mm 滾針軸承的接觸應(yīng)力為 j = 2721d+1FnLb (7.4) 其中 Fn- 在合力F的作用下一個滾針所受的最大載荷，N Fn = 4.6Fin (7.5)其中 i 滾針列數(shù)，此處取 i = 1 ,將數(shù)據(jù)代入上面兩式，得 j = 272118+134.6×21218714×22×2×37 = 1110.7 MPa j式中j為滾針的許用接觸應(yīng)力，當(dāng)其表面硬度在58HRC以上時，許用接觸應(yīng)力為30003200MPa 。 十字軸萬向節(jié)的傳動效率與兩軸的軸間夾角 、十

40、字軸支承結(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)25°時可按下式計算 0 = 1-fdr2tan (7.6)式中 0 十字軸萬向節(jié)傳動效率 f - 軸頸與萬向節(jié)叉的摩擦因數(shù)，滑動軸承，f=0.150.20，滾針軸承，f=0.050.10；其它符號意義同前。代入數(shù)據(jù)得， 0 = 98.5% 通常情況下,十字軸萬向節(jié)傳動效率約為97%99% 。十字軸常用材料為20CrMnTi 、20Cr 、20MnVB 等低碳合金鋼，軸頸表面進行滲碳淬火處理，滲碳層深度為0.81.2mm ,表面硬度5864HRC ,軸頸端面硬度不低于55HRC ，芯部硬度為3348HRC 。萬向節(jié)叉一般采用45

41、中碳鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度1833HRC ,滾針軸承碗材料一般采用GCr15 。結(jié) 論8.1 結(jié)論 畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)生涯一個必不可少的環(huán)節(jié)，對于個人也是一個相當(dāng)重要的經(jīng)歷。我在親自著手查閱資料，進行實體模型分析，更進一步地計算、設(shè)計全過程，學(xué)會了許多，也吸取了教訓(xùn)，使自己有了一個全面的發(fā)展，不再局限于書本知識，注重的是實際動手能力。 隨著大型軟件的開發(fā)，再加上計算機速度的提高，人們對汽車方面的設(shè)計工作要求越來越高。此次的設(shè)計任務(wù)是萬向傳動裝置的設(shè)計，主要進行萬向節(jié)、傳動軸等元件的計算與分析。在根據(jù)已知數(shù)據(jù)得前提下，查閱足夠的資料，進行充分的計算，最后才能得出符合實際要求的尺寸。在繪圖中，利用三維制圖軟件UG，完成實體建模與工程圖的工作。通過積極地與老師溝通，與同學(xué)進行交流，充分體會到了團結(jié)的力量，在各方面的努力下，終于在規(guī)定日期完成了設(shè)計任務(wù)。 此次設(shè)計的完成，是我大學(xué)生活中一次難忘的經(jīng)歷，一個令我終生難忘的經(jīng)驗，是一筆寶貴的財富，也算是一次崗前的實習(xí)吧。通過對萬向傳動軸的設(shè)計