【萬向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)11000字（論文）】

PAGEII萬向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)摘要萬向變速器在車輛的結(jié)構(gòu)體系中是車輛極為重要和不可或缺的部件，同時(shí)也是其他結(jié)構(gòu)無法替代的核心關(guān)鍵部件。關(guān)于萬向傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)的研究和設(shè)計(jì)，目前依然有著巨大的發(fā)展空間，也具有非常大的探索意義和研究。本文的主要目的是對(duì)萬向變速器的發(fā)展及目前的狀況進(jìn)行了闡述，并對(duì)萬向變速器在汽車中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述，并對(duì)萬向變速器的類型及其各自的特性進(jìn)行了闡述。在萬向變速器的設(shè)計(jì)中，已經(jīng)有了相關(guān)的參數(shù)和參照參數(shù)，通過比較各種萬向變速器的結(jié)構(gòu)，可以擴(kuò)大萬向變速器的范圍。接著根據(jù)《汽車設(shè)計(jì)》中對(duì)十字軸所受主要應(yīng)力計(jì)算公式計(jì)算出該材料十字軸所受的靜載荷，然后根據(jù)這個(gè)計(jì)算壓力對(duì)萬向節(jié)叉的總軸進(jìn)行計(jì)算和校準(zhǔn)。解決了傳動(dòng)軸在裝配效率和企業(yè)設(shè)計(jì)需求方面存在的問題。關(guān)鍵詞：傳動(dòng)軸；萬向節(jié)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目錄20134第1章緒論 14032第1.1節(jié)研究背景與目的 123518第1.2節(jié)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 130384第1.3節(jié)研究意義 224684第2章汽車萬向傳動(dòng)裝置的發(fā)展與現(xiàn)狀 43473第2.1節(jié)萬向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)技術(shù)綜述 415424第2.2節(jié)萬向傳動(dòng)軸的使用材料 528235第3章萬向傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)方案確定 615506第3.1節(jié)設(shè)計(jì)已知參數(shù) 62165第3.2節(jié)萬向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)思路 65334第3.3節(jié)結(jié)構(gòu)方案的確定 68964第4章萬向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì) 115175第4.1節(jié)計(jì)算載荷的確定 113165第4.2節(jié)十字軸萬向節(jié)設(shè)計(jì) 119181第4.3節(jié)傳動(dòng)軸設(shè)計(jì) 1329684第4.4節(jié)傳動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速 1415512第4.5節(jié)傳動(dòng)軸強(qiáng)度校核 15480第4.6節(jié)花鍵軸設(shè)計(jì) 1613984第5章建模過程 189224第5.1節(jié)十字軸的建模過程 1811398第5.2節(jié)萬向節(jié)花鍵軸滑動(dòng)叉建模過程 191501第5.3節(jié)突緣叉的建模過程 2012945第5.4節(jié)萬向節(jié)空心軸滑動(dòng)叉建模過程， 213772第5.5節(jié)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析 2228184第6章結(jié)論 2325698參考文獻(xiàn) 24第1章緒論第1.1節(jié)研究背景與目的在汽車結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，萬向傳動(dòng)裝置是車輛極為重要和不可或缺的部件，同時(shí)也是其他結(jié)構(gòu)無法替代的核心關(guān)鍵部件。關(guān)于萬向傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)的研究和設(shè)計(jì)，它還有很大的發(fā)展空間，值得我們?nèi)ヌ剿骱脱芯?。通過與老師充分的探討并綜合考慮后，選擇了輕型貨車萬向傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)這個(gè)主題作為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)主題，本畢業(yè)設(shè)計(jì)先分析通用傳動(dòng)裝置的類型和每種類型的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，根據(jù)搜集找到的網(wǎng)絡(luò)參考模型和各類車型所采用的變速器類型，萬向驅(qū)動(dòng)軸的選型是由其決定的。在設(shè)備中各個(gè)部件的有關(guān)尺寸被初步確定之后，根據(jù)《汽車設(shè)計(jì)》中的強(qiáng)度要求進(jìn)行校核，并選擇了各零件所使用的材料。根據(jù)所收集到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行萬向變速器的設(shè)計(jì)工作，可以通過在網(wǎng)絡(luò)上查找和整理萬向變速器的相關(guān)信息，從而確定萬向變速器的基本尺寸參數(shù)，剛體材料的選用，以及在轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)中產(chǎn)生的接觸應(yīng)力，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，強(qiáng)調(diào)尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)，核心部位校核，應(yīng)力檢查。校核強(qiáng)度，最后用AutoCAD和CAXA繪制核心零件的二維圖，得到零件圖和裝配圖。設(shè)計(jì)了汽車萬向驅(qū)動(dòng)軸。萬向變速器的設(shè)計(jì)有已知的參數(shù)和查閱的參考參數(shù)，對(duì)不同萬向傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，可以對(duì)萬向傳動(dòng)裝置進(jìn)行擴(kuò)寬視野分析。第1.2節(jié)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀世界最大汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)之一的美國(guó)德納公司(DanaHoldingCorporation)研發(fā)的SpicerLifeSeries®和Spicer&CompactTM系列十字軸萬向傳動(dòng)軸，廣泛應(yīng)用在各系列商務(wù)轎車上。美國(guó)IJK控制有限責(zé)任公司推出機(jī)載戰(zhàn)術(shù)萬向傳動(dòng)軸系統(tǒng)(TAGS)光電傳感器萬向節(jié)，用于固定翼飛機(jī)和直升機(jī)的特種作戰(zhàn)、戰(zhàn)術(shù)監(jiān)視和執(zhí)法等。TAGS傳感器萬向節(jié)和光電傳感器系統(tǒng)提供了具有光纖陀螺穩(wěn)定性和擴(kuò)展環(huán)境運(yùn)行的碳纖維4軸萬向節(jié)設(shè)計(jì)，可承受高海拔、極端溫度和濕度的影響。日本本田公司設(shè)計(jì)的改良型球籠式等速萬向節(jié)最大偏轉(zhuǎn)角度為50°，滾道鍛造成型技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位。德國(guó)GKN(吉?jiǎng)P恩)公司用合成技術(shù)對(duì)不同材料進(jìn)行組合研發(fā)了一種新型構(gòu)造的萬向節(jié)，坯料經(jīng)過熱壓成型，不需機(jī)械加工就可以完成一一個(gè)完整組件，它的總重不足60克，節(jié)省了大量的材料15]。GKN公司現(xiàn)已開發(fā)出兩種新型的等速CV（ContantVelocity）萬向節(jié)，并由歐、美、日汽車制造商進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估。據(jù)說，廠家采用這種新的等速萬向節(jié)，其優(yōu)點(diǎn)包括：省油、改善NVH（也就是：噪音、振動(dòng)、平順）和減少轉(zhuǎn)彎半徑。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀目前，國(guó)內(nèi)對(duì)萬向聯(lián)軸器的研制和生產(chǎn)還存在著較大的差距。自“八五”起，我國(guó)對(duì)小轎車的發(fā)展給予了高度重視，而等速萬向節(jié)則是汽車件的重點(diǎn)發(fā)展方向。自此，我國(guó)學(xué)者開始了對(duì)萬向接頭的初步研究。天津汽車研究所，襄陽軸承研究所，上海汽車研究所等多個(gè)機(jī)構(gòu)對(duì)萬向接頭的基礎(chǔ)研究進(jìn)行了大量的研究，并取得了一些成績(jī)。南京工學(xué)院王良模教授研究了球籠型等速度萬向接頭的接觸應(yīng)力。從1995年到2002年，李淑民和肖生發(fā)先后完成了球頭柱式萬向節(jié)和環(huán)叉式萬向節(jié)的研制。上海交大任少云、朱正禮等人對(duì)典型的十字形鉸鏈機(jī)構(gòu)進(jìn)行了空間運(yùn)動(dòng)約束分析，并分別建立了其運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型；采用有限元模擬軟件對(duì)萬向節(jié)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，并對(duì)其進(jìn)行了數(shù)值模擬，并對(duì)其進(jìn)行了模擬計(jì)算。第1.3節(jié)研究意義理論意義：萬向傳動(dòng)裝置成為汽車不可缺少的重要傳動(dòng)部件，通過介紹了萬向傳動(dòng)裝置的發(fā)展和當(dāng)今現(xiàn)狀，敘述了萬向傳動(dòng)裝置在車輛上的應(yīng)用，并列舉了萬向傳動(dòng)裝置的種類和每個(gè)種類的特點(diǎn)，研究萬向傳動(dòng)裝置對(duì)于逐步提高現(xiàn)代汽車的傳動(dòng)性能具有重要意義。實(shí)踐意義：闡述了萬向傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)方案確定方式，并根據(jù)已知參考參數(shù)，說明了設(shè)計(jì)思路，對(duì)萬向軸的重要結(jié)構(gòu)進(jìn)行了尺寸設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核，驗(yàn)證了零件設(shè)計(jì)的可行性。并根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸參數(shù)，進(jìn)行三維建模，未涉及的零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)用，完成三維模型建立，為力學(xué)仿真做基礎(chǔ)。探討傳動(dòng)軸的選擇是否正確，設(shè)計(jì)是否合理，具有實(shí)踐意義。第2章汽車萬向傳動(dòng)裝置的發(fā)展與現(xiàn)狀萬向傳動(dòng)裝置是汽車誕生以來動(dòng)力系統(tǒng)中的重要組成成分，驅(qū)動(dòng)汽車行進(jìn)的多缸發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)連續(xù)多次制動(dòng)懸架，但處于持續(xù)汽車高速行駛的過程中，由于制動(dòng)懸架的不斷旋轉(zhuǎn)受力會(huì)不可控制的產(chǎn)生變形，變速器及驅(qū)動(dòng)橋的兩個(gè)相對(duì)制動(dòng)位置（高度和制動(dòng)距離）也在行駛過程中產(chǎn)生不斷變化。它們之間只需要通過一個(gè)可以自由伸縮的萬向節(jié)和傳動(dòng)軸進(jìn)行連接。此時(shí)，當(dāng)兩根傳動(dòng)軸的固定長(zhǎng)度軸距小于1.5m時(shí)，往往需要使用一個(gè)十字軸的軸距和萬向節(jié)花鍵軸以及萬向節(jié)花鍵空心軸能夠自由伸縮的弧形傳動(dòng)軸的兩個(gè)萬向節(jié)；萬向節(jié)和軸必須能夠適應(yīng)兩軸角位置和兩軸位置相對(duì)于某種程度上，連續(xù)變化和振動(dòng)，高速萬向節(jié)動(dòng)力穩(wěn)定可靠，能保證兩軸旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)速度，因兩種附加的振動(dòng)角度，例如制動(dòng)器振動(dòng)和噪音在容許范圍之內(nèi)，不應(yīng)當(dāng)有任何共振現(xiàn)象內(nèi)部和外部車輛使用的范圍和高速度。它還要求動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)擁有很高的工作效率，系統(tǒng)使用年限長(zhǎng)，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便加工制造，安裝維修容易。第2.1節(jié)萬向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)技術(shù)綜述在汽車專用通用傳動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)中，根據(jù)車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和車輛使用運(yùn)營(yíng)部門的實(shí)際要求，綜合分析和考慮車輛生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)部門的各種具體情況，制定一套相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。一般情況下，萬向輪傳動(dòng)系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)必須滿足以下基本技術(shù)要求：位置傳動(dòng)性能要求兩軸間通電的通用傳動(dòng)系統(tǒng)在預(yù)定的傳動(dòng)長(zhǎng)度范圍內(nèi)位置和性能不會(huì)發(fā)生較大變化時(shí)，萬向傳動(dòng)系統(tǒng)的功率相對(duì)于傳動(dòng)系統(tǒng)必須能夠可靠、穩(wěn)定地將萬向傳動(dòng)系統(tǒng)的功率傳遞到傳動(dòng)軸的兩端。為保證需要連接的兩個(gè)十字軸盡可能保持勻速平行轉(zhuǎn)動(dòng)，必須保證機(jī)械振動(dòng)，由于驅(qū)動(dòng)萬向節(jié)和轉(zhuǎn)角裝置的存在可能引起的噪聲和其他額外的動(dòng)載荷都在其允許的速度范圍內(nèi)。盡力保證傳輸效率符合設(shè)計(jì)要求，把摩擦損耗降到最低。這是一種制造相對(duì)方便，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，維修也容易的零件。第2.2節(jié)萬向傳動(dòng)軸的使用材料（1）十字軸材料的選擇：選擇市面上常見的45號(hào)鋼，并需要進(jìn)行滲碳處理。（2）花鍵軸與花鍵套材料：花鍵軸材料的選擇：選擇機(jī)械制造業(yè)的行業(yè)中最廣泛使用的的鋼之一40Cr。（3）大型軸承套管焊接材料：10號(hào)、20號(hào)、低碳不銹鋼板耐熱卷板電焊。（4）萬向柱式節(jié)叉與使用突緣式節(jié)叉所用材料：40號(hào)、45號(hào)低碳鋼，調(diào)質(zhì)。第3章萬向傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)方案確定第3.1節(jié)設(shè)計(jì)已知參數(shù)根據(jù)搜集資料參照自由CA1041的參數(shù)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，在表2-1中給出了已知的參數(shù)：表3.1解放CA1041參數(shù)第3.2節(jié)萬向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)思路該萬向變速器不但需要萬向傳動(dòng)的扭力性能好，而且對(duì)萬向扭矩的強(qiáng)度也有很高的要求。（1）選型：選用通用驅(qū)動(dòng)軸的型號(hào)；（2）萬向軸的設(shè)計(jì)計(jì)算和檢驗(yàn)：按已知的參數(shù)，進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和計(jì)算。（3）二維繪圖：利用CAD軟件對(duì)萬向傳動(dòng)軸進(jìn)行繪制，并完成工程圖。第3.3節(jié)結(jié)構(gòu)方案的確定3.3.1傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)方案的確定針對(duì)通用汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的不同需求和實(shí)際系統(tǒng)的限制，提出了一種基于通用型汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的新方法。通常需要采用不同的通用傳動(dòng)系統(tǒng)來安排解決方案。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸與兩個(gè)變速器之間的距離較小時(shí)，兩個(gè)萬向節(jié)和一個(gè)自由伸縮軸承主軸的倒向傳動(dòng)軸為有效地消除傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋之間的傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋的相對(duì)移動(dòng)距離的不利影響，進(jìn)行了傳動(dòng)系統(tǒng)反向布置的解決方案。對(duì)于大多數(shù)小型貨車來說，變速器第二軸與車架輔助制動(dòng)器輸入齒輪軸之間的傳動(dòng)距離較大，可能會(huì)同時(shí)遇到?；蛘咭?yàn)檫M(jìn)口位置高，它直接導(dǎo)致輸出齒輪軸與前、后傳動(dòng)軸齒輪軸、前、后傳動(dòng)軸錐齒輪軸驅(qū)動(dòng)輪導(dǎo)向軸、前、后傳動(dòng)軸齒輪軸傳動(dòng)角間隙過大；或因框架安裝不準(zhǔn)確或?qū)е驴蚣芙Y(jié)構(gòu)中其他傳動(dòng)控制機(jī)構(gòu)變形而導(dǎo)致需要額外的傳動(dòng)載荷。此時(shí)，可以用普通的柔性十字軸傳動(dòng)萬向節(jié)或柔性曲軸萬向節(jié)來連接傳動(dòng)總成，其連續(xù)工作的角度溫度范圍一般不超過2°到3°。目前，十字軸式高精度剛性傳動(dòng)軸和萬向傳動(dòng)節(jié)點(diǎn)式齒輪軸在我國(guó)汽車萬向節(jié)傳動(dòng)軸制造系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。另一個(gè)重要組成部分是快速上下滑動(dòng)主鍵和快速樣條對(duì)，由內(nèi)、外樣條滑動(dòng)兩個(gè)鍵連接在一起，用于實(shí)時(shí)跟蹤和傳輸每個(gè)樣條隨不同長(zhǎng)度的快速滑動(dòng)位置的變化。車輛擺動(dòng)的軸向旋轉(zhuǎn)角度和滑動(dòng)萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)角度的脈動(dòng)以及車輛花鍵對(duì)萬向節(jié)伸縮的最大數(shù)目，是根據(jù)某大型車輛在車輛總體設(shè)計(jì)時(shí)的布局，對(duì)需要常規(guī)車輛車輛擺動(dòng)角度和傳動(dòng)軸萬能節(jié)點(diǎn)跳動(dòng)度進(jìn)行角度校正和統(tǒng)一計(jì)算確定的驗(yàn)算。一般人在實(shí)際使用的情況下，認(rèn)為應(yīng)該配備盡可能多的具有空心最大傳動(dòng)位移的軸承式鋼管，空心最大轉(zhuǎn)向軸承空心鋼管雖然有可能有更小的最大傳動(dòng)軸承質(zhì)量，但不能同時(shí)高速傳遞更大的最小傳動(dòng)軸承扭矩，而比其他各類實(shí)心型驅(qū)動(dòng)的同直徑軸承軸管也需要具有較高的臨界轉(zhuǎn)矩角和較高轉(zhuǎn)速的最大傳遞轉(zhuǎn)矩特性。本產(chǎn)品專為貨車專用通用傳動(dòng)軸而設(shè)計(jì)，在貨車正常運(yùn)動(dòng)時(shí)，因汽車懸架反復(fù)發(fā)生變形，傳動(dòng)齒輪或傳動(dòng)軸直接通過驅(qū)動(dòng)橋連接輸入輸出萬向軸的相對(duì)位置，兩軸之間的旋轉(zhuǎn)軸不斷變化，傳動(dòng)輸入軸采用空心四軸可調(diào)伸縮萬向軸。綜上所述，確定萬向傳動(dòng)軸作為系統(tǒng)部件設(shè)計(jì)的基本問題，解決辦法方案，采用一個(gè)帶有伸縮式16齒花鍵的空心傳動(dòng)軸作為萬向傳動(dòng)裝置的主軸。傳動(dòng)中使用的沖壓軸承或者鋼管卷板可以將其做成一個(gè)空心，用薄薄的軸承鋼管或者卷板經(jīng)過釬焊并從其制作中獲得，使其能夠大大提高其承載強(qiáng)度和承載傳動(dòng)的剛度?；ㄦI軸齒輪傳動(dòng)可以直接傳動(dòng)使花鍵齒輪高速傳動(dòng)花鍵軸的齒輪長(zhǎng)度大小可以同時(shí)發(fā)生較大幅度改變，同時(shí)，當(dāng)帶花鍵軸的齒輪滑動(dòng)時(shí)，花鍵齒輪之間進(jìn)行涂層，可以有效地減少花鍵齒輪的內(nèi)滑動(dòng)時(shí)間和花鍵的內(nèi)滑動(dòng)軸向阻力以及軸向外力的磨損。這種直流電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、運(yùn)行效率高等優(yōu)點(diǎn)，適用于液壓傳動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行。所以，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是由兩個(gè)具有交叉驅(qū)動(dòng)的萬向節(jié)組成和一個(gè)帶有自動(dòng)伸縮式花鍵的兩個(gè)傳動(dòng)軸齒節(jié)組成的萬向節(jié)為傳動(dòng)中心軸。如下圖2-1所示。圖3.2萬向傳動(dòng)裝置總成3.3.2萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)方案確定一種常見的十字軸驅(qū)動(dòng)萬向節(jié)是一種等速萬向節(jié)，其主要特點(diǎn)是傳動(dòng)軸與隨動(dòng)軸的軸向角度不能直接等速，且變速軸與軸角速度周期不均勻，而在使用雙通萬向節(jié)交叉軸時(shí)，恒速驅(qū)動(dòng)方式的合理設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案可以有效實(shí)現(xiàn)恒速傳動(dòng)；當(dāng)兩軸之間的軸角不發(fā)生變化時(shí)，轉(zhuǎn)向速度保持不變的傳動(dòng)的萬向接頭叫做等速傳動(dòng)萬向接頭或準(zhǔn)恒速萬向接頭；精密恒速萬向節(jié)是一種接近恒定速度的萬向節(jié)，它通過驅(qū)動(dòng)恒速指數(shù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件，實(shí)現(xiàn)主軸、從軸和動(dòng)軸之間近似準(zhǔn)恒速傳動(dòng)。方案一：十字軸型剛性萬向接頭A、萬向接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案一：使用十字形剛性萬向節(jié)十字軸驅(qū)動(dòng)萬向節(jié)，也就是將兩個(gè)萬向聯(lián)軸節(jié)的分叉緊密地連接在一起。因此，當(dāng)主、從傳動(dòng)軸停止驅(qū)動(dòng)時(shí)，主傳動(dòng)軸和從動(dòng)傳動(dòng)軸可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)，并以橫軸為中心在任何方向擺動(dòng)。利用自動(dòng)軸向定位卡環(huán)式的自動(dòng)軸向定位滾針齒輪傳動(dòng)橫向軸承以及利用軸向卡環(huán)軸的自動(dòng)定位滾針傳動(dòng)軸承方式即可使它同時(shí)具有傳統(tǒng)軸承產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、零件少和軸承產(chǎn)品質(zhì)量小的幾大主要優(yōu)點(diǎn)。為了能夠更好的的潤(rùn)滑整個(gè)圓柱軸承，十字軸頸一定要保持做成中空的，并且一定要保證有一條潤(rùn)滑油路直接可以通向整個(gè)十字軸頸。潤(rùn)滑油從一個(gè)由潤(rùn)滑脂泵動(dòng)的噴嘴底部噴出租入一個(gè)圓形十字軸內(nèi)腔。為了有效率地避免十字軸承內(nèi)的潤(rùn)滑油大量快速流出及堆積導(dǎo)致軸承塵垢直接滑落進(jìn)入十字型的軸承在每個(gè)帶有十字軸的軸承兩端的十字軸承的金屬矩形軸承座圈和軸頸上的夾套內(nèi)覆蓋一層軸承潤(rùn)滑油密封氈，用于潤(rùn)滑油密封。為了大大提高這種成型密封件的使用性能，近年來在新型軟木十字軸式成型油封件的萬向節(jié)中多次明確地提出采用優(yōu)質(zhì)軟木制成橡膠塑料毛氈軸式油封，其這種密閉件的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)可以要大地優(yōu)于老式的軟木橡膠塑料毛氈或那種采用優(yōu)質(zhì)軟木制成橡膠毛氈墊片的軸式油封。當(dāng)一個(gè)用于安全潤(rùn)滑脂油封制動(dòng)的噴槍向整個(gè)安全十字軸圈的內(nèi)腔內(nèi)部迅速注入安全滑脂潤(rùn)滑油而不能使得十字軸內(nèi)腔內(nèi)的實(shí)際油壓允許溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于汽車實(shí)際油壓允許值時(shí)，多余的安全滑脂潤(rùn)滑油便從十字油封橡膠圈和十字油封箱體內(nèi)圓潤(rùn)的油封表面與整個(gè)安全十字軸圈和整個(gè)軸內(nèi)腔頸部的間隙接觸處和間隙接合處迅速滲入溢出，無須另外重新安裝安全滑油潤(rùn)滑閥。圖3.3十字軸式剛性萬向節(jié)方案二：采用雙聯(lián)式萬向節(jié)這兩種新的萬向關(guān)節(jié)組合算法實(shí)際上是一種近似算法，它可以告訴一個(gè)新的萬向關(guān)節(jié)，它大致可以看作是在一個(gè)交叉整數(shù)軸上連接的兩個(gè)萬向關(guān)節(jié)的組合。為了保證兩個(gè)萬向傳動(dòng)接頭能同時(shí)保證交叉機(jī)構(gòu)軸承和兩個(gè)萬向傳動(dòng)接頭的平均傳動(dòng)工作量和平均速度和加速度能完全和基本相等，可以考慮增設(shè)一個(gè)分度式的傳動(dòng)十字機(jī)構(gòu)。偏心十字軸和傳動(dòng)十字軸雙向并聯(lián)式高速傳動(dòng)萬向節(jié)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)取消了兩軸齒輪分度式的傳動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，也就是說它可以直接傳動(dòng)保證所有相對(duì)或連接的兩軸齒輪可以非常接近完全按照等速轉(zhuǎn)動(dòng)方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。無分度桿的雙向并聯(lián)式齒輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)萬向節(jié)在軍用電動(dòng)車和貨車的雙向驅(qū)動(dòng)一個(gè)轉(zhuǎn)向架和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)橋中它的驅(qū)動(dòng)應(yīng)用相當(dāng)廣泛，這種單向雙聯(lián)式的萬向節(jié)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)就是采用一個(gè)驅(qū)動(dòng)主銷架在工作點(diǎn)的中心轉(zhuǎn)速分別偏離于兩萬向節(jié)兩個(gè)工作點(diǎn)的中心1.0mm—3.5mm的雙向驅(qū)動(dòng)橋式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為解決驅(qū)動(dòng)方案，使兩個(gè)萬向節(jié)的兩根傳動(dòng)軸在工作點(diǎn)的中心速度基本等于其驅(qū)動(dòng)趨近點(diǎn)的速度。本系列軸承系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是軸承設(shè)計(jì)技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)之一，該軸承設(shè)計(jì)允許兩軸和兩軸的距離，并具有較大的兩軸水平渦旋角(一般水平角可達(dá)50°，偏心軸和雙向交叉軸的角度串聯(lián)軋制一般角度可達(dá)60°)，軸承在全自動(dòng)密封運(yùn)行時(shí)表現(xiàn)的性能好，傳動(dòng)系統(tǒng)效率高，運(yùn)行可靠，生產(chǎn)方便，不需要工廠專用機(jī)械和工藝設(shè)備。B、確定萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)方案雙向三通驅(qū)動(dòng)軸承主銷萬向節(jié)上的外軸承架具有良好的密封性能和傳動(dòng)系統(tǒng)性能，高額的工作效率，工作情況穩(wěn)定良好，方便加工制造。然而，由于軸承的整體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，形狀和尺寸相較其他萬向節(jié)而言，散裝零件的數(shù)量也較大。更重要的是，當(dāng)被廣泛用于大型內(nèi)承轉(zhuǎn)向印記輪胎軸承驅(qū)動(dòng)橋是，軸承在雙向軸承聯(lián)合傳動(dòng)軸承主銷式萬向節(jié)內(nèi)軸承軸向密封軸承尺寸較大，為了減少內(nèi)部軸承軸向軸的驅(qū)動(dòng)中心方向銷軸軸承如果延長(zhǎng)軸的方向偏離大的交點(diǎn)轉(zhuǎn)向印記地面驅(qū)動(dòng)中心點(diǎn)的交點(diǎn)駕駛中心支承的大轉(zhuǎn)向印記輪胎和接地對(duì)于轉(zhuǎn)向標(biāo)志連接點(diǎn)轉(zhuǎn)向中心，需將較大角度的軸向軸承主銷的內(nèi)、外軸承的軸的傾斜角度減小到最小。本發(fā)明的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、使用強(qiáng)度高、耐磨性好、在傳動(dòng)時(shí)工作效率較高、便于成產(chǎn)，生產(chǎn)成本低。但與滾針連接的兩軸之間的溫度差一般不應(yīng)過大，當(dāng)兩軸之間的角度從4°左右逐漸增大到溫度達(dá)到16°時(shí)，十字萬向節(jié)和滾針軸承的使用壽命約為原低溫的四分之一。總之，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)所使用的兩個(gè)平行的驅(qū)動(dòng)軸的側(cè)向角比較小，因此，與剛度較好的兩個(gè)平行方向的萬向節(jié)相比，十字軸驅(qū)動(dòng)的萬向節(jié)剛性好，更加適合這次的雙向傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，故選擇這次采用雙向十字軸式剛性好的傳動(dòng)萬向節(jié)。

第4章萬向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)第4.1節(jié)計(jì)算載荷的確定（1）傳動(dòng)軸的扭力計(jì)算公式是：（4-1）式中發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N·mm），N—在此基礎(chǔ)上，對(duì)所設(shè)計(jì)的汽車進(jìn)行了后橋的設(shè)計(jì)，得出n=1；—第一檔的傳動(dòng)比，本次設(shè)計(jì)的汽車一檔的傳動(dòng)比—引擎與萬向傳動(dòng)軸的傳動(dòng)效率，—?jiǎng)恿鲃?dòng)裝置的動(dòng)力因數(shù)是從離合器上傳來，具有手工操作的高性能機(jī)械傳動(dòng)裝置，性能系數(shù)。代入公式第4.2節(jié)十字軸萬向節(jié)設(shè)計(jì)十字軸軸頸和滾針軸承的磨損是造成交叉軸頸滾針軸承工作表面出現(xiàn)凹陷和脫落的主要原因。通常，報(bào)廢的條件是磨損或壓痕大于0.15毫米。由于軸頸根部的破壞是其主要的破壞形式，因此必須保證其具有足夠的抗彎性。指定一個(gè)力F，它作用于十字軸的中心，見圖4.1公式中：萬向驅(qū)動(dòng)軸的扭矩F；r–作用力F與橫軸中心的距離—主、從動(dòng)叉軸的最大夾角萬向驅(qū)動(dòng)軸扭矩的計(jì)算T=989860Nmm,引入式得到表4.1建議的十字軸直徑（mm）圖4.1十字軸的主要尺寸和受力狀況十字軸的長(zhǎng)度；h-軸頸的長(zhǎng)度；d1-軸徑；d2-管徑；d0-滾針的直徑；十字軸頸根部的彎曲應(yīng)力符合規(guī)定和切應(yīng)力公式中：d1-橫軸頸（mm）d2-十字軸上的油道孔的直徑（mm)；S-作用力F與軸頸根部之間的距離（mm)；[]—允許的彎曲應(yīng)力，[]=250~350MPa；[]—允許的切應(yīng)力，[]=80~120MPa將公式代入d1=22毫米、d2=6毫米、s=h/2=10.5毫米。F=14795.1N代入公式為試驗(yàn)結(jié)果表明，十字軸軸頸根部處的剪切應(yīng)力和剪切應(yīng)力都滿足設(shè)計(jì)要求。第4.3節(jié)傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)4.3.1傳動(dòng)軸初選尺寸電焊管參數(shù)應(yīng)按冶金部標(biāo)準(zhǔn)YB242-63選取。表3-2給出外徑D=60^*95mm的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值。表4.2電焊管標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值由于傳動(dòng)軸是開放的，兩端支撐是自由的，這樣就可以計(jì)算出關(guān)鍵的旋轉(zhuǎn)速度。初始傳動(dòng)軸管的外徑DC2=75mm，厚度B=2.5mm，則dc2=DC2-2B=70mm第4.4節(jié)傳動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速當(dāng)傳動(dòng)軸的額定速度與其彎曲固有振動(dòng)頻率很接近時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生軸向諧振，使其產(chǎn)生較大的撓度和軸向應(yīng)力。當(dāng)傳動(dòng)軸被破壞時(shí)，它的額定速度就是傳動(dòng)軸的極限速度。在安全范圍基于此，求出了臨界速度，K=1.5，也就是驅(qū)動(dòng)軸的速度與汽車的最高速度相對(duì)應(yīng)。式中：—引擎最高功率下的旋轉(zhuǎn)速度—最大換擋比率=0.745，則=2533r/min帶入得：=3799.5取=4000主傳動(dòng)軸長(zhǎng)度帶入公式得：=12183r/min經(jīng)過計(jì)算，主傳動(dòng)軸達(dá)到了臨界速度的設(shè)計(jì)指標(biāo)。第4.5節(jié)傳動(dòng)軸強(qiáng)度校核便于簡(jiǎn)化計(jì)算，計(jì)算由扭矩引起的最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力可以使用以下公式：式中：T—傳動(dòng)軸的計(jì)算扭矩，Nmm；W—抗扭斷面模量，對(duì)空心軸將W代入上式，則傳動(dòng)軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度應(yīng)滿足以下要求：式中：——許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，=300MPa傳動(dòng)軸計(jì)算扭計(jì)算公式如下：式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（Nmm）,Temax=210*103N*mmN—計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，CA1041為后橋驅(qū)動(dòng)車輛，所以取N=1；i1—變速器一檔傳動(dòng)比，CA1041裝配的變速器一檔傳動(dòng)比i1=4.91；—發(fā)動(dòng)機(jī)到萬向傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)效率，取=0.96；Kd—猛接離合器所產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)，液力自動(dòng)變速器Kd=1，具有手動(dòng)操縱的機(jī)械變速器的高性能賽車Kd=3，性能系數(shù)fj=0的汽車：Kd=1.fj>0的汽車：Kd=2或由經(jīng)驗(yàn)選定。將傳動(dòng)軸計(jì)算扭矩T=989860N*mm，傳動(dòng)軸管外徑DC2=75N*mm，內(nèi)徑dc2=70N*mm代入公式得：通過計(jì)算，主傳動(dòng)軸管滿足設(shè)計(jì)要求，能保證在不同工況下有效傳遞扭矩。因?yàn)橹虚g傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度小于傳動(dòng)軸，因此它的外徑和壁厚度也適合于中間傳動(dòng)軸。第4.6節(jié)花鍵軸設(shè)計(jì)花鍵的初始長(zhǎng)度為1=85毫米，而花鍵的孔長(zhǎng)為L(zhǎng)=150毫米?；ㄦI尺寸選定后，還要對(duì)花鍵軸扭應(yīng)力進(jìn)行檢測(cè)（MPa）以及齒面受壓應(yīng)力（MPa)花鍵軸與傳動(dòng)軸的扭力（MPa）一般按其底部直徑來計(jì)算。公式：T一傳動(dòng)軸的扭矩（Nmm)；d花鍵軸的花鍵內(nèi)直徑（mm)；—許用應(yīng)力，按安全系數(shù)確定，取k=2，則=150MPa；將T=989860N*mm，dh=46mm代入公式得：對(duì)主傳動(dòng)軸花鍵進(jìn)行了校核，其齒根處的扭力達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)。輪軸花鍵齒面的壓力應(yīng)力其計(jì)算公式為：圖4.3中常用的矩形花鍵公式中：T一傳動(dòng)軸的扭矩（Nmm）K’-花鍵扭矩分配的非均勻性,K'=1.3~1.4,取K'=1.4;Dh、dh是一種是花鍵的外徑和內(nèi)徑Lh—有效工作長(zhǎng)度mmN—花鍵齒數(shù)；[σy]一許用擠壓應(yīng)力(MPa)花鍵的齒面硬度在35HRC以上時(shí)，其滑塊的長(zhǎng)度為：[σy]=25~50MPa將T=989860N*mm，K'=1.4，Dh=50mm，dh=46mm，Lh=85mm，N=8代入公式得對(duì)主傳動(dòng)軸花鍵齒面的擠壓應(yīng)力進(jìn)行了校核。

第5章建模過程第5.1節(jié)十字軸的建模過程（1）打開SolidWorks后，在主菜單中單擊并選擇“新建”和“設(shè)計(jì)部件”選項(xiàng)，然后轉(zhuǎn)到主界面。（2）選取正面參考面，然后進(jìn)行繪制。（3）按大小繪制出。（4）從草圖繪制中退出，回到主界面（5）按下“特征”按鈕，進(jìn)入“拉伸”對(duì)話框，選擇“左右對(duì)稱伸展”，單擊“確定”，“完成”。（6）以這種方式，輸入繪圖頁(yè)，繪圖界面，并返回到主頁(yè)。（7）點(diǎn)擊拉伸命令，反復(fù)兩次完成十字軸主體輪廓。（8）單擊“拉伸和切割”命令，以使深度為21mm。（9）按一下圓角上的倒角指令，確定為2毫米，45度。（10）在給定斜面為2mm、60度的情況下，重復(fù)操作上面的指令。（11）在軸頸中進(jìn)行拉伸切割之后，選定最內(nèi)側(cè)，在21mm的深度下單擊拉伸切除指令。（12）點(diǎn)擊倒角指令，將最里面的倒角指令執(zhí)行上一個(gè)指令，數(shù)據(jù)為2mm，45度。（13）再次點(diǎn)擊倒角命令，數(shù)據(jù)為1mm，30度。（14）點(diǎn)擊圓周陣列命令，選取軸頸中的所有特征與面，角度設(shè)定為90度，實(shí)例數(shù)為4。點(diǎn)擊拉伸切除命令，在中心切除直徑22mm，深度為2mm。（15）按下“異形孔”向?qū)е噶睿x定下螺紋孔，規(guī)格為3/8-16，下端角為118度。（16）完成后符合十字軸設(shè)計(jì)要求，十字軸三維建模完成。圖5.1十字軸SolidWorks三維模型第5.2節(jié)萬向節(jié)花鍵軸滑動(dòng)叉建模過程打開軟件solidworks軟件后，選擇系統(tǒng)主面板在“菜單”窗口中，選擇“新建”和“設(shè)計(jì)窗格”。選擇前面的素描基礎(chǔ)，單擊，然后進(jìn)入前面的草圖繪圖工具頁(yè)，畫出85毫米的曲線，然后按下“拉伸”指令，拉伸繪制圓在此繪制圓點(diǎn)擊拉伸，再次拉伸圓，進(jìn)行拔模操作在拔模出的凸臺(tái)上拉伸，在依次繪制已經(jīng)完成的連續(xù)部件拉伸模型上面還需要依次進(jìn)行模型圖形繪制草圖，完全貫穿，拉伸切除，鏡像，在叉兩側(cè)進(jìn)行繪制草圖拉伸切除，完全貫穿。在叉一側(cè)草圖繪制，完全貫穿，在萬向節(jié)叉底面繪制圓，拉伸。在拉伸出模型的外側(cè)面繪制圓，拉伸、切割、選擇、成型。繪制，拉伸，兩側(cè)對(duì)稱。圓周陣列，設(shè)置角度實(shí)例數(shù)。在花鍵側(cè)面草圖繪圓拉伸，選擇給定到一面，完成。圖5.2萬向節(jié)花鍵軸滑動(dòng)叉SolidWorks三維模型第5.3節(jié)突緣叉的建模過程打開SolidWorks后，在主菜單中選擇“新建”和“設(shè)計(jì)”窗格，以進(jìn)入主界面。選擇“標(biāo)準(zhǔn)前瞻性”以進(jìn)入繪圖頁(yè)。畫一個(gè)圓，然后伸展。單擊線性范圍中的圓形范圍，然后選擇具有360度等間距的參考軸，實(shí)例數(shù)為6。在此模型未進(jìn)行拉伸切除的面上繪制圓，拉伸。拉伸，拔模。在拔模出的凸臺(tái)，上拉伸。草圖繪制，拉伸切除，完全貫穿，圓角命令。在萬向節(jié)叉兩側(cè)繪制基準(zhǔn)面，拉伸切割。利用驅(qū)動(dòng)鏡將參考平面視為對(duì)稱平面，前一-步切割的模型為反射鏡。在分叉的兩邊畫出素描，畫好后再進(jìn)行切割，并選取完整的貫通。在分叉處畫出素描，單擊“拉斷”指令，選擇“完全貫穿”指令。在突緣叉的一-側(cè)繪制示意圖，單擊“拉伸剪切”，然后選擇“完全穿透”。凸緣叉繪制完成。圖5.3凸緣叉SolidWorks三維模型第5.4節(jié)萬向節(jié)空心軸滑動(dòng)叉建模過程，當(dāng)打開SolidWorks之后，在你的主菜單項(xiàng)中，選中“新建”并點(diǎn)擊“設(shè)計(jì)窗格”，輸入主界面，選擇前瞻性標(biāo)準(zhǔn)，輸入繪圖頁(yè)，畫一個(gè)60毫米的圓形。將其拉伸到9毫米。在凸起的一側(cè)執(zhí)行伸展指令，拉伸長(zhǎng)度為50mm。在完成的模型上進(jìn)行草圖繪制，單擊“拉伸剪切”，再點(diǎn)擊“完全貫穿”。單擊圓角，選定20毫米的半徑。將參考平面畫在萬向節(jié)叉的兩邊，并在一個(gè)給定深度1mm的參考平面上選取牽引傳動(dòng)工具。按一下鏡像，將參考平面視為對(duì)稱平面，前一步切割的模型為鏡像。在叉兩側(cè)繪制草圖，繪制完成后進(jìn)行拉伸切除命令，選擇完全貫穿。在換檔叉的一側(cè)繪制示意圖，單擊“拉伸剪切”，然后選擇“完全穿透”。在萬向接頭的底部畫出一個(gè)素描，按下一個(gè)拉伸指令，它的長(zhǎng)度是100毫米。執(zhí)行拉伸切割命令，切割深度為200mm。單擊圓形數(shù)組。點(diǎn)擊圓周陣列命令，以圓柱母線為方向，角度為22.5°，實(shí)例數(shù)為16個(gè)。在花鍵內(nèi)側(cè)繪制一一個(gè)直徑為31mm的圓，在200mm的深度下進(jìn)行伸展切割，萬向節(jié)空心軸滑動(dòng)叉繪制完成。圖5.4滑動(dòng)叉SolidWorks三維模型第5.5節(jié)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析技術(shù)性分析:本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的萬向傳動(dòng)裝置相對(duì)于普通前置后驅(qū)型車而言，采用四驅(qū)傳動(dòng)，加大了汽車的動(dòng)力性及通過惡劣路況時(shí)汽車的穩(wěn)定運(yùn)行。分動(dòng)器是作用于四驅(qū)傳動(dòng)的重要裝置，這是一種動(dòng)力輸入軸直接或間接傳動(dòng)系統(tǒng)由萬向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的第二軸相連接，并且輸出軸也由萬向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。為了提高轉(zhuǎn)矩，軸從分動(dòng)器分配.傳動(dòng)裝置輸出功率。萬向變速器在分動(dòng)器的作用下，具有進(jìn)一-步放大的優(yōu)勢(shì)，使得四輪驅(qū)動(dòng)的汽車相對(duì)于普通二輪驅(qū)動(dòng)汽車整體性能更加強(qiáng)悍。經(jīng)濟(jì)性分析：45鋼是我國(guó)國(guó)標(biāo)的名稱，又稱“油鋼”。熱軋現(xiàn)貨市場(chǎng)上，冷軋標(biāo)準(zhǔn)為1.0-4毫米的鋼材，其延性通常為冷，正火處理的鋼略好于淬火和回火處理。它有著較一般材料更高的強(qiáng)度和更好的加工性能。45鋼是一種低碳鋼，可開展熱處理解決，其熱處理后強(qiáng)度和強(qiáng)度高，故合適于制做機(jī)械零件，用以規(guī)定承受力大及耐磨性能好的場(chǎng)所。45號(hào)鋼市場(chǎng)價(jià)格普遍為7.5元公斤，成本相對(duì)低廉，適合大批量采購(gòu)加工生產(chǎn)。第6章結(jié)論在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，本文對(duì)萬向變速器的發(fā)展及目前的狀況作了簡(jiǎn)要的介紹，并對(duì)萬向變速器在汽車中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述，并對(duì)萬向變速器的類型及各類型的特性進(jìn)行了闡述。在設(shè)計(jì)時(shí)，萬向傳動(dòng)裝置有已知的參數(shù)和查閱的參考參數(shù)，對(duì)不同萬向傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，可以對(duì)萬向傳動(dòng)裝置進(jìn)行擴(kuò)寬視野分析。對(duì)十字軸軸設(shè)計(jì)計(jì)算首先確定十字軸大體結(jié)構(gòu)組成，接著根據(jù)《汽車設(shè)計(jì)》中對(duì)十字軸所受主要應(yīng)力計(jì)算公式計(jì)算出該材料十字軸所受的靜載荷，然后根據(jù)這個(gè)計(jì)算壓力對(duì)萬向節(jié)叉的總軸進(jìn)行計(jì)算和校準(zhǔn)，可以根據(jù)這個(gè)計(jì)算內(nèi)核的設(shè)計(jì)要求確定。本文對(duì)傳動(dòng)軸萬向節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算、外徑、內(nèi)徑一-般選擇、傳動(dòng)軸萬向節(jié)的計(jì)算與檢驗(yàn)作了詳細(xì)的闡述。從已知的參數(shù)出發(fā)，確定滿足設(shè)計(jì)要求的萬向傳動(dòng)軸?；谑州S、萬向節(jié)和撥叉的傳動(dòng)比設(shè)計(jì)圖，利用SolidWorks軟件建立了萬向節(jié)傳動(dòng)