【萬向傳動軸設計11000字（論文）】

PAGEII萬向傳動軸設計摘要萬向變速器在車輛的結構體系中是車輛極為重要和不可或缺的部件，同時也是其他結構無法替代的核心關鍵部件。關于萬向傳動軸結構的研究和設計，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萬向變速器的發(fā)展及目前的狀況進行了闡述，并對萬向變速器在汽車中的應用進行了闡述，并對萬向變速器的類型及其各自的特性進行了闡述。在萬向變速器的設計中，已經(jīng)有了相關的參數(shù)和參照參數(shù)，通過比較各種萬向變速器的結構，可以擴大萬向變速器的范圍。接著根據(jù)《汽車設計》中對十字軸所受主要應力計算公式計算出該材料十字軸所受的靜載荷，然后根據(jù)這個計算壓力對萬向節(jié)叉的總軸進行計算和校準。解決了傳動軸在裝配效率和企業(yè)設計需求方面存在的問題。關鍵詞：傳動軸；萬向節(jié)；結構設計目錄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章汽車萬向傳動裝置的發(fā)展與現(xiàn)狀 43473第2.1節(jié)萬向傳動軸設計技術綜述 415424第2.2節(jié)萬向傳動軸的使用材料 528235第3章萬向傳動軸結構方案確定 615506第3.1節(jié)設計已知參數(shù) 62165第3.2節(jié)萬向傳動軸設計思路 65334第3.3節(jié)結構方案的確定 68964第4章萬向傳動軸設計 115175第4.1節(jié)計算載荷的確定 113165第4.2節(jié)十字軸萬向節(jié)設計 119181第4.3節(jié)傳動軸設計 1329684第4.4節(jié)傳動軸臨界轉速 1415512第4.5節(jié)傳動軸強度校核 15480第4.6節(jié)花鍵軸設計 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)空心軸滑動叉建模過程， 213772第5.5節(jié)技術經(jīng)濟性分析 2228184第6章結論 2325698參考文獻 24第1章緒論第1.1節(jié)研究背景與目的在汽車結構系統(tǒng)中，萬向傳動裝置是車輛極為重要和不可或缺的部件，同時也是其他結構無法替代的核心關鍵部件。關于萬向傳動軸結構的研究和設計，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裝置設計這個主題作為我的畢業(yè)設計主題，本畢業(yè)設計先分析通用傳動裝置的類型和每種類型的優(yōu)點和缺點，根據(jù)搜集找到的網(wǎng)絡參考模型和各類車型所采用的變速器類型，萬向驅動軸的選型是由其決定的。在設備中各個部件的有關尺寸被初步確定之后，根據(jù)《汽車設計》中的強度要求進行校核，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)，進行萬向變速器的設計工作，可以通過在網(wǎng)絡上查找和整理萬向變速器的相關信息，從而確定萬向變速器的基本尺寸參數(shù)，剛體材料的選用，以及在轉矩驅動中產(chǎn)生的接觸應力，在本次畢業(yè)設計中，強調尺寸參數(shù)設計，核心部位校核，應力檢查。校核強度，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。設計了汽車萬向驅動軸。萬向變速器的設計有已知的參數(shù)和查閱的參考參數(shù)，對不同萬向傳動裝置結構進行對比，可以對萬向傳動裝置進行擴寬視野分析。第1.2節(jié)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國外研究現(xiàn)狀世界最大汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)之一的美國德納公司(DanaHoldingCorporation)研發(fā)的SpicerLifeSeries®和Spicer&CompactTM系列十字軸萬向傳動軸，廣泛應用在各系列商務轎車上。美國IJK控制有限責任公司推出機載戰(zhàn)術萬向傳動軸系統(tǒng)(TAGS)光電傳感器萬向節(jié)，用于固定翼飛機和直升機的特種作戰(zhàn)、戰(zhàn)術監(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)定性和擴展環(huán)境運行的碳纖維4軸萬向節(jié)設計，可承受高海拔、極端溫度和濕度的影響。日本本田公司設計的改良型球籠式等速萬向節(jié)最大偏轉角度為50°，滾道鍛造成型技術處于世界領先地位。德國GKN(吉凱恩)公司用合成技術對不同材料進行組合研發(fā)了一種新型構造的萬向節(jié)，坯料經(jīng)過熱壓成型，不需機械加工就可以完成一一個完整組件，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、日汽車制造商進行測試和評估。據(jù)說，廠家采用這種新的等速萬向節(jié)，其優(yōu)點包括：省油、改善NVH（也就是：噪音、振動、平順）和減少轉彎半徑。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀目前，國內(nèi)對萬向聯(lián)軸器的研制和生產(chǎn)還存在著較大的差距。自“八五”起，我國對小轎車的發(fā)展給予了高度重視，而等速萬向節(jié)則是汽車件的重點發(fā)展方向。自此，我國學者開始了對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機構對萬向接頭的基礎研究進行了大量的研究，并取得了一些成績。南京工學院王良模教授研究了球籠型等速度萬向接頭的接觸應力。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、朱正禮等人對典型的十字形鉸鏈機構進行了空間運動約束分析，并分別建立了其運動學和動力學模型；采用有限元模擬軟件對萬向節(jié)傳動機構的傳動進行了簡單的分析，并對其進行了數(shù)值模擬，并對其進行了模擬計算。第1.3節(jié)研究意義理論意義：萬向傳動裝置成為汽車不可缺少的重要傳動部件，通過介紹了萬向傳動裝置的發(fā)展和當今現(xiàn)狀，敘述了萬向傳動裝置在車輛上的應用，并列舉了萬向傳動裝置的種類和每個種類的特點，研究萬向傳動裝置對于逐步提高現(xiàn)代汽車的傳動性能具有重要意義。實踐意義：闡述了萬向傳動軸的結構方案確定方式，并根據(jù)已知參考參數(shù)，說明了設計思路，對萬向軸的重要結構進行了尺寸設計和強度校核，驗證了零件設計的可行性。并根據(jù)設計尺寸參數(shù)，進行三維建模，未涉及的零件結構進行調用，完成三維模型建立，為力學仿真做基礎。探討傳動軸的選擇是否正確，設計是否合理，具有實踐意義。第2章汽車萬向傳動裝置的發(fā)展與現(xiàn)狀萬向傳動裝置是汽車誕生以來動力系統(tǒng)中的重要組成成分，驅動汽車行進的多缸發(fā)動機會連續(xù)多次制動懸架，但處于持續(xù)汽車高速行駛的過程中，由于制動懸架的不斷旋轉受力會不可控制的產(chǎn)生變形，變速器及驅動橋的兩個相對制動位置（高度和制動距離）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可以自由伸縮的萬向節(jié)和傳動軸進行連接。此時，當兩根傳動軸的固定長度軸距小于1.5m時，往往需要使用一個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軸的兩個萬向節(jié)；萬向節(jié)和軸必須能夠適應兩軸角位置和兩軸位置相對于某種程度上，連續(xù)變化和振動，高速萬向節(jié)動力穩(wěn)定可靠，能保證兩軸旋轉方向旋轉速度，因兩種附加的振動角度，例如制動器振動和噪音在容許范圍之內(nèi)，不應當有任何共振現(xiàn)象內(nèi)部和外部車輛使用的范圍和高速度。它還要求動力傳動系統(tǒng)擁有很高的工作效率，系統(tǒng)使用年限長，整體結構簡單，方便加工制造，安裝維修容易。第2.1節(jié)萬向傳動軸設計技術綜述在汽車專用通用傳動系統(tǒng)的總體設計中，根據(jù)車輛結構設計和車輛使用運營部門的實際要求，綜合分析和考慮車輛生產(chǎn)運營部門的各種具體情況，制定一套相應的系統(tǒng)設計方案。一般情況下，萬向輪傳動系統(tǒng)及其設計結構必須滿足以下基本技術要求：位置傳動性能要求兩軸間通電的通用傳動系統(tǒng)在預定的傳動長度范圍內(nèi)位置和性能不會發(fā)生較大變化時，萬向傳動系統(tǒng)的功率相對于傳動系統(tǒng)必須能夠可靠、穩(wěn)定地將萬向傳動系統(tǒng)的功率傳遞到傳動軸的兩端。為保證需要連接的兩個十字軸盡可能保持勻速平行轉動，必須保證機械振動，由于驅動萬向節(jié)和轉角裝置的存在可能引起的噪聲和其他額外的動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計要求，把摩擦損耗降到最低。這是一種制造相對方便，內(nèi)部結構較簡單，維修也容易的零件。第2.2節(jié)萬向傳動軸的使用材料（1）十字軸材料的選擇：選擇市面上常見的45號鋼，并需要進行滲碳處理。（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、20號、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、45號低碳鋼，調質。第3章萬向傳動軸結構方案確定第3.1節(jié)設計已知參數(shù)根據(jù)搜集資料參照自由CA1041的參數(shù)來進行設計，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)萬向傳動軸設計思路該萬向變速器不但需要萬向傳動的扭力性能好，而且對萬向扭矩的強度也有很高的要求。（1）選型：選用通用驅動軸的型號；（2）萬向軸的設計計算和檢驗：按已知的參數(shù)，進行了詳細的設計和計算。（3）二維繪圖：利用CAD軟件對萬向傳動軸進行繪制，并完成工程圖。第3.3節(jié)結構方案的確定3.3.1傳動軸的結構方案的確定針對通用汽車驅動系統(tǒng)的不同需求和實際系統(tǒng)的限制，提出了一種基于通用型汽車驅動系統(tǒng)的新方法。通常需要采用不同的通用傳動系統(tǒng)來安排解決方案。當驅動軸與兩個變速器之間的距離較小時，兩個萬向節(jié)和一個自由伸縮軸承主軸的倒向傳動軸為有效地消除傳動裝置和驅動橋之間的傳動裝置和驅動橋的相對移動距離的不利影響，進行了傳動系統(tǒng)反向布置的解決方案。對于大多數(shù)小型貨車來說，變速器第二軸與車架輔助制動器輸入齒輪軸之間的傳動距離較大，可能會同時遇到。或者因為進口位置高，它直接導致輸出齒輪軸與前、后傳動軸齒輪軸、前、后傳動軸錐齒輪軸驅動輪導向軸、前、后傳動軸齒輪軸傳動角間隙過大；或因框架安裝不準確或導致框架結構中其他傳動控制機構變形而導致需要額外的傳動載荷。此時，可以用普通的柔性十字軸傳動萬向節(jié)或柔性曲軸萬向節(jié)來連接傳動總成，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軸和萬向傳動節(jié)點式齒輪軸在我國汽車萬向節(jié)傳動軸制造系統(tǒng)中得到廣泛應用。另一個重要組成部分是快速上下滑動主鍵和快速樣條對，由內(nèi)、外樣條滑動兩個鍵連接在一起，用于實時跟蹤和傳輸每個樣條隨不同長度的快速滑動位置的變化。車輛擺動的軸向旋轉角度和滑動萬向節(jié)旋轉角度的脈動以及車輛花鍵對萬向節(jié)伸縮的最大數(shù)目，是根據(jù)某大型車輛在車輛總體設計時的布局，對需要常規(guī)車輛車輛擺動角度和傳動軸萬能節(jié)點跳動度進行角度校正和統(tǒng)一計算確定的驗算。一般人在實際使用的情況下，認為應該配備盡可能多的具有空心最大傳動位移的軸承式鋼管，空心最大轉向軸承空心鋼管雖然有可能有更小的最大傳動軸承質量，但不能同時高速傳遞更大的最小傳動軸承扭矩，而比其他各類實心型驅動的同直徑軸承軸管也需要具有較高的臨界轉矩角和較高轉速的最大傳遞轉矩特性。本產(chǎn)品專為貨車專用通用傳動軸而設計，在貨車正常運動時，因汽車懸架反復發(fā)生變形，傳動齒輪或傳動軸直接通過驅動橋連接輸入輸出萬向軸的相對位置，兩軸之間的旋轉軸不斷變化，傳動輸入軸采用空心四軸可調伸縮萬向軸。綜上所述，確定萬向傳動軸作為系統(tǒng)部件設計的基本問題，解決辦法方案，采用一個帶有伸縮式16齒花鍵的空心傳動軸作為萬向傳動裝置的主軸。傳動中使用的沖壓軸承或者鋼管卷板可以將其做成一個空心，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度和承載傳動的剛度?；ㄦI軸齒輪傳動可以直接傳動使花鍵齒輪高速傳動花鍵軸的齒輪長度大小可以同時發(fā)生較大幅度改變，同時，當帶花鍵軸的齒輪滑動時，花鍵齒輪之間進行涂層，可以有效地減少花鍵齒輪的內(nèi)滑動時間和花鍵的內(nèi)滑動軸向阻力以及軸向外力的磨損。這種直流電機具有結構簡單、成本低、運行效率高等優(yōu)點，適用于液壓傳動電機的運行。所以，該系統(tǒng)的設計主要是由兩個具有交叉驅動的萬向節(jié)組成和一個帶有自動伸縮式花鍵的兩個傳動軸齒節(jié)組成的萬向節(jié)為傳動中心軸。如下圖2-1所示。圖3.2萬向傳動裝置總成3.3.2萬向節(jié)的結構方案確定一種常見的十字軸驅動萬向節(jié)是一種等速萬向節(jié)，其主要特點是傳動軸與隨動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，恒速驅動方式的合理設計設計方案可以有效實現(xiàn)恒速傳動；當兩軸之間的軸角不發(fā)生變化時，轉向速度保持不變的傳動的萬向接頭叫做等速傳動萬向接頭或準恒速萬向接頭；精密恒速萬向節(jié)是一種接近恒定速度的萬向節(jié)，它通過驅動恒速指數(shù)傳動機構等機械部件，實現(xiàn)主軸、從軸和動軸之間近似準恒速傳動。方案一：十字軸型剛性萬向接頭A、萬向接頭結構設計方案一：使用十字形剛性萬向節(jié)十字軸驅動萬向節(jié)，也就是將兩個萬向聯(lián)軸節(jié)的分叉緊密地連接在一起。因此，當主、從傳動軸停止驅動時，主傳動軸和從動傳動軸可以同時驅動，并以橫軸為中心在任何方向擺動。利用自動軸向定位卡環(huán)式的自動軸向定位滾針齒輪傳動橫向軸承以及利用軸向卡環(huán)軸的自動定位滾針傳動軸承方式即可使它同時具有傳統(tǒng)軸承產(chǎn)品結構簡單、工作可靠、零件少和軸承產(chǎn)品質量小的幾大主要優(yōu)點。為了能夠更好的的潤滑整個圓柱軸承，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滑油路直接可以通向整個十字軸頸。潤滑油從一個由潤滑脂泵動的噴嘴底部噴出租入一個圓形十字軸內(nèi)腔。為了有效率地避免十字軸承內(nèi)的潤滑油大量快速流出及堆積導致軸承塵垢直接滑落進入十字型的軸承在每個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)覆蓋一層軸承潤滑油密封氈，用于潤滑油密封。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)質軟木制成橡膠塑料毛氈軸式油封，其這種密閉件的性能遠遠可以要大地優(yōu)于老式的軟木橡膠塑料毛氈或那種采用優(yōu)質軟木制成橡膠毛氈墊片的軸式油封。當一個用于安全潤滑脂油封制動的噴槍向整個安全十字軸圈的內(nèi)腔內(nèi)部迅速注入安全滑脂潤滑油而不能使得十字軸內(nèi)腔內(nèi)的實際油壓允許溫度遠遠大于汽車實際油壓允許值時，多余的安全滑脂潤滑油便從十字油封橡膠圈和十字油封箱體內(nèi)圓潤的油封表面與整個安全十字軸圈和整個軸內(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)這兩種新的萬向關節(jié)組合算法實際上是一種近似算法，它可以告訴一個新的萬向關節(jié)，它大致可以看作是在一個交叉整數(shù)軸上連接的兩個萬向關節(jié)的組合。為了保證兩個萬向傳動接頭能同時保證交叉機構軸承和兩個萬向傳動接頭的平均傳動工作量和平均速度和加速度能完全和基本相等，可以考慮增設一個分度式的傳動十字機構。偏心十字軸和傳動十字軸雙向并聯(lián)式高速傳動萬向節(jié)齒輪傳動系統(tǒng)取消了兩軸齒輪分度式的傳動控制機構，也就是說它可以直接傳動保證所有相對或連接的兩軸齒輪可以非常接近完全按照等速轉動方向進行轉動。無分度桿的雙向并聯(lián)式齒輪驅動系統(tǒng)萬向節(jié)在軍用電動車和貨車的雙向驅動一個轉向架和兩個驅動橋中它的驅動應用相當廣泛，這種單向雙聯(lián)式的萬向節(jié)驅動系統(tǒng)就是采用一個驅動主銷架在工作點的中心轉速分別偏離于兩萬向節(jié)兩個工作點的中心1.0mm—3.5mm的雙向驅動橋式結構設計作為解決驅動方案，使兩個萬向節(jié)的兩根傳動軸在工作點的中心速度基本等于其驅動趨近點的速度。本系列軸承系統(tǒng)設計方案是軸承設計技術的主要優(yōu)勢之一，該軸承設計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50°，偏心軸和雙向交叉軸的角度串聯(lián)軋制一般角度可達60°)，軸承在全自動密封運行時表現(xiàn)的性能好，傳動系統(tǒng)效率高，運行可靠，生產(chǎn)方便，不需要工廠專用機械和工藝設備。B、確定萬向節(jié)的結構方案雙向三通驅動軸承主銷萬向節(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，由于軸承的整體結構比較復雜，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，當被廣泛用于大型內(nèi)承轉向印記輪胎軸承驅動橋是，軸承在雙向軸承聯(lián)合傳動軸承主銷式萬向節(jié)內(nèi)軸承軸向密封軸承尺寸較大，為了減少內(nèi)部軸承軸向軸的驅動中心方向銷軸軸承如果延長軸的方向偏離大的交點轉向印記地面驅動中心點的交點駕駛中心支承的大轉向印記輪胎和接地對于轉向標志連接點轉向中心，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)明的特點是結構設計簡單、使用強度高、耐磨性好、在傳動時工作效率較高、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過大，當兩軸之間的角度從4°左右逐漸增大到溫度達到16°時，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?？傊?，因為這種結構所使用的兩個平行的驅動軸的側向角比較小，因此，與剛度較好的兩個平行方向的萬向節(jié)相比，十字軸驅動的萬向節(jié)剛性好，更加適合這次的雙向傳動系統(tǒng)設計，故選擇這次采用雙向十字軸式剛性好的傳動萬向節(jié)。

第4章萬向傳動軸設計第4.1節(jié)計算載荷的確定（1）傳動軸的扭力計算公式是：（4-1）式中發(fā)動機最大轉矩（N·mm），N—在此基礎上，對所設計的汽車進行了后橋的設計，得出n=1；—第一檔的傳動比，本次設計的汽車一檔的傳動比—引擎與萬向傳動軸的傳動效率，—動力傳動裝置的動力因數(shù)是從離合器上傳來，具有手工操作的高性能機械傳動裝置，性能系數(shù)。代入公式第4.2節(jié)十字軸萬向節(jié)設計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。指定一個力F，它作用于十字軸的中心，見圖4.1公式中：萬向驅動軸的扭矩F；r–作用力F與橫軸中心的距離—主、從動叉軸的最大夾角萬向驅動軸扭矩的計算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度；h-軸頸的長度；d1-軸徑；d2-管徑；d0-滾針的直徑；十字軸頸根部的彎曲應力符合規(guī)定和切應力公式中：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)；[]—允許的彎曲應力，[]=250~350MPa；[]—允許的切應力，[]=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代入公式為試驗結果表明，十字軸軸頸根部處的剪切應力和剪切應力都滿足設計要求。第4.3節(jié)傳動軸設計4.3.1傳動軸初選尺寸電焊管參數(shù)應按冶金部標準YB242-63選取。表3-2給出外徑D=60^*95mm的標準參數(shù)值。表4.2電焊管標準參數(shù)值由于傳動軸是開放的，兩端支撐是自由的，這樣就可以計算出關鍵的旋轉速度。初始傳動軸管的外徑DC2=75mm，厚度B=2.5mm，則dc2=DC2-2B=70mm第4.4節(jié)傳動軸臨界轉速當傳動軸的額定速度與其彎曲固有振動頻率很接近時，就會產(chǎn)生軸向諧振，使其產(chǎn)生較大的撓度和軸向應力。當傳動軸被破壞時，它的額定速度就是傳動軸的極限速度。在安全范圍基于此，求出了臨界速度，K=1.5，也就是驅動軸的速度與汽車的最高速度相對應。式中：—引擎最高功率下的旋轉速度—最大換擋比率=0.745，則=2533r/min帶入得：=3799.5取=4000主傳動軸長度帶入公式得：=12183r/min經(jīng)過計算，主傳動軸達到了臨界速度的設計指標。第4.5節(jié)傳動軸強度校核便于簡化計算，計算由扭矩引起的最大扭轉應力可以使用以下公式：式中：T—傳動軸的計算扭矩，Nmm；W—抗扭斷面模量，對空心軸將W代入上式，則傳動軸扭轉強度應滿足以下要求：式中：——許用扭轉應力，=300MPa傳動軸計算扭計算公式如下：式中：——發(fā)動機最大轉矩（Nmm）,Temax=210*103N*mmN—計算驅動橋數(shù)，CA1041為后橋驅動車輛，所以取N=1；i1—變速器一檔傳動比，CA1041裝配的變速器一檔傳動比i1=4.91；—發(fā)動機到萬向傳動軸之間的傳動效率，取=0.96；Kd—猛接離合器所產(chǎn)生的動載系數(shù)，液力自動變速器Kd=1，具有手動操縱的機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)驗選定。將傳動軸計算扭矩T=989860N*mm，傳動軸管外徑DC2=75N*mm，內(nèi)徑dc2=70N*mm代入公式得：通過計算，主傳動軸管滿足設計要求，能保證在不同工況下有效傳遞扭矩。因為中間傳動軸的長度小于傳動軸，因此它的外徑和壁厚度也適合于中間傳動軸。第4.6節(jié)花鍵軸設計花鍵的初始長度為1=85毫米，而花鍵的孔長為L=150毫米。花鍵尺寸選定后，還要對花鍵軸扭應力進行檢測（MPa）以及齒面受壓應力（MPa)花鍵軸與傳動軸的扭力（MPa）一般按其底部直徑來計算。公式：T一傳動軸的扭矩（Nmm)；d花鍵軸的花鍵內(nèi)直徑（mm)；—許用應力，按安全系數(shù)確定，取k=2，則=150MPa；將T=989860N*mm，dh=46mm代入公式得：對主傳動軸花鍵進行了校核，其齒根處的扭力達到了設計指標。輪軸花鍵齒面的壓力應力其計算公式為：圖4.3中常用的矩形花鍵公式中：T一傳動軸的扭矩（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—有效工作長度mmN—花鍵齒數(shù)；[σy]一許用擠壓應力(MPa)花鍵的齒面硬度在35HRC以上時，其滑塊的長度為：[σy]=25~50MPa將T=989860N*mm，K'=1.4，Dh=50mm，dh=46mm，Lh=85mm，N=8代入公式得對主傳動軸花鍵齒面的擠壓應力進行了校核。

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“設計部件”選項，然后轉到主界面。（2）選取正面參考面，然后進行繪制。（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，進入“拉伸”對話框，選擇“左右對稱伸展”，單擊“確定”，“完成”。（6）以這種方式，輸入繪圖頁，繪圖界面，并返回到主頁。（7）點擊拉伸命令，反復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，重復操作上面的指令。（11）在軸頸中進行拉伸切割之后，選定最內(nèi)側，在21mm的深度下單擊拉伸切除指令。（12）點擊倒角指令，將最里面的倒角指令執(zhí)行上一個指令，數(shù)據(jù)為2mm，45度。（13）再次點擊倒角命令，數(shù)據(jù)為1mm，30度。（14）點擊圓周陣列命令，選取軸頸中的所有特征與面，角度設定為90度，實例數(shù)為4。點擊拉伸切除命令，在中心切除直徑22mm，深度為2mm。（15）按下“異形孔”向導指令，選定下螺紋孔，規(guī)格為3/8-16，下端角為118度。（16）完成后符合十字軸設計要求，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“設計窗格”。選擇前面的素描基礎，單擊，然后進入前面的草圖繪圖工具頁，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擊拉伸，再次拉伸圓，進行拔模操作在拔模出的凸臺上拉伸，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行模型圖形繪制草圖，完全貫穿，拉伸切除，鏡像，在叉兩側進行繪制草圖拉伸切除，完全貫穿。在叉一側草圖繪制，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面繪制圓，拉伸、切割、選擇、成型。繪制，拉伸，兩側對稱。圓周陣列，設置角度實例數(shù)。在花鍵側面草圖繪圓拉伸，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“設計”窗格，以進入主界面。選擇“標準前瞻性”以進入繪圖頁。畫一個圓，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，實例數(shù)為6。在此模型未進行拉伸切除的面上繪制圓，拉伸。拉伸，拔模。在拔模出的凸臺，上拉伸。草圖繪制，拉伸切除，完全貫穿，圓角命令。在萬向節(jié)叉兩側繪制基準面，拉伸切割。利用驅動鏡將參考平面視為對稱平面，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)空心軸滑動叉建模過程，當打開SolidWorks之后，在你的主菜單項中，選中“新建”并點擊“設計窗格”，輸入主界面，選擇前瞻性標準，輸入繪圖頁，畫一個60毫米的圓形。將其拉伸到9毫米。在凸起的一側執(zhí)行伸展指令，拉伸長度為50mm。在完成的模型上進行草圖繪制，單擊“拉伸剪切”，再點擊“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，并在一個給定深度1mm的參考平面上選取牽引傳動工具。按一下鏡像，將參考平面視為對稱平面，前一步切割的模型為鏡像。在叉兩側繪制草圖，繪制完成后進行拉伸切除命令，選擇完全貫穿。在換檔叉的一側繪制示意圖，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素描，按下一個拉伸指令，它的長度是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。點擊圓周陣列命令，以圓柱母線為方向，角度為22.5°，實例數(shù)為16個。在花鍵內(nèi)側繪制一一個直徑為31mm的圓，在200mm的深度下進行伸展切割，萬向節(jié)空心軸滑動叉繪制完成。圖5.4滑動叉SolidWorks三維模型第5.5節(jié)技術經(jīng)濟性分析技術性分析:本次畢業(yè)設計的萬向傳動裝置相對于普通前置后驅型車而言，采用四驅傳動，加大了汽車的動力性及通過惡劣路況時汽車的穩(wěn)定運行。分動器是作用于四驅傳動的重要裝置，這是一種動力輸入軸直接或間接傳動系統(tǒng)由萬向傳動機構與傳動機構的第二軸相連接，并且輸出軸也由萬向驅動機構驅動。為了提高轉矩，軸從分動器分配.傳動裝置輸出功率。萬向變速器在分動器的作用下，具有進一-步放大的優(yōu)勢，使得四輪驅動的汽車相對于普通二輪驅動汽車整體性能更加強悍。經(jīng)濟性分析：45鋼是我國國標的名稱，又稱“油鋼”。熱軋現(xiàn)貨市場上，冷軋標準為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，其熱處理后強度和強度高，故合適于制做機械零件，用以規(guī)定承受力大及耐磨性能好的場所。45號鋼市場價格普遍為7.5元公斤，成本相對低廉，適合大批量采購加工生產(chǎn)。第6章結論在本次畢業(yè)設計中，本文對萬向變速器的發(fā)展及目前的狀況作了簡要的介紹，并對萬向變速器在汽車中的應用進行了闡述，并對萬向變速器的類型及各類型的特性進行了闡述。在設計時，萬向傳動裝置有已知的參數(shù)和查閱的參考參數(shù)，對不同萬向傳動裝置結構進行對比，可以對萬向傳動裝置進行擴寬視野分析。對十字軸軸設計計算首先確定十字軸大體結構組成，接著根據(jù)《汽車設計》中對十字軸所受主要應力計算公式計算出該材料十字軸所受的靜載荷，然后根據(jù)這個計算壓力對萬向節(jié)叉的總軸進行計算和校準，可以根據(jù)這個計算內(nèi)核的設計要求確定。本文對傳動軸萬向節(jié)的設計計算、外徑、內(nèi)徑一-般選擇、傳動軸萬向節(jié)的計算與檢驗作了詳細的闡述。從已知的參數(shù)出發(fā)，確定滿足設計要求的萬向傳動軸?；谑州S、萬向節(jié)和撥叉的傳動比設計圖，利用SolidWorks軟件建立了萬向節(jié)傳動