畢業(yè)設(shè)計（論文）-柴油動力微型客車動力傳動系統(tǒng)設(shè)計（全套圖紙）

車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 I 柴油動力微型客車設(shè)計(傳動系設(shè)計) 摘 要 汽車傳動系是位于發(fā)動機(jī)和驅(qū)動車輪之間的動力傳動裝置，其基本功用是將 發(fā)動機(jī)發(fā)出的動力傳給驅(qū)動輪。因此，汽車傳動系統(tǒng)是汽車上最主要的動力傳動 裝置。 傳動系主要是由傳動軸和驅(qū)動橋組成的，傳動軸是發(fā)動機(jī)前置后驅(qū)汽車的動 力傳遞重要組成部分。本設(shè)計注重實際運(yùn)用，考慮整車的總體布置，改進(jìn)了一些 設(shè)計方法，力求整車結(jié)構(gòu)及性能更為合理。傳動軸是把變速器的轉(zhuǎn)動和轉(zhuǎn)矩傳到 主減速器的軸，傳動軸是由軸管、伸縮花鍵和萬向節(jié)組成。傳動軸的設(shè)計主要考 慮傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速，合理優(yōu)化軸與軸之間的角度。驅(qū)動橋位于傳動系末端，其 基本功用是增矩、降速，承受作用于路面和車架或車身之間的作用力。它的性能 好壞直接影響整車性能，而對于輕載汽車顯得尤為重要。當(dāng)采用大功率發(fā)動機(jī)輸 出大的轉(zhuǎn)矩以滿足目前汽車的快速、輕載的高效率、高效益的需要時，必須搭配 一個高效、可靠的驅(qū)動橋，所以采用傳動效率高的單級減速驅(qū)動橋已經(jīng)成為未來 輕載汽車的發(fā)展方向。驅(qū)動橋設(shè)計應(yīng)主要保證汽車在給定的條件下具有最佳的動 力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706153893706 本設(shè)計根據(jù)給定的參數(shù)，按照傳統(tǒng)設(shè)計方法并參考同類型車確定汽車總體參 數(shù)，再確定十字軸萬向節(jié)、傳動軸結(jié)構(gòu)類型，最后進(jìn)行參數(shù)設(shè)計并對十字軸萬向 節(jié)、傳動軸進(jìn)行強(qiáng)度以及壽命的校核。傳動系設(shè)計過程中基本保證結(jié)構(gòu)合理，符 合實際應(yīng)用，總成及零部件的設(shè)計能盡量滿足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化和產(chǎn) 品的系列化及汽車變型的要求，修理、保養(yǎng)方便，機(jī)件工藝性好，制造容易。 關(guān)鍵字：傳動系，十字軸萬向節(jié)，傳動軸 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 II 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 I Toyota little overlord transmission design ABSTRACT Auto transmission is located between the engine and the drive wheels power transmission device.Its basic function is a drive to the engine driving wheel.Therefore, auto transmission system is the main power car transmission device. The transmission is mainly composed by transmission shaft and the drive axle shaft is prerequisite, after the car engine displacement an important part power transfer. This design practical use, consider carloads of layout, improve some design methods, and strive to vehicle structure and performance is more reasonable. The transmission shaft is the rotation and torque to the axis, transmission shaft main reducer by shaft tubes, telescopic spline and gimbal composition. The design of transmission shaft critical speed of main consideration, to optimize the Angle between the axial and axis.Drive axle is at the end of the powertrain, and its basic function is increasing the torque and reducing the speed,bearing the force between the road and the frame or body. Its performance will have a direct impact on automobile performance .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed，heavy- loaded，high efficiency，high benefit today heavy truck，must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the heavy truck developing tendency. Drive axle should be designed to ensure the best dynamic and fuel economy on given condition. According to the design parameters given ,firstly determine the overall vehicle parametres in accordance with the traditional design methods and reference the same vehicle parameters, then identify the main reducer, differential, Cross axis gimbal, propshafts,axle and axle housing structure type, finally design the parameters of the main gear,the driven gear of the final drive, axle gears and spiral bevel gear and check the strength and life of them. In design process of the drive axle,we should ensure a reasonable structure, practical applications, the design of assembly and parts as much as possible meeting requirements of the standardization of parts, components and products, 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 II univertiality and the serialization and change , convenience of repair and maintenance, good mechanical technology, being easy to manufacture. Key words: The Transmission, Cross Axis Gimbal, Driveshaft 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 1 目 錄 第 1 章 緒 論.1 1.1 概述.1 1.2 傳動系研究背景2 1.3 研究傳動系的目的和意義2 1.4 傳動軸結(jié)構(gòu)特點4 1.5 研究主要內(nèi)容6 第 2 章 傳動軸的結(jié)構(gòu)分析與選擇.7 2.1 汽車傳動軸結(jié)構(gòu)方案7 2.1.1 萬向節(jié)與傳動軸的結(jié)構(gòu).7 2.1.2 傳動軸管、伸縮花鍵及中間支承結(jié)構(gòu).7 2.1.3 萬向節(jié)類型.11 2.2 傳動軸的設(shè)計方案13 第 3 章 萬向傳動軸的設(shè)計.14 3.1 微型客車的基本參數(shù)14 3.2 傳動軸計算及校核14 3.2.1 萬向傳動的載荷計算.14 3.2.2 傳動軸軸管設(shè)計校核.15 3.2.3 軸管強(qiáng)度計算.17 3.2.4 傳動軸花鍵軸的計算.18 3.3 十字軸總成的計算及校核19 3.3.1 十字軸計算.19 3.3.2 十字軸萬向節(jié)叉的計算.19 3.3.3 十字軸滾針軸承的設(shè)計.22 結(jié) 論.23 參考文獻(xiàn).27 致 謝.28 第第 1 1 章章 緒緒 論論 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 2 1.1 概述 傳動系統(tǒng)主要部分是傳動軸和驅(qū)動橋，傳動軸是發(fā)動機(jī)前置后驅(qū)汽車的一個 特別重要組成部分。這次設(shè)計是根據(jù)實際情況，同時考慮到整車設(shè)計時候的布局， 想辦法去設(shè)計能在工作環(huán)境下工作狀態(tài)更好的傳動系，希望讓車輛駕駛起來更加 舒適平穩(wěn)。傳動軸工作的時候是把變速器轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩傳給主減速器。傳動軸 是主要考慮軸臨界速度的設(shè)計，通過調(diào)整軸之間的角度大小來提高性能。 驅(qū)動橋通常會被安置到傳動系的最末端，這是為了增加轉(zhuǎn)矩，降低轉(zhuǎn)速，當(dāng) 路面施加給車身作用力的時候能輕松承受。其功用直接影響車輛性能，對輕負(fù)載 車來講是非常重要的。驅(qū)動橋可以實現(xiàn)效率高的特點，特別是汽車使用高功率發(fā) 動機(jī)，這時輸出扭矩很大，需求一個有效的驅(qū)動橋來使用，這時可以采用單級減 速驅(qū)動橋，它很高的傳動效率已經(jīng)是輕型汽車的一個未來發(fā)展方向。對于微型客 車來說，燃油經(jīng)濟(jì)性和汽車功率都是需要重點考慮的方面，這時候就要選擇設(shè)計 合適的驅(qū)動橋。 萬向節(jié)傳動即便在改動兩軸的相對應(yīng)地方或在不同軸心的兩個軸間都能用來 傳遞動力。比如，在一些重型車輛和越野車輛，由于總體安放要求離合器和變速 器之間有一定的間隔，這個時候要思考離合器和變速器之間的軸與軸很難質(zhì)心在 同一條線上和裝置車架時有一定概率發(fā)生變形，因而這些組件之間，安裝時候采 用萬向節(jié)傳動。普通十字軸萬向節(jié)或者撓性萬向節(jié)處于這樣的情況會發(fā)揮好的作 用，須工作角度普通情況下不大過。53 本次設(shè)計的汽車是前置后驅(qū)，這種類型的汽車開動時，懸掛會一直發(fā)生變形， 所以變速器和驅(qū)動橋兩部件的高度間隔等也會時時變動，要想解決這個問題，可 以用可伸縮的萬向傳動軸來聯(lián)接它們。 然后，當(dāng)連接的長度比較短的時候，通常利用一對萬向節(jié)和一根能自在伸長 縮小的傳動軸;當(dāng)離開軸間隔大于 1.5 米時，往往將傳動軸分成兩個或三個，三個 或四個通用，并且末尾一根傳動軸能夠伸長縮短，中間傳動軸應(yīng)予以支持，萬向 節(jié)之間的兩軸角度，普通卡車不該大于，44 越野車可以最大到達(dá)。201530 對于球籠式或叉球式等速萬向節(jié)，它們最大角度，這時車輪也會達(dá)到自4232 己的最大轉(zhuǎn)角，在車輛左右車輪在行駛過程中改變時，驅(qū)動橋不僅要轉(zhuǎn)向而且要 被驅(qū)動，這時就可以利用它們。萬向節(jié)傳動還可以使用在驅(qū)動橋或者轉(zhuǎn)向軸傳動 機(jī)構(gòu)等。 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 3 萬向節(jié)傳動傳遞動力的時候需要保持穩(wěn)定地狀態(tài)，這樣可以使聯(lián)接的兩個軸 能以同樣的速度旋轉(zhuǎn)，可以在兩個軸夾角和位置變化時同樣正常工作。萬向節(jié)角 度變化時，附加負(fù)載、振動和或者噪聲會產(chǎn)生，如果不加以控制就會造成共振， 因此要控制角度大小。在此之外，萬向節(jié)傳動具備傳動好，使用壽命很長，構(gòu)造 相對簡單，比較容易制造，易于維修的特點。 通過這次對傳動系的設(shè)計，使我熟練掌握了 CAD 的使用方法，學(xué)會了怎么 樣去獨自分析問題查找解決問題的辦法。通過萬向傳動裝置在各種各樣的車輛上 的應(yīng)用讓我們發(fā)現(xiàn)汽車的性能明顯提高了。因此，本次設(shè)計具有相當(dāng)好的意義。 1.2 傳動系研究背景 如今社會的發(fā)展突飛猛進(jìn)，人們的生活節(jié)奏很快，人旅行和運(yùn)輸范圍越來越 寬廣，因此人類對運(yùn)輸工具的投入和研發(fā)更加積極，汽車就是在這樣的浪潮中誕 生，并且到現(xiàn)在都影響著我們的生活。自從 20 世紀(jì)以來，全球范圍內(nèi)汽車越來 越多，石油就是汽車的糧食，人不可一日不食，汽車離開汽油就是廢鐵，但現(xiàn)在 因為種種原因能源供應(yīng)變得緊張。 因此，怎么在這種資源緊缺的情況下，設(shè)計出來原料利用率更高，用更少的 油跑更遠(yuǎn)的路，怎么生產(chǎn)更多這樣的汽車屬于車輛行業(yè)需要特別解決的難題。汽 車傳動系把發(fā)動機(jī)燃燒汽油產(chǎn)生的動能傳遞給車輪來讓車輛開動，它在變速器和 車輪間，汽車最重要動力傳輸。許多汽車的麻煩有很多與傳輸系統(tǒng)相關(guān)的故障。 如果傳動軸損壞，汽車就無法被啟動，也無法開車上路了。 因為經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我們的生活層次快速提高，確保交通方便、快捷、舒 適的汽車傳輸?shù)目煽啃宰兊迷絹碓街匾?。汽車傳動系靠譜，汽車的動力性能就會 被發(fā)揮百分之百。傳動系統(tǒng)用來傳送驅(qū)動車輛行駛的驅(qū)動力，它的性能好壞直接 影響到傳輸系統(tǒng)是否穩(wěn)定和可靠。 1.3 研究傳動系的目的和意義 中國汽車工業(yè)發(fā)展特別快，車型各種各樣而且都很有特色已經(jīng)成為發(fā)展潮流。 現(xiàn)在的情況是我國汽車業(yè)發(fā)展迅猛，傳動軸每年的需求量大幅度增加。調(diào)查可發(fā) 現(xiàn)汽車傳動軸潛在的需求超大，車輛產(chǎn)業(yè)可以擴(kuò)展的空間充足，車輛企業(yè)規(guī)模也 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 4 在逐漸擴(kuò)大。由此看出，中國的傳車輛動軸發(fā)展的前景相當(dāng)光明。 萬向節(jié)傳動需要和它連接的兩個軸的夾角和相對之間的位置在范圍內(nèi)持續(xù)變 化并且能十分穩(wěn)定地傳遞動力，確保聯(lián)接的兩軸用一樣速度旋轉(zhuǎn)。除此之外，萬 向節(jié)傳動傳動效果好，一根傳動軸可以用很久，而且就是一根階梯形圓柱，制作 比較方便，修起來方便。這次設(shè)計是參考現(xiàn)在車企所開發(fā)生產(chǎn)的車輛的萬向傳動 裝置來當(dāng)做設(shè)計原型，設(shè)計符合常理的萬向傳動裝置，側(cè)重在于要算出設(shè)計的萬 向節(jié)的構(gòu)造參數(shù)和各種校核計算。在此之后，描畫總成裝配圖和其中構(gòu)造部件的 零件圖。 萬向傳動軸對于車輛很重要，也屬于國產(chǎn)的汽車業(yè)在設(shè)計車輛時難度較大的 部件，因為我國缺少高技術(shù)的設(shè)備，所以制造很難。傳動軸是傳送裝置，它傳遞 前后動力，是車輛想要正常行駛?cè)鄙俨恍械?。如今，國?nèi)只有很少數(shù)的合資企業(yè) 生產(chǎn)能力達(dá)到要求，大多數(shù)國內(nèi)的企業(yè)還都是在仿造外國的汽車成品，少見有中 國特色的設(shè)計。由此可見，設(shè)計出可靠、造價很低的傳動軸對于降低車輛的生產(chǎn) 所需成本、加快汽車經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有不可替代的意義。 萬向傳動裝置應(yīng)用的方面很多，但是殊途同歸，構(gòu)造還是大差不差的，就是 兩個軸線交錯互相聯(lián)接的不歇轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸間傳遞動力。汽車結(jié)構(gòu)上有很多傳動機(jī) 構(gòu)，比如齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動機(jī)構(gòu)，和它們比擬，萬向節(jié)傳動機(jī)構(gòu)上述機(jī) 構(gòu)都不能替代的長處。如果需要將一根軸上的扭矩和傳動傳遞給距離很遠(yuǎn)另一根 軸時在軸角度變化不斷并且夾角較大的情況下，沒有別的選擇只能選擇萬向節(jié)機(jī) 構(gòu)。其價值在航空航天或者機(jī)床，特別在汽車范圍特別重要。汽車工業(yè)發(fā)展至今， 萬向傳動軸的設(shè)計理論思想一直更新?，F(xiàn)在，商務(wù)車裝的都是十字軸萬向節(jié)傳動 軸。 傳動軸包含的一個重要零件是滑動花鍵副，它有內(nèi)、外花鍵，當(dāng)長度變化時 可以及時的傳動。傳動軸萬向節(jié)擺動時候的角度要看車輛安置的傳動軸的校核結(jié) 果，同理是取值滑動花鍵副的伸縮長度的最大值。普遍來講還包含傳動軸管，內(nèi) 心中空的軸管就算不重也可以傳遞很大的扭矩，并且和與它外徑一樣長的實心軸 比擬擁有高的臨界轉(zhuǎn)速。 發(fā)動機(jī)前置或者四驅(qū)的車常用十字軸剛性萬向節(jié)傳動軸。這種傳動軸的長處 是確保在軸與軸角度時時變動時能夠傳遞動力保持一樣，傳動效率相當(dāng)高；不好 之處是在傳遞的時候，主動軸和從動軸速度不一樣。這個缺點會讓開車時經(jīng)常出 現(xiàn)噪聲而且傳動軸壞的特別快，經(jīng)常出現(xiàn)毛病，這時因為速度不同時傳動軸就會 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 5 和聯(lián)接部件扭轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生振動。 兩個萬向節(jié)同時傳動，這時就算第一萬向節(jié)速度不同也會被第二個給抵消了， 這樣兩個速度會保持一致傳動，來讓兩個軸以固定速度運(yùn)行。想要達(dá)成這個想法， 就要想辦法完成兩個條件：一是第一萬向節(jié)軸和軸夾角和第二萬向節(jié)兩軸角度一 樣；二是第一萬向節(jié)的從動叉平面和第二從動叉是同一個平面。這樣就算變速器 和主減速位置時時變動時我們也不需要擔(dān)心，消除了發(fā)動機(jī)定位誤差和前后橋懸 架振動的影響。要確保軸之間夾角變化在合力范圍內(nèi)，改良傳動系性能，要盡量 調(diào)整零部件使它們對傳動軸的影響降至最小。 除上述所說以外，萬向傳動裝置的應(yīng)用很多，發(fā)動機(jī)處于前置或者使用全輪 驅(qū)動的車輛行駛時，因為懸架在駕駛過程中由于路況的凹凸所以造成顛簸會一直 發(fā)生變形，變速器的輸出軸和驅(qū)動橋的輸入軸零件中間的軸線相互的位置一直變 化，所以我們用會自由伸縮的十字軸萬向傳動軸；有一部分汽車會因為總布置的 需要要把離合器與變速器、變速器與分動器幾個部分安置一段長度，我們采用十 字軸萬向傳動軸或者撓性萬向傳動軸，就算兩軸間的質(zhì)心不在一條線上，就算車 架變形也可以抵消；對轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋而言，我們用等速萬向傳動軸，這樣駕駛汽車 的時候車輪跟著變動也無所謂。 1.4 傳動軸結(jié)構(gòu)特點 萬向傳動軸由萬向節(jié)，傳動軸和中間支撐組成。在兩個軸改變傳輸扭矩和旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動的相對位置的操作期間主要使用。變速器和驅(qū)動橋兩個零件的距離位置就 讓伸縮套自己調(diào)節(jié)。萬向節(jié)要驅(qū)動輸出軸和驅(qū)動橋的輸入軸，就算兩軸間角度時 時變動，也要以一樣的速度驅(qū)動兩個軸。萬向節(jié)包括十字軸萬向節(jié)、十字軸承、 凸緣叉和軸向定位和橡膠密封件和其它部件。 傳動軸屬于旋轉(zhuǎn)體，速度特別快而且不用支撐，就可以實現(xiàn)兩個軸之間的傳 遞扭矩和旋轉(zhuǎn)。車輛取決于驅(qū)動類型選擇不同的傳動軸。在大部分情況下，42 驅(qū)動車只有主驅(qū)動軸。64 車輛有中間傳動軸，主軸和中后橋傳動軸。 66 驅(qū) 動車不止有 42 驅(qū)動方式的車輛一切的，還有前橋驅(qū)動傳動軸。軸距較長的車 輛中間一般情況下都配有傳動軸在中間起支撐作用。它是由支撐框架，軸承和橡 膠軸承組件支撐。 軸是一個軸管，伸縮和通用平衡這是至關(guān)重要的。傳動軸裝車前會做動平衡 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 6 試驗，根據(jù)結(jié)果在平衡機(jī)上進(jìn)行微調(diào)。因此，出廠的傳動軸是互相配合的。在使 用中，需要注意這些。它根本構(gòu)造如圖 1.1 所示 圖 1.1 萬向傳動裝置工作原理 圖 1.2 萬向傳動裝置 基本要求： 1.當(dāng)相對位置，確保該兩個軸在一定的變化范圍內(nèi)連接之間的角度，平穩(wěn)傳 遞動力。 2.確保驅(qū)動盡可能同時，以一樣速度來銜接兩個軸盡可能。 3.萬向節(jié)夾角的緣故，多余的負(fù)載、振動、噪音會被造成，但要在能接受范 圍，在運(yùn)用的速度范圍不該有共振現(xiàn)象。 4 特點是效率特別高，壽命比較長，構(gòu)造簡單，制造相對容易，維修比較方 便 萬向傳動裝置應(yīng)用非常廣泛，前置發(fā)動機(jī)后輪或全輪驅(qū)動車輛運(yùn)行時，因為 該懸架形狀不斷地變化，變速器的輸出軸和來自驅(qū)動橋的輸入軸兩個零件間的軸 線相互不斷變化，因此，常用的可擴(kuò)展性十字軸萬向軸;不同情況運(yùn)用十字軸萬向 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 7 傳動軸或撓性萬向傳動軸軸或等速萬向傳動軸。如圖 1.3 所示 圖 1.3 萬向節(jié)的應(yīng)用 。 1.5 研究主要內(nèi)容 對現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)通用車型為原型設(shè)計的基礎(chǔ)上，在一個給定輸出扭矩， 速度的變速器，并結(jié)合最終驅(qū)動器的安裝地方和其他條件，自主設(shè)計的萬向傳動 裝置滿足要求，重視設(shè)計和構(gòu)造參數(shù)計算及進(jìn)行了校核驗算。對汽車萬向軸的技 術(shù)問題和制造工藝方法和導(dǎo)致壽命長短的因素以及失效模式研究，并分析了深入 系統(tǒng)的運(yùn)動特征。在設(shè)計過程中，想辦法不讓產(chǎn)生震動，小心傳動軸的斷裂以及 十字軸的折斷，以及滾針軸承很快破損等難題。采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法來實現(xiàn)驅(qū)動 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 8 軸檢驗計算，滑動花鍵軸的設(shè)計計算。 第 2 章 傳動軸的結(jié)構(gòu)分析與選擇 2.1 汽車傳動軸結(jié)構(gòu)方案 2.1.1 萬向節(jié)與傳動軸的結(jié)構(gòu) 包含萬向節(jié)、伸縮花鍵和軸管的車輛萬向節(jié)傳動裝置叫車輛的萬向傳動軸， 簡稱傳動軸。軸距較長的車輛的傳動軸分成幾段，中間需要支撐。如圖 2.1 圖 2.1 傳動軸結(jié)構(gòu)圖 (a)分段傳動軸；(b)具有一根軸管的傳動軸 1萬向節(jié)；2傳動軸管；3平衡片；4伸縮軸管； 5防塵罩；6十字軸；7中間支承 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 9 2.1.2 傳動軸管、伸縮花鍵及中間支承結(jié)構(gòu) 傳動軸管是用壁厚平均厚度在 1.53.0mm 之間、直徑較大、扭動強(qiáng)度高、 彎曲剛度較大、運(yùn)轉(zhuǎn)往常旋轉(zhuǎn)特別快的低碳鋼板被卷起來做成的電焊鋼管制成。 如圖 2.1 所示。 伸縮花鍵齒形有矩形或漸開線，汽車行駛時就算傳動軸兩次萬向節(jié)長度變化 也可以補(bǔ)償。當(dāng)花鍵遭到轉(zhuǎn)矩而發(fā)生伸縮時，因此產(chǎn)生的軸向摩擦力為。 a F (2.1) R T fF j a = 式中： 傳動軸所傳遞轉(zhuǎn)矩； j T 花鍵齒側(cè)工作表面中徑； R 摩擦系數(shù)。 f 花鍵側(cè)面工作表面面積較小，軸向摩擦力增加會使花鍵磨損加劇，會造成振 動和不平衡。應(yīng)想辦法加大齒面的堅硬程度和光滑，使用磷化處理或者噴尼龍、 擦點潤滑可以有效減少摩擦和磨損?；ㄦI齒滑動摩擦最好用滾珠或滾柱的滾動摩 擦來取代。如圖 2.2 所示。 。 圖 2.2 帶有滾柱的傳動軸 1滾柱；2傳動軸管滾柱內(nèi)滾道；3軸管滾柱外滾道 花鍵必須使用好的潤滑劑和采用防塵措施，間隙變小，避免驅(qū)動軸的振動。 內(nèi)部，外部花鍵應(yīng)對齊，減少對花鍵齒與齒的磨損之間的摩擦和表面上的壓力， 最大直徑與其鍵齒長之比應(yīng)小于等于 0.5?；ㄦI和鍵槽被標(biāo)志時要對應(yīng)于裝 j d j l 配，從而不破壞平衡的軸組件。補(bǔ)償動均衡的不均衡度用平衡片保障，所用的它 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 10 們被點焊在軸管外表面。收縮花鍵不能靠近后驅(qū)動橋當(dāng)裝車的時候，想要降低其 軸向摩擦和磨損可以盡量往變速器或中間支撐旁邊放。 軸距較長轎車通過把傳動軸的中間支撐分成幾段來提升傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速， 不造成共振的現(xiàn)象，消除掉噪音。它被安裝在橫梁或者底架上，并適于傳動軸移 位與行駛中發(fā)動機(jī)竄動底盤變形發(fā)揮彈性懸掛，而其軸承應(yīng)所受影響較小。橡膠 能夠減弱振動，降低因此產(chǎn)生的噪音，它只能承擔(dān)徑向力而不是軸向力。該設(shè)計 應(yīng)該是支承剛度，以避免在驅(qū)動軸共同速度共振一個合理的選擇。適應(yīng)在縱向平 面的變化在中間軸的軸位置的擺動臂型中間支承所示中間支撐如圖 2.4。大部分 66 越野車中間支承被裝到驅(qū)動橋殼上，軸承座須要牢牢地固定到橋殼為兩個圓 錐滾子軸承。如圖 2.5 所示。 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 11 圖 2.3 傳動軸的中間支承 (a)傳動軸和中間支承；(b)-(e)中間支承 1 一撓性萬向節(jié)；2、4 一前、后傳動軸；3 一彈性中間支承；5 一平衡片；6 一橡 膠套；7 一橫梁 圖 2.4 擺臂式中間支承 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 12 圈 2.5 越野汽車中間支承 2.1.3 萬向節(jié)類型 汽車萬向節(jié)剛性、撓性、等速和非等速類型都有。排除車輛轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和帶 有擺動半軸的分段式半軸的驅(qū)動橋一般情況下采用等鍵萬向節(jié)，很大部分驅(qū)動橋 軸是由兩個十字軸萬向節(jié)構(gòu)成的。 1、普通十字軸萬向節(jié) 圖中 2.6，普通十字軸萬向節(jié)有一對萬向節(jié)叉，使它們鏈接在一起的十字軸， 含有滾針軸承及密封圈。普通十字軸萬向節(jié)構(gòu)造一眼就可以看懂，傳動能力高。 十字軸萬向節(jié)如果十字軸軸頸和滾針軸承磨壞了，表面有凹痕、剝落現(xiàn)象，就沒 辦法用了。磨損或壓痕超越 0.25mm，十字軸萬向節(jié)就不實用。如圖 2.7，為了增 加其使用壽命，各種模塊化有效潤滑密封件，對十字軸軸頸和滾針軸承潤滑和保 護(hù)效果很好。 乘用車和輕型客車卡車經(jīng)常密封脂潤滑為了車輛減少潤滑點，此時應(yīng)使用密 封較好的雙刃刀片口橡膠密封件。當(dāng)需要定期潤滑應(yīng)該在圖中 2.7 所示可以利用 密封的相反順序潤滑時來陳油和磨損物排出。滾針直徑應(yīng)在 0.003mm 控制之間， 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 13 否則會增加針凹凸之間的負(fù)載分布。滾針軸承間隙過大會使?jié)L針數(shù)量減少和滾針 歪斜的原因，間隙太小，因為太熱可能會卡住，適當(dāng)?shù)拈g隙為 0.0090.095mm。 需要 0.08 至 0.30mm 為宜。重型車輛有時使用粗的針，并分成兩個部分，以改善 他們的壽命，而且更換滾針結(jié)構(gòu)。為避免十字軸的軸向運(yùn)動，并防止十字軸端面 與滾針軸承摩擦起熱，添加個滾針軸承。 圖 2.6 普通十字軸萬向節(jié) 1 一軸承蓋；2、6 一萬向節(jié)叉；3 一油嘴；4 一十字軸； 5 一安全閥；7 一油封；8 一滾針；9-軸承碗 圖 2.7 十字軸潤滑與密封 1 一防塵罩；2 一油封座圈；3 一止推環(huán)；4 一滾針；間隙；a 一油封 壓配錐面 一個單向十字軸不是等速萬向節(jié)。在驅(qū)動軸與從動軸合理角度內(nèi)，其特點是 不能相同速度通過并且有轉(zhuǎn)角的角度差，主動軸和從動軸的角速度有差異是符合 規(guī)律的。使用一對十字軸萬向節(jié)和一對萬向節(jié)叉與驅(qū)動軸鏈接被安置在相同平面 上，夾角相同，將使輸出軸和并在同一平面上的輸入軸等角速度旋轉(zhuǎn)。 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 14 十字軸萬向節(jié)兩個軸間的角度小點好。滾針軸承使用時間會下降到原本的 1/4 隨著由升高到。 416 2、撓性萬向節(jié) 橡膠盤等橡膠的彈性元件，以不超過兩個軸的角度之間傳遞扭矩。其構(gòu)造簡單，5 無需潤滑能夠降低傳動系扭振，動態(tài)載荷和嘈雜聲音。有些構(gòu)造也容許一定的軸 向變形。當(dāng)這個量的軸向變形能達(dá)到要求，省去了可伸縮花鍵，用作輕型車的第 一位萬向節(jié)和重型車的離合器與變速器兩者之間?？紤]到使用這些地方直接掛檔 時，為了確保傳動軸總成平衡精度往往要撓性萬向節(jié)在高速時工作，必需使兩方 的萬向節(jié)兩側(cè)軸線對齊。圖 2.8 中展示出了撓性萬向節(jié)和橡膠彈性元件經(jīng)典結(jié)構(gòu)。 圖(a)和圖(b)中，分別對應(yīng)的是環(huán)形和六角形萬向節(jié)；圖（d）圖(e)中，是組合型 和盤形橡膠元件；圖(c)中展示的是套筒結(jié)構(gòu)的撓性萬向節(jié)。 橡膠金屬套筒結(jié)構(gòu)擁有的物理以及機(jī)械特點為：抗拉伸強(qiáng)度大等于 1 5；相對拉伸率大于等于 350；肖氏硬度 6575；最大的擠壓應(yīng)力范圍為 MPa 7.58；剪切彈性模量=0.85；工作狀態(tài)的溫度大小在-4580 MPaGMPa 之間。 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 15 (a) 環(huán)形撓性萬向節(jié)；(b)六角形撓性萬向節(jié)；(c)橡膠金屬套筒構(gòu)造的撓性萬向 節(jié)；(d) 組合型橡膠元件；(e)盤形橡膠元件 圖 2.8 橡膠元件和撓性萬向節(jié) 3、等速萬向節(jié) 兩軸之間的角度時時變動，從動軸和主動軸角速度始終如一的萬向節(jié)，我們 稱之為等速萬向節(jié)。 等速萬向節(jié)“恒定角速度”，一對同樣尺寸的圓錐形的齒輪作為一個例子來 說明。軸線夾角為，位于軸角平分線之間的兩個齒輪的齒面接觸點 O。從 O 點 到兩個軸線的垂直距離是相等，那么等于在兩個齒輪的 O 點的圓周速度是相等 0 r 的，這時候兩個齒輪的角速度就一樣了。大多數(shù)等速萬向節(jié)工作特征還在于：兩 個軸被萬向節(jié)聯(lián)接的角速度保持不變，該萬向節(jié)上面的傳遞力的點始終處于兩個 軸的角被平均分的平面上。轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋或者斷開驅(qū)動橋，我們安裝等速萬向節(jié)和 相似的等速萬向節(jié)。常見的結(jié)構(gòu)類型是球籠式、球叉、復(fù)式等。 2.2 傳動軸的設(shè)計方案 這次設(shè)計采用的車型為前置后驅(qū)，綜合上面的分析采納十字軸萬向節(jié)；因為 軸距需要大于 1500，所以要含有中間支撐。故經(jīng)過考慮設(shè)計帶中間支撐的兩mm 軸三萬向節(jié)傳動方案。方案如圖 2.9 所示 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 16 圖 2.9 萬向傳動裝置總體簡圖 1-離合器；2-變速器；3-萬向節(jié)；4-差速器；5-驅(qū)動橋；6-傳動軸管；7-中間支撐 第 3 章 萬向傳動軸的設(shè)計 3.1 微型客車的基本參數(shù) 本次設(shè)計采用柴油發(fā)動機(jī)，最高車速可達(dá)到 140KM/h，最小轉(zhuǎn)彎半徑須小于 4.5 米，乘員人數(shù)在 6 到 8 之間，檔位數(shù)選擇 4+1 擋。 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 17 3.2 傳動軸計算及校核 3.2.1 萬向傳動的載荷計算 萬向節(jié)傳動軸計算載荷的方式根據(jù)放置的位置不一樣是不相同的。如上文所述 本次設(shè)計采用的驅(qū)動形式前置后驅(qū)，變速器與驅(qū)動橋之間擱置傳動軸，所以參考 課本傳動軸計算載荷措施如下： 依照發(fā)動機(jī)的最大扭矩和一檔傳動比來確定計算載荷： n kiTk T ed se 1max （3.1） 上式中，傳動軸的計算載荷（）； se TmN 為發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩（）； maxe TmN 為計算的驅(qū)動橋數(shù)；n 為變速器一檔傳動比， =3.504； 1 i 1 i 為發(fā)動機(jī)和傳動軸傳動效率，=98%； 為液力變矩器變矩系數(shù)，=1；kk 為動載系數(shù)，取=2； d k d k 為分動器傳動比，=1； f i f i 所以計算可得： 128.357 1 98 . 0 1504 . 3 1522 1max n kiTk T ed se mN 萬向傳動軸在計算靜強(qiáng)度的時候，驗算載荷的時候取，安全系數(shù) s T se T 通常情況下取 2.5-3.0。 3.2.2 傳動軸軸管設(shè)計校核 萬向傳動軸和萬向節(jié)相連接的結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。萬向傳動軸主要結(jié)構(gòu)由中間部 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 18 分和端部組成。中間部分二能夠分成實心軸或空心的軸管兩個局部。本次設(shè)計選 擇采用空心軸管，因為空心的軸管質(zhì)量比較小然而卻能傳遞比較大的轉(zhuǎn)矩，達(dá)到 臨界的轉(zhuǎn)速超過實心軸，叫車輛傳動系的萬向傳動軸。 傳動軸管原料是含碳量很低的鋼板卷制做成的電焊鋼管，軸管內(nèi)外徑是參考 有關(guān)標(biāo)準(zhǔn) YB242-63 圖表中轉(zhuǎn)矩、最高的轉(zhuǎn)速和長度來選定，并且校核此時的臨 界轉(zhuǎn)速和扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。 本設(shè)計中選取=75，鋼管壁厚取 3。所以=69。 c Dmmmm c dmm 傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速牽扯到它的長度和斷面尺寸。因為在軸管外面鋼材質(zhì)量分 布不一致的時候當(dāng)處于旋轉(zhuǎn)下因為本身的質(zhì)量會產(chǎn)生離心力，此時引起靜撓度， 軸管會受到彎曲應(yīng)力，當(dāng)達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速下軸管會斷