萬(wàn)向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)

十字軸式萬(wàn)向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)說(shuō)明書 十字軸式萬(wàn)向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)摘要 萬(wàn)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(duì)位置經(jīng)常變化，因而普遍采用可伸縮的十字軸萬(wàn)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(wàn)向節(jié)、伸縮花鍵等組成。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(wàn)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(wàn)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(wàn)向節(jié)、主減速器的使用壽命，對(duì)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。關(guān)鍵字：萬(wàn)向傳動(dòng)軸、伸縮花鍵、十字軸萬(wàn)向節(jié)、臨界轉(zhuǎn)速、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)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(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案的分析與選擇06四、 萬(wàn)向傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和受力分析08五、 萬(wàn)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、 法蘭盤的設(shè)計(jì)19八、參考文獻(xiàn)20一、 概述 汽車上的萬(wàn)向傳動(dòng)軸一般是由萬(wàn)向節(jié)、軸管及其伸縮花鍵等組成。主要是用于在工作過(guò)程中相對(duì)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)常有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，普遍采用萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)（圖11a、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(zhǎng)度超過(guò)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，萬(wàn)向節(jié)用三個(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(wàn)向節(jié)傳動(dòng)（圖11c）。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(wàn)向節(jié)傳動(dòng)（圖11d）。萬(wàn)向節(jié)按扭轉(zhuǎn)方向是否有明星的彈性，可分為剛性萬(wàn)向節(jié)和撓性萬(wàn)向節(jié)兩類。剛性萬(wàn)向節(jié)又可分為不等速萬(wàn)向節(jié)（常用的為普通十字軸式），等速萬(wàn)向節(jié)（球叉式、球籠式等），準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)（雙聯(lián)式、凸塊式、三肖軸式等）。萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)應(yīng)保證所連接兩軸的相對(duì)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(wàn)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)。萬(wàn)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(duì)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)；由于萬(wàn)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(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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)額定裝載質(zhì)量：750kg最大總質(zhì)量1430kg最高車速135比功率28比轉(zhuǎn)矩442.2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(wàn)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(wàn)向傳動(dòng)軸，設(shè)計(jì)過(guò)程中要進(jìn)行必要的計(jì)算與校核。3萬(wàn)向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)和主要技術(shù)參數(shù)的確定（1）萬(wàn)向節(jié)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(zhǎng)度與傳動(dòng)夾角變化的校核4繪制萬(wàn)向傳動(dòng)軸裝配圖及主要零部件的零件圖三、萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案的分析與選擇3.1、十字軸式萬(wàn)向節(jié) 普通的十字軸式萬(wàn)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31a、b)、卡環(huán)式(圖31c、d)、瓦蓋固定式(圖31e)和塑料環(huán)定位式(圖31f)等。蓋板式軸承軸向定位方式的一般結(jié)構(gòu)(圖31a)是用螺栓1和蓋板3將套筒5固定在萬(wàn)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。有時(shí)將彈性蓋板6點(diǎn)焊于軸承座7底部(圖31b)，裝配后，彈性蓋板對(duì)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。卡環(huán)式可分為外卡式(圖 31c)和內(nèi)卡式(圖31d)兩種。它們具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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41e)中的萬(wàn)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(lái)。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31f)是在軸承碗外圓和萬(wàn)向節(jié)叉的軸承孔中部開一環(huán)形槽，當(dāng)滾針軸承動(dòng) 配合裝入萬(wàn)向節(jié)叉到正確位置時(shí)，將塑料經(jīng)萬(wàn)向節(jié)叉上的小孔壓注到環(huán)槽中，待萬(wàn)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(rùn)滑和密封好壞直接影響著十字軸萬(wàn)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(rùn)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(lái)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32a)，其中反裝的單刃口橡膠油封用作徑向密封，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(rùn)滑油時(shí)，陳油、磨損產(chǎn)物及多余的潤(rùn)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(wàn)向節(jié)壽命可顯著提高。圖32b為一轎車上采用的多刃口油封，安裝在無(wú)潤(rùn)滑油流通系統(tǒng)且一次潤(rùn)滑的萬(wàn)向節(jié)上。十字軸萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(guò)大，當(dāng)夾角由4增至16時(shí)，十字軸萬(wàn)向節(jié)滾針軸承壽命約下降至原來(lái)的14。3.2 準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié) 雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)是由兩個(gè)十字軸萬(wàn)向節(jié)組合而成。為了保證兩萬(wàn)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)。偏心十字軸雙聯(lián)式萬(wàn)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(wàn)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(wàn)向節(jié)中心1.03.5mm的方法，使兩萬(wàn)向節(jié)的工作轉(zhuǎn)速 接近相等。雙聯(lián)式萬(wàn)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，偏心十字軸雙聯(lián)式萬(wàn)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(wàn)向節(jié)軸向尺寸較大，為使主銷軸線的延長(zhǎng)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)矩的大小以及等速要求等，故選擇十字軸萬(wàn)向節(jié)。此外，由于傳動(dòng)軸長(zhǎng)度不超過(guò)1.5m，從總布置上考慮，選擇一根傳動(dòng)軸，萬(wàn)向節(jié)用兩個(gè)，而在傳動(dòng)軸上就無(wú)需加設(shè)中間支承了。四、萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和受力分析 4.1、單十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng) 當(dāng)十字軸萬(wàn)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(wàn)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 普通十字軸萬(wàn)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(wàn)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=。4.2、雙十字軸萬(wàn)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(wàn)向節(jié)的輸出軸相對(duì)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(wàn)向節(jié)傳動(dòng)，但必須保證與傳動(dòng)軸相連的兩萬(wàn)向節(jié)叉布置在同一平面內(nèi)，且使兩萬(wàn)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(wàn)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(wàn)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(duì)兩端的十字軸產(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。4.3、多十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)多萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析是建立在單十字軸萬(wàn)向節(jié)運(yùn)動(dòng)分析的基礎(chǔ)上的。下面分析三萬(wàn)向節(jié)的等速條件（如圖）。多萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的從動(dòng)叉相對(duì)主動(dòng)叉的轉(zhuǎn)角差的計(jì)算公式與單萬(wàn)向節(jié)相似，可寫成 式中，為多萬(wàn)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(wàn)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(wàn)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(wàn)向節(jié)的主動(dòng)叉處在各軸軸線所在的平面內(nèi)，在其余的萬(wàn)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(wàn)向節(jié)傳動(dòng)輸出軸與輸入軸等速，應(yīng)使=0。萬(wàn)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(wàn)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(duì)多萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)輸出軸的角加速度幅值應(yīng)加以限制。對(duì)于乘用車，；對(duì)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）6000450035003000250020001500 夾角 （。）34567912 表二 傳動(dòng)軸長(zhǎng)度、夾角及安全工作轉(zhuǎn)速的關(guān)系傳動(dòng)軸長(zhǎng)度（mm）011401140152015201830夾角（。）0606066安全工作轉(zhuǎn)速（r/min）0.900.850.800.65五、萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5.1、萬(wàn)向傳動(dòng)軸的計(jì)算載荷 萬(wàn)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(wàn)向傳動(dòng)軸計(jì)算載荷 （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(lái)確定按日常平均使用轉(zhuǎn)矩來(lái)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(wàn)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）；m2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：m2=1.2-1.4，商用車：m2 =1.11.2；為輪胎與路面間的附著系數(shù)，對(duì)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(duì)于安裝防側(cè)滑輪胎的乘用車，可取1.25，對(duì)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；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)由下式計(jì)算當(dāng) /21/32/2/33對(duì)萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，計(jì)算載荷取和的最小值，或取和的最小值，即=min，或=min，安全系數(shù)一般取2.5-3.0.當(dāng)對(duì)萬(wàn)向傳動(dòng)軸進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算時(shí)，計(jì)算載荷取或。傳動(dòng)軸載荷計(jì)算:由于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)，位置采用為：用于變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間。所以按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和一擋傳動(dòng)比來(lái)確定：Tse1=kdTemaxki1if/n Tss1= G2 m2rr/ i0imm 已知汽車有關(guān)參數(shù)如下：發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩=167.53Nm驅(qū)動(dòng)橋數(shù)n=1，發(fā)動(dòng)機(jī)到萬(wàn)向傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)效率=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=2688.14N,發(fā)動(dòng)機(jī)最大加速度的后軸轉(zhuǎn)移系數(shù)m2=1.2，輪胎與路面間的附著系數(shù)=0.85，車輪滾動(dòng)半徑rr=0.35m,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m=0.96.猛接離合器所產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)kd=1，主減速比i0=5.8所以：Tse1=kdTemaxki1if/n =819.64NMTss1= G2 m2rr/ i0imm=1723.54NMT1=min Tse1, Tss1 T1= Tse1=819.64NM 5.2、十字軸萬(wàn)向節(jié)計(jì)算與校核 十字軸萬(wàn)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(wàn)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 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(zhǎng)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(méi)列中的滾針數(shù)。 萬(wàn)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(wàn)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??；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。.表五 系數(shù)K的選取h/b1.01.51.752.02.53.04.010K0.2080.2310.2390.2460.2580.2670.2820.312十字軸萬(wàn)向節(jié)的傳動(dòng)效率與兩軸的軸間夾角、十字軸的支承結(jié)構(gòu)和材料、加工和裝配精度以及潤(rùn)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(wàn)向節(jié)傳動(dòng)效率；f為軸頸與萬(wàn)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(wàn)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1300mm萬(wàn)向傳動(dòng)軸的計(jì)算載荷=819.64NM 合力F作用線到十字軸中心之間的距離r =39mm十字軸軸頸直徑d1=22mm十字軸油道孔直徑d2=8mm合力F作用線到軸頸根部的距離s=12mm滾針直徑d0=2.5，滾針工作長(zhǎng)度Lb=16mm滾針列數(shù)i=4，每列中的滾針數(shù)Z=30萬(wàn)向節(jié)叉中的a取26mm，e取52mm，b取25mm，h取62mm系數(shù)k按表五選取0.246軸頸與萬(wàn)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(guò)程1）空載時(shí)兩軸夾角的計(jì)算 0.0708計(jì)算得=4.0502）滾針對(duì)十字軸軸頸的作用合力=819.64/（2*39*cos4.050）=10534.5N3）十字軸軸頸根部的彎曲應(yīng)力和切應(yīng)力應(yīng)滿足 =123.75Mpa =31.93Mpa 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=403.8N十字軸滾針軸承的接觸應(yīng)力=912Mpa 故十字軸滾針軸承的接觸應(yīng)力滿足校核條件5）萬(wàn)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(wàn)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(wàn)向節(jié)的傳動(dòng)效率為=99.7%7）載荷變化時(shí)載荷變化情況下傳動(dòng)軸長(zhǎng)度與角度變化校核空載時(shí)兩軸夾角：=4.050滿載靜止時(shí)兩軸夾角：0.0538 即=3.080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(zhǎng)度變化最大（縮短）=1300/cos4.050-1300=3.25mm（校核滿足要求） - 17 - / 22六、萬(wàn)向傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算 萬(wàn)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(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)長(zhǎng)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(wàn)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)。 由于該貨車軸距只有2.8m，為了滿足總布置需要，所以在設(shè)計(jì)時(shí)采用一根傳動(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(wàn)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(zhǎng)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、壁薄（1.53.0m