課程設(shè)計(jì)說明書萬向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)

1、萬向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)安徽工程大學(xué)-課程設(shè)計(jì)說明書前言車輛專題課程設(shè)計(jì)是車輛工程專業(yè)學(xué)生必修的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。這次課程設(shè)計(jì)的目的是通過本設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用本專業(yè)各先修課程的理論和實(shí)際知識(shí)的能力，使之初步掌握汽車設(shè)計(jì)的一般規(guī)律和常用方法，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。通過本設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)及查閱有關(guān)技術(shù)資料的基本技能，初步掌握建立設(shè)計(jì)模型的方法等。這次設(shè)計(jì)課題涉及的題目主要有七個(gè)：離合器基本參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì);變速器主要參數(shù)設(shè)計(jì) 、萬向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì) 、驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 、懸架設(shè)計(jì) 、轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、制動(dòng)系設(shè)計(jì)。我設(shè)計(jì)的題目是萬向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)。在這次設(shè)計(jì)過程中，我從圖書館和網(wǎng)

2、上獲取了車型相關(guān)參數(shù)和大量設(shè)計(jì)資料，也參考了國(guó)內(nèi)外一些萬向傳動(dòng)軸生產(chǎn)企業(yè)和公司的產(chǎn)品，以及他們?cè)O(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)數(shù)據(jù)。參考標(biāo)準(zhǔn)不唯一，但主要以課本介紹的方法和原理為主。這次設(shè)計(jì)中首次運(yùn)用了三維建模軟件 ug 繪制出了實(shí)物,以及說明圖的繪制，可有些地方由于知識(shí)欠缺，導(dǎo)致圖做得不是很全面，逼真，和實(shí)物有點(diǎn)差別。我會(huì)繼續(xù)努力，爭(zhēng)取設(shè)計(jì)其他產(chǎn)品時(shí)做到完美。同時(shí)由于這次設(shè)計(jì)時(shí)間有限，最后沒能用分析軟件進(jìn)行分析，有點(diǎn)遺憾！最后就是在這次設(shè)計(jì)時(shí)得到了老師的指導(dǎo)，在此感謝他們！設(shè)計(jì)過程中不合理的地方，歡迎各位老師給予指正！2010-9-7-2-安徽工程大學(xué)-課程設(shè)計(jì)說明書目錄1.所選車型及其相關(guān)參數(shù)2.萬向傳動(dòng)

3、方案選擇2.1 萬向傳動(dòng)軸概述 2.2 萬向節(jié)的選擇 2.3 傳動(dòng)軸選擇 2.4 中間支承選擇2.5 萬向傳動(dòng)方案確定3.萬向傳動(dòng)軸相關(guān)計(jì)算3.1 萬向傳動(dòng)軸 1 4556891212123.1.1 傳動(dòng)軸載荷計(jì)算123.1.2 十字軸萬向節(jié)設(shè)計(jì)3.1.3 傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與轉(zhuǎn)速校核3.1.4 傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核3.1.5 花鍵軸和花鍵的設(shè)計(jì)和校核3.2 萬向傳動(dòng)軸 22.1 傳動(dòng)軸載荷計(jì)算183.2.2 十字軸萬向節(jié)設(shè)計(jì)3.2.3 傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與轉(zhuǎn)速校核3.2.4 傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核3.2.5 花鍵軸和花鍵的設(shè)計(jì)和校核4.萬向傳動(dòng)軸相關(guān)說明圖5.萬向節(jié)傳動(dòng)的技術(shù)要求和零

4、部件材料6.小結(jié)7.參考文獻(xiàn)-3-1819192021262728安徽工程大學(xué)-課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)任務(wù)書（一）設(shè)計(jì)題目：萬向傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)（二）設(shè)計(jì)目的: 通過對(duì)所選車型進(jìn)行分析，確定汽車總體布置形式，選用合理的傳動(dòng)裝置方案，保證傳動(dòng)方案在強(qiáng)度，剛度上滿足一定要求，以及其附屬裝置設(shè)計(jì)要合理，滿足汽車性能的使用條件，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞。（三）設(shè)計(jì)步驟：(1)選定匹配車型；(2)選定萬向傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)方案；(3)進(jìn)行萬向傳動(dòng)軸及其中間支承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)剛度校核、臨界轉(zhuǎn)速校核、運(yùn)動(dòng)校核等。（四）設(shè)計(jì)要求：(1)保證所連接的兩軸的夾角及相對(duì)位置在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，能可靠而穩(wěn)定的傳遞動(dòng)力；(2)保證所連接的

5、兩軸盡可能等速旋轉(zhuǎn)。由于萬向節(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)，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。-4-安徽工程大學(xué)-課程設(shè)計(jì)說明書1車型及其相關(guān)參數(shù)1.1 車型圖片設(shè)計(jì)所選車型為：一汽解放 賽龍中卡 (ca1145pk2l2aea80)1.2 車型參數(shù)：-5-驅(qū)動(dòng)形式4*2軸距4920m車身長(zhǎng)度8.45m車身寬度2.5m車身高度2.56m最高車速93km/h輪胎規(guī)格8.25-16發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率103kw整車質(zhì)量5.8 噸發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩450n·m最大總質(zhì)量13.8 噸最大扭矩轉(zhuǎn)速1400發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速2

6、500rpm檔數(shù)6 檔變速器最大輸出扭矩610n·m一檔傳動(dòng)比6.515后橋允許載荷8950kg六檔傳動(dòng)比0.813安徽工程大學(xué)-課程設(shè)計(jì)說明書2萬向傳動(dòng)方案選擇2.1 萬向傳動(dòng)軸概述現(xiàn)如今汽車上，萬向傳動(dòng)軸一般由萬向節(jié)、傳動(dòng)軸和支承裝置組成，主要用于工作過程中相對(duì)位置不斷改變的兩根軸間傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。萬向節(jié)傳動(dòng)的在汽車上的應(yīng)用。1)汽車變速器到驅(qū)動(dòng)橋之間的萬向節(jié)傳動(dòng)裝置；2)全輪驅(qū)動(dòng)的汽車上變速器與分動(dòng)器之間及分動(dòng)器與前后驅(qū)動(dòng)橋之間的萬向節(jié)傳動(dòng)裝置；3)重型汽車離合器與變速器之間萬向節(jié)傳動(dòng)裝置；4)用于帶有擺動(dòng)半軸的驅(qū)動(dòng)橋中的萬向節(jié)傳動(dòng)裝置；5)汽車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的萬向節(jié)傳動(dòng)裝置

7、。除上述以外，一些特種車輛，如越野車，農(nóng)用汽車，自卸汽車絞盤，功率輸出裝置以及滿足方向盤和轉(zhuǎn)向器之間布置上的需要，大都采用了萬向節(jié)的傳動(dòng)裝置。由于解放 ca1145 采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)的布置形式，在其動(dòng)力傳遞時(shí)必須從變速器通過萬向傳動(dòng)軸將動(dòng)力傳遞給驅(qū)動(dòng)輪。而本課題設(shè)計(jì)的萬向傳動(dòng)裝置主要也就是圖 a 的用于汽車變速器到驅(qū)動(dòng)橋之間的萬向節(jié)傳動(dòng)裝置，至于其他的萬向傳動(dòng)裝置本次設(shè)計(jì)不做考慮。2.2 萬向節(jié)的選擇萬向節(jié)是轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸之間實(shí)現(xiàn)變角度傳遞動(dòng)力的基本部件。按其在扭轉(zhuǎn)方向上是否有明顯的彈性，可分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)。剛性萬向節(jié)的動(dòng)力是靠零部件之間的鉸鏈?zhǔn)竭B接傳遞的；撓性萬向節(jié)的動(dòng)力是靠彈性零件

8、傳遞的，且有一定的緩沖減震作用。剛性萬向節(jié)根據(jù)其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)又可分為不等速萬向節(jié)，準(zhǔn)等速萬向節(jié)和等速萬向節(jié)三種。常見的萬向節(jié)的有以下幾種：-6-剛性萬向節(jié)安徽工程大學(xué)萬向節(jié)-課程設(shè)計(jì)說明書撓性萬不等速萬向節(jié)準(zhǔn)等速萬向節(jié)等速萬向節(jié)向節(jié)十字軸式雙聯(lián)式凸塊式三銷軸式球面滾輪式圓弧槽滾刀式球叉式直槽滾道式伸縮型球籠式birfield型rzeppa型圖 2.1 萬向節(jié)的分類在方案選擇時(shí)，我們考慮到它是用于變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間，并且在滿足萬向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)基本要求后，我們選擇了十字軸萬向節(jié)。其結(jié)構(gòu)如下圖所示，注油嘴套筒滾針軸承座注油孔油道圖 2.2 十字軸結(jié)構(gòu)圖因?yàn)檫@種萬向節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，強(qiáng)度高，耐久性好，傳動(dòng)效率

9、高，生產(chǎn)成本低，能使不在同軸線或軸線角較大，軸向移動(dòng)較大的兩軸等角速連續(xù)回轉(zhuǎn)，與可伸縮的傳動(dòng)軸搭配在一起，構(gòu)成的十字軸萬向傳動(dòng)軸被廣泛采用。十字軸萬向傳動(dòng)可分為單十字軸和雙十字軸兩種。單十字軸萬向節(jié)傳動(dòng)，傳動(dòng)軸被封閉在一套管中，套管將牽引力或制動(dòng)力從驅(qū)動(dòng)橋傳至車架或車身。但其結(jié)構(gòu)笨重，增加了非懸掛部分的重量。而且，由于這種結(jié)構(gòu)中只用了一個(gè)十字軸萬向節(jié)傳動(dòng)，因此不能保證主減速器主動(dòng)軸與變速器第二軸的轉(zhuǎn)速恒等，引起了工作不均勻性，這種萬向節(jié)應(yīng)用很少。目前應(yīng)用最廣泛的是雙十字軸萬向節(jié)。雙十字軸萬向節(jié)直接用兩個(gè)簡(jiǎn)單十字軸萬向節(jié)和一根傳動(dòng)軸連接。另外雙十字軸萬向節(jié)的重量輕，對(duì)載重汽車-7-安徽工程大學(xué)-

10、課程設(shè)計(jì)說明書而言通常只占 1.01.4%。所以我們選了雙十字軸萬向節(jié)。如下圖所示，十字軸萬向節(jié)傳動(dòng)軸圖 2.2 雙萬向節(jié)結(jié)構(gòu)圖對(duì)于十字軸式萬向節(jié)，滾針軸承的軸向需要定位，常見的形式有普通蓋板式、彈性蓋板式、外卡式、內(nèi)卡式、瓦蓋固定式、塑料環(huán)定位式五種。由于普通蓋板工作可靠，拆裝方便，故我們此次選擇的普通蓋板式結(jié)構(gòu)來定位。如下圖所示，用螺栓 1和蓋板 2 將套筒固定在萬向節(jié)叉 4 上并用鎖片 5 將螺栓鎖緊。152431.螺栓2.蓋板3.套筒4.凸緣叉/萬向節(jié)叉5.鎖片-8-安徽工程大學(xué)-課程設(shè)計(jì)說明書圖 2.3 蓋板式密封結(jié)構(gòu)圖十字軸滾針軸承的密封，一方面有防止?jié)櫥蛷妮S承往外流的作用，另一

11、方面有防止灰塵，污水進(jìn)入軸承，消除十字軸油道的阻塞作用，進(jìn)而提高萬向傳動(dòng)裝置的壽命。滾針軸承的潤(rùn)滑密封方式常見的有毛氈油封，雙刃口油封，多刃口油封。此次我們選擇毛氈油封。2.3 傳動(dòng)軸的選擇傳動(dòng)軸主要分實(shí)心和空心兩種。對(duì)于實(shí)心傳動(dòng)軸僅作為與等速萬向節(jié)相連的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的半軸，或用作斷開式驅(qū)動(dòng)橋的擺動(dòng)半軸，空心傳動(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，主要用于傳動(dòng)系的萬向傳動(dòng)軸。同時(shí)考慮到汽車在行駛時(shí)，傳動(dòng)強(qiáng)度的變化，傳動(dòng)軸中必須裝有由滑動(dòng)叉和花鍵組成的滑動(dòng)花鍵來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)長(zhǎng)度變化，所以我們選擇空心的傳動(dòng)軸即軸管。傳動(dòng)軸管壁厚均勻易平衡、管徑大、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度高、彎曲剛度大，

12、適于高速旋轉(zhuǎn)。-9-軸管滑動(dòng)花鍵安徽工程大學(xué)萬向節(jié)叉花鍵套-課程設(shè)計(jì)說明書傳動(dòng)軸擋環(huán)花鍵軸圖 2.4 傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)圖2.4 中間支承選擇解放 ca1145 的車身長(zhǎng)度為 8.45m,其傳動(dòng)軸必超過 1.5m,所以我們?cè)诳偛贾脮r(shí)將傳動(dòng)軸分成兩根，在中間傳動(dòng)軸上加設(shè)中間支承，來提高傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速。中間支撐通常安裝在車架橫梁上，以補(bǔ)償傳動(dòng)軸軸向和角度方向的安裝誤差，以及車輛行駛過程中由于彈性支承的發(fā)動(dòng)機(jī)的竄動(dòng)和車架等變形所引起的位移，目前廣泛采用的橡膠彈性中間支承，此次設(shè)計(jì)時(shí)我們也選擇的是橡膠彈性支承。因?yàn)檫@種彈性中間支承能吸收傳動(dòng)軸的振動(dòng)，降低噪聲，主要承受傳動(dòng)軸因不平衡，偏心等因素引起的徑向力，

13、以及萬向節(jié)上附加彎矩所引起的徑向力。如下圖所示，- 10 -安徽工程大學(xué)-課程設(shè)計(jì)說明書橡膠圈金屬擋環(huán)軸承支承座圖 2.5 中間支承結(jié)構(gòu)圖2.5 傳動(dòng)方案確定本課程設(shè)計(jì)選擇雙十字軸式萬向傳動(dòng)。由于這款車的軸距約 5m,所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)將其一根傳動(dòng)軸分成三段，與四個(gè)萬向節(jié)共同構(gòu)成整個(gè)傳動(dòng)軸。傳動(dòng)軸 1 前端用十字軸萬向節(jié)與變速器輸出軸相連，后端用十字軸萬向節(jié)與傳動(dòng)軸 2 的前端相連，且在近后端處用安裝在車架橫梁上的橡膠彈性中間支承支承。傳動(dòng)軸 2 前端通過十字軸萬向節(jié)與傳動(dòng)軸 1 后端相連，后端用十字軸萬向節(jié)與后橋主減速器相連。傳動(dòng)軸軸管和花鍵軸焊接在一起而成。前端與由萬向節(jié)叉和花鍵套制成一體的

14、萬向節(jié)滑動(dòng)叉相配合，構(gòu)成了整個(gè)萬向傳動(dòng)裝置。具體方案圖如下所示：- 11 -安徽工程大學(xué)-課程設(shè)計(jì)說明書凸緣叉十字軸萬向節(jié)傳動(dòng)軸1中間支承傳動(dòng)軸2圖 2.6萬向傳動(dòng)裝置方案圖- 12 -安徽工程大學(xué)-課程設(shè)計(jì)說明書- 13 -安徽工程大學(xué)-課程設(shè)計(jì)說明書3.萬向傳動(dòng)軸的相關(guān)計(jì)算3.1 萬向傳動(dòng)軸 13.1.1 傳動(dòng)軸載荷計(jì)算由于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)，根據(jù)參考文獻(xiàn)1p126 表 4-1，位置采用：用于變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間；按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和一檔傳動(dòng)比來確定tse1=kdtemaxki1if/ntss1= g2 m2rr/ i0imm根據(jù)解放 ca1145 數(shù)據(jù)，發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 t emax=450n&#

15、183;m驅(qū)動(dòng)橋數(shù) n=1，發(fā)動(dòng)機(jī)到萬向傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)效率 =0.85，液力變矩器變矩系數(shù) k=(k0 -1）/2+1=1.6,k0=2.2;滿載狀態(tài)下,驅(qū)動(dòng)橋上的靜載荷等于后橋載荷 g2=8950*9.8=87710n,發(fā)動(dòng)機(jī)最大加速度的后軸轉(zhuǎn)移系數(shù) m2=1.1，輪胎與路面間的附著系數(shù) =0.85，車輪滾動(dòng)半徑 rr=0.48,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= 發(fā)動(dòng)機(jī) 離合器=0.9 ´ 0.85=0.765，因?yàn)?0.195 mag/temax>16,fj=0，所以猛接離合器所產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù) kd=1，主減速比 i0=

16、6.5;tse1=kdtemaxki1if/n=1´ 450 ´1.6 ´ 6.515 ´1´ 0.7651=3588.46n·mtse1=3588.46n·mtss1= g2 m2rr/ i0imm=87710 ´1.1´ 0.85 ´ 0.486.5 ´1´ 0.765=7916.33n·mtss1=7916.33對(duì)萬向傳動(dòng)軸進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，計(jì)算載荷 t 1 取 t se1 和 t ss1 的最小值，t 1 =mint se1 , t ss1 t1= tse1

17、=3588.46 n·m由參考文獻(xiàn)5知，用于驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)軸其傳遞的最大工作扭矩為：- 14 -n·mt1= 3588.46安徽工程大學(xué)-課程設(shè)計(jì)說明書m max = m e max i1itnn·m式中， m e max 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩； it 變速器一檔速比mmax=2931.7i1 分動(dòng)器抵擋速比；n驅(qū)動(dòng)橋數(shù)。5n·mm max = m e max i1itn=450 ´ 6.5151=2931.75n·m此數(shù)據(jù)將作為下面我們初選數(shù)據(jù)的依據(jù)。3.1.2 十字軸萬向節(jié)設(shè)計(jì)十字軸萬向節(jié)的損壞形式主要有十字軸頸或滾針軸承的磨損，十字軸軸

18、頸和滾針軸承碗工作表面出現(xiàn)壓痕和剝落。一般情況下，當(dāng)磨損或壓痕超過 0,15mm 時(shí)便應(yīng)報(bào)廢。十字軸主要失效形式是軸頸根部斷裂，為此設(shè)計(jì)是因保證該處有足夠的彎曲強(qiáng)度。1) 十字軸的設(shè)計(jì)設(shè)作用于十字軸軸頸中點(diǎn)的力為 f，則d1dolbfd2srf十字軸受力圖f= t1/2rcos其中：t 1 萬向傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩；r 為合力 f 作用線到十字軸中心之間的距離； a 為主、從動(dòng)叉軸的最大夾角。由參考文獻(xiàn)5知，我們初選取 r=67mm; a =20 o 。所以 f= t1/2rcos=3588.46 ´ 1000/2 ´ 67 ´ cos20 o =32986.64n2

19、）十字軸軸頸根部的彎曲應(yīng)力 w 和切應(yīng)力 應(yīng)滿足- 15 -r=67mm;a =20 o安徽工程大學(xué)-課程設(shè)計(jì)說明書w=32d1fs（d14-d42）w4f1 2由參考文獻(xiàn)5表 1-6, 根據(jù)車型發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩 mmax=2931.75n·m我們初步選取十字軸軸頸直徑 d1=40mm，十字軸油道孔直徑 d2=10mm，合力 f 作用線到軸頸根部的距離 s=14mm，由參考文獻(xiàn)1知：w為彎曲應(yīng)力的許用值，為 250350mpa，為切應(yīng)力的許用值，為 80120 mpad1=40mmd2=10mms=14mmw=32d1fs4 4 =32 ´ 40 ´ 32986.6

20、4 ´143.14 ´ (40 4 - 10 4 )=162.88mpa < w4f1 24 ´ 32986.643.14 ´ (40 2 - 10 2 )= 83.86mpa<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，我們初選取的參數(shù)值合理；3)十字軸滾針軸承中的滾針設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于十字軸滾針直徑通常不小于 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，公差帶控制帶 0.003 以內(nèi)。滾針軸承頸向間隙過大時(shí)，承受載荷的滾針數(shù)減少，有時(shí)出現(xiàn)滾針卡住的可能性；間隙過小又有可能出現(xiàn)受熱卡住或因贓物阻滯卡住。

21、合適間隙為 0.009-0.095，滾針軸承的周向總間隙以 0.08-0.30 為好。滾針長(zhǎng)度一般不超過軸頸的長(zhǎng)度，這可以使其具有較高的承載能力，又不致滾針過長(zhǎng)發(fā)生歪斜而造成應(yīng)力集中。滾針在軸向的游隙通常不應(yīng)超過0.20.4mm。十字軸滾針的接觸應(yīng)力應(yīng)滿足j=2721 1 fn1 0 bj由參考文獻(xiàn)5表 1-6,根據(jù)車型發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩 mmax=2931.75n·m我們初選推薦值，取滾針直徑 d0=5mm，滾針工作長(zhǎng)度 lb=30mm，z=20 再進(jìn)行校核;在合力 f 作用下一個(gè)滾針?biāo)艿淖畲筝d荷d0=5mm- 16 -=(d2 -d2 ) （d1 -d 2）=(d2 -d2 ) =

22、（d +d ）l安徽工程大學(xué)-課程設(shè)計(jì)說明書4.6f 4.6 ´ 32986.64iz=8967.28nlb=30mm，當(dāng)滾針和十字軸軸頸表面硬度在 58hrc以上時(shí)，許用接觸應(yīng)力j為 3000-3200 mpaz=20j=2721 1 fn1 0 b=272 (140138967.2830=2134.45 mpa <j故十字軸滾針軸承的接觸應(yīng)力校核滿足,同樣我們初選取的合理可以使用；4) 十字軸萬向節(jié)叉的設(shè)計(jì)萬向節(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 45°的截面處，萬向節(jié)叉承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，其彎曲應(yīng)力 w 和扭應(yīng)力 b應(yīng)滿

23、足w=fe/wwb=fa/wtb根據(jù)車型發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩 mmax=2931.75n·m我們初選取 a=60mm,e=90mm,b=50mm,h=80mm,查參考文獻(xiàn)1中表 4-3，取 k=0.235,w=bh2/6, wt=khb2,彎曲應(yīng)力的許用值w為 50-80mpa，扭應(yīng)力的許用值b為 80-160 mpaw=fe/w=32 mpa< wb=fa/wt=68mpa<b5)十字軸萬向節(jié) 1 的傳動(dòng)效率與兩軸的軸間夾角 a ，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) a 25°時(shí)，可按下式計(jì)算:d1 2tan其中, 0 為十字軸萬向節(jié)的傳動(dòng)

24、效率；f 為軸頸與萬向節(jié)叉的摩擦因數(shù)，且滑動(dòng)軸承取0.150.20，滾針軸承取 0.050.10；此次,我們選用的是 a =20 o ,滾針軸承取 f=0.085，r=67mm;d1 2tan4060) ´2 tan 20 op=98.7%- 17 -1´ 20fn= =（d +d ）l+ ) ´0=1-f（ r ） 代入上式得：0=1-f（ r ） =1-0.085 ´ (安徽工程大學(xué)-課程設(shè)計(jì)說明書通常十字軸萬向節(jié)的傳動(dòng)效率為 97%99%，所以滿足要求。3.1.3 傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與轉(zhuǎn)速校核傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速nk = knmaxnmax=n wi6=2

25、5000.813=3075.03 r/min則 nk=5535.05 r/min8dc2+d2clc2可求得：其中，l c 為傳動(dòng)軸的支承長(zhǎng)度（mm）,取兩萬向節(jié)中心之間的距離；d c 、d c 傳動(dòng)軸管內(nèi)、外徑（mm）。我們選取 d c =115mm，d c =120mml c =1200mm;解得：k=1.6<2.0故所取數(shù)值滿足其轉(zhuǎn)速校核要求3.1.4 傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核傳動(dòng)軸軸管斷面尺寸除應(yīng)滿足臨界轉(zhuǎn)速要求以外，還應(yīng)保證有足夠的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。軸管16dct1（dc4-dc4）式中c為許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，c=300 mpa；c=16 ´120 ´ 3588.46 ´

26、;10 33.14 ´ (120 4 - 115 4 )=238.97mpa<c軸管的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力校核符合校核要求；由此說明，我們所選取的軸管內(nèi)徑 d c =115mm，外徑 d c =120mm 傳動(dòng)軸支承長(zhǎng)度l c =1200mm 合理。3.1.5 花鍵軸和花鍵的設(shè)計(jì)和校核對(duì)于傳動(dòng)軸上的花鍵軸，通常以底徑計(jì)算其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 h，許用應(yīng)力一般按安全系數(shù) 23確定;- 18 -由 nk=1.2×10的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 c=c安徽工程大學(xué)-課程設(shè)計(jì)說明書h =16t1dh3取安全系數(shù)t ct h=2.4;則t h =125mpa.d c =120mm，d h =316t1pt h=52

27、.69mmd c =115mm;l c =1200mm我們?nèi)』ㄦI軸的花鍵內(nèi)徑 d h =52mm由于花鍵齒側(cè)許用擠壓應(yīng)力較小，所以選用 lh 較大尺寸的花鍵，查 gb/t1144-2001，取 dh =52, dh =58, b =10 n0 =8， lh = 1004)傳動(dòng)軸花鍵的齒側(cè)擠壓應(yīng)力 y 應(yīng)滿足'h h h h4 2lh no£ s y 式中, 取花鍵轉(zhuǎn)矩分布不均勻系數(shù) k=1.35,花鍵的有效工作長(zhǎng)度 lh=100mm，花鍵齒數(shù) n0=8,當(dāng)花鍵的齒面硬度大于 35hrc 時(shí)：許用擠壓應(yīng)力y=25-50 mpa'h h h h4 2lh nodh =52

28、,= 3588.46 ´1000 ´1.35=32.6mpa <y4 2´´100 ´ 8dh =58,b=10傳動(dòng)軸花鍵的齒側(cè)擠壓應(yīng)力 y 滿足要求.由此說明，我們選取的花鍵內(nèi)徑 dh =52mm，外徑 dh =58mm，花鍵有效工作長(zhǎng)度lh = 100mm，鍵齒寬 b =10mm，花鍵齒數(shù) n0 =8mm。3.2 傳動(dòng)軸 2 相關(guān)計(jì)算3.2.1 傳動(dòng)軸載荷計(jì)算傳動(dòng)軸雖被分成兩部分但其所受的載荷相同，即：t1= tse1=3588.46 n·m3.2.2 十字軸萬向節(jié)的設(shè)計(jì)此設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)的四個(gè)萬向節(jié)，因?yàn)樗鼈兯艿妮d荷和工況一樣

29、，前面已設(shè)計(jì)，所- 19 -n0lh = 100··(58 + 52) (58 - 52)=8 ，安徽工程大學(xué)-課程設(shè)計(jì)說明書以在此沒必要設(shè)計(jì)。同時(shí)用在傳動(dòng)軸 2 與變速其輸出軸之間以及主傳動(dòng)軸與主減速器之間的的凸緣叉其尺寸和形狀與萬向節(jié)叉一樣，所以也沒必要設(shè)計(jì)，3.2.3 傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及轉(zhuǎn)速校核傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速 nk = knmaxnmax=n wi6=25000.813=3075.03 r/min則 nk=5535.05 r/min；由 nk=1.2×108dc2+d2clc2可求得：其中，l c 為傳動(dòng)軸的支承長(zhǎng)度（mm）,取兩萬向節(jié)中心之間的距離；d c

30、 、d c 傳動(dòng)軸管內(nèi)、外徑（mm）。我們選取 l c =1000mm，解得：k=1.96 <2.0故我們所取數(shù)值滿足其轉(zhuǎn)速校核要求；3.2.4 傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核傳動(dòng)軸軸管斷面尺寸除應(yīng)滿足臨界轉(zhuǎn)速要求以外，還應(yīng)保證有足夠的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。軸管16dct1（dc4-dc4）式中c為許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，c=300 mpa；c=16 ´100 ´ 3588.46 ´10 33.14 ´ (100 4 - 95 4 )=288mpa<c軸管的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力校核符合校核要求；由此說明，我們所選取的軸管內(nèi)徑 d c =95mm，外徑 d c =100mm 傳動(dòng)軸支承長(zhǎng)度l

31、 c =1000mm 合理。3.1.5 花鍵軸和花鍵的設(shè)計(jì)和校核對(duì)于傳動(dòng)軸上的花鍵軸，通常以底徑計(jì)算其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 h，許用應(yīng)力一般按安全系數(shù) 23確定;- 20 -d c =95m的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 c=c安徽工程大學(xué)-課程設(shè)計(jì)說明書h =16t1dh3d c =100mm;取安全系數(shù)t ct h=1.8;則t h =400mpa.l c =1000mmd h =316t1pt h=mm我們?nèi)』ㄦI軸的花鍵內(nèi)徑 d h =46mm由于花鍵齒側(cè)許用擠壓應(yīng)力較小，所以選用 lh 較大尺寸的花鍵，查 gb/t1144-2001，取 dh =46, dh =50, b =9, n0 =10， lh = 1004)

32、傳動(dòng)軸花鍵的齒側(cè)擠壓應(yīng)力 y 應(yīng)滿足'h h h h4 2lh no£ s y 式中, 取花鍵轉(zhuǎn)矩分布不均勻系數(shù) k=1.35,花鍵的有效工作長(zhǎng)度 lh=100mm，花鍵齒數(shù) n0=10,當(dāng)花鍵的齒面硬度大于 35hrc 時(shí)：許用擠壓應(yīng)力y=25-50 mpa'h h h h4 2lh no= 3588.46 ´1000 ´1.354 2´´ 80 ´10=32.6mpa <y傳動(dòng)軸花鍵的齒側(cè)擠壓應(yīng)力 y 滿足要求.由此說明，我們選取的花鍵內(nèi)徑 dh =52mm，外徑 dh =46mm，花鍵有效工作長(zhǎng)度lh =

33、100mm，鍵齒寬 b =11mm，花鍵齒數(shù) n0 =10mm。到此整個(gè)萬向傳動(dòng)軸的相關(guān)計(jì)算結(jié)束，其結(jié)構(gòu)尺寸也已完全確定。- 21 -··(46 + 52) (52 - 46)安徽工程大學(xué)-課程設(shè)計(jì)說明書4.萬向傳動(dòng)軸相關(guān)說明圖在上面的對(duì)萬向傳動(dòng)軸相關(guān)計(jì)算的基礎(chǔ)之上，此設(shè)計(jì)用三維圖形制作軟件 ug 繪制了此設(shè)計(jì)中的相關(guān)說明圖。，dh =52, dh=58, b =10n0=10 ，lh = 80圖 6.1十字軸- 22 -安徽工程大學(xué)-課程設(shè)計(jì)說明書圖 6.2傳動(dòng)軸 1- 23 -安徽工程大學(xué)-課程設(shè)計(jì)說明書圖 6.4 萬向軸傳動(dòng)總成- 24 -安徽工程大學(xué)-課程設(shè)計(jì)說明書5.萬向節(jié)傳動(dòng)的技術(shù)要求和零部件材料（1）萬向節(jié)傳動(dòng)主要技術(shù)要求1）傳動(dòng)軸總成必須經(jīng)過動(dòng)平衡，允許的補(bǔ)品不平衡度為 10100g·cm；2）在傳動(dòng)軸上任意點(diǎn)測(cè)量的最大誤差，應(yīng)在 0.31.2mm 之間；3）傳動(dòng)軸兩端叉子的軸承孔中心線應(yīng)在同一平面內(nèi)，