萬向傳動(dòng)軸說明書

汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書QINGDAOTECHNOLOGICALUNIVERSITY題目：重型載貨汽車萬向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)姓名：學(xué)號(hào)：201124225同組者：專業(yè)班級(jí)：11級(jí)車輛工程1班指導(dǎo)教師：李淑玉商用汽車萬向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)摘要萬向傳動(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。目錄TOC\o"1-5"\h\z一、 概述 04\o"CurrentDocument"二、 貨車原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 05\o"CurrentDocument"三、 萬向節(jié)結(jié)構(gòu)方案的分析與選擇 06\o"CurrentDocument"四、 萬向傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和受力分析 08\o"CurrentDocument"五、 萬向節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1120六、傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算 1720七、參考文獻(xiàn)、概述汽車上的萬向傳動(dòng)軸一般是由萬向節(jié)、軸管及其伸縮花鍵等組成。主要是用于在工作過程中相對(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)。矗；傳前輜管傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)示意圖在動(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)，普遍采用萬向節(jié)傳動(dòng)（圖1—1a、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)軸斷開成兩段或三段，萬向節(jié)用三個(gè)或四個(gè)。此時(shí)，必須在中間傳動(dòng)軸上加設(shè)中間支承。傳動(dòng)距離皎遠(yuǎn)時(shí)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向節(jié)傳動(dòng)（圖1—1C）。當(dāng)后驅(qū)動(dòng)橋?yàn)楠?dú)立懸架結(jié)構(gòu)時(shí)也必須采用萬向節(jié)傳動(dòng)（圖1—1d）。萬向節(jié)按扭轉(zhuǎn)方向是否有明星的彈性，可分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)兩類。剛性萬向節(jié)又可分為不等速萬向節(jié)（常用的為普通十字軸式），等速萬向節(jié)（球叉式、球籠式等），準(zhǔn)等速萬向節(jié)（雙聯(lián)式、凸塊式、三肖軸式等）。萬向節(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)。圖LT萬向節(jié)傳動(dòng)在汽車傳動(dòng)系中的應(yīng)用萬向傳動(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)最大總質(zhì)量：28000kg發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出扭矩：Tmax=1050N?m（n=1400r/min）；軸距：1950+4550+1350mm；輪胎選取：11.00R20，空載直徑：1090mm、滿載半徑：520mm變速器傳動(dòng)比：i=8.626、i=12.961、i=10 1 102.2設(shè)計(jì)要求：查閱資料、調(diào)查研究、制定設(shè)計(jì)原則根據(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)出一套完整的萬向傳動(dòng)軸，設(shè)計(jì)過程中要進(jìn)行必要的計(jì)算與校核。萬向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)和主要技術(shù)參數(shù)的確定

（1） 萬向節(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)夾角變化的校核繪制萬向傳動(dòng)軸裝配圖及主要零部件的零件圖三、萬向節(jié)結(jié)構(gòu)方案的分析與選擇3.1、十字軸式萬向節(jié)普通的十字軸式萬向節(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。十字釉式圈楞萬向節(jié) 十字知潤(rùn)游袖道是雷封裝宙十字釉式圈楞萬向節(jié) 十字知潤(rùn)游袖道是雷封裝宙圖w￡圖w￡半針軸承定氐方式a）普通蓋板式彈性蓋板式Q外卡式d）內(nèi)卡式f）壑科環(huán)定位式心瓦蓋固定式J—融喧1■逐、■&—萬向節(jié)又：3—油嚅；4—卜字柚；5—宜攵阿口一仙理=

8—池封擋盤—油?；12—油封曜1#—汁袖*目前常見的滾針軸承軸向定位方式有蓋板式（圖3—1a、b）、卡環(huán)式（圖3—1c、d）、瓦蓋固定式（圖3—1e）和塑料環(huán)定位式（圖3—1f）等。蓋板式軸承軸向定位方式的一般結(jié)構(gòu)（圖3—1a）是用螺栓1和蓋板3將套筒5固定在萬向節(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3—1b）,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?？ōh(huán)式可分為外卡式（圖3—1c）和內(nèi)卡式（圖3—1d）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4—1e）中的

萬向節(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。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3—1f）是在軸承碗外圓和萬向節(jié)叉的軸承孔中部開一環(huán)形槽，當(dāng)滾針軸承動(dòng)配合裝入萬向節(jié)叉到正確位置時(shí)，將塑料經(jīng)萬向節(jié)叉上的小孔壓注到環(huán)槽中，待萬向節(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3—2a），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)，萬向節(jié)壽命可顯著提高。圖3—2b為一轎車上采用的多刃口油封，安裝在無潤(rùn)滑油流通系統(tǒng)且一次潤(rùn)滑的萬向節(jié)上。十字軸萬向節(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大，當(dāng)夾角由4°增至16°時(shí)，十字軸萬向節(jié)滾針軸承壽命約下降至原來的1/4。士字拍雙聯(lián)叉3.2準(zhǔn)等速萬向節(jié)雙聯(lián)式萬向節(jié)是由兩個(gè)十字軸萬向節(jié)組合而成。為了保證兩萬向節(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)式萬向節(jié)，在軍用越野車的轉(zhuǎn)向驅(qū)雙聯(lián)式萬向節(jié)萬向節(jié)文動(dòng)橋中用得相當(dāng)廣泛。此時(shí)采用主銷中心偏離萬向節(jié)中心1.0士字拍雙聯(lián)叉3.2準(zhǔn)等速萬向節(jié)雙聯(lián)式萬向節(jié)是由兩個(gè)十字軸萬向節(jié)組合而成。為了保證兩萬向節(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)式萬向節(jié)，在軍用越野車的轉(zhuǎn)向驅(qū)雙聯(lián)式萬向節(jié)萬向節(jié)文動(dòng)橋中用得相當(dāng)廣泛。此時(shí)采用主銷中心偏離萬向節(jié)中心1.0?3.5mm的方法，使兩萬向節(jié)的工作轉(zhuǎn)速接近相等。雙聯(lián)式萬向節(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，故選擇十字軸萬向節(jié)。此外，由于傳動(dòng)軸長(zhǎng)度超過1.5m，從總布置上考慮，選擇三根傳動(dòng)軸，萬向節(jié)用四個(gè)，而在傳動(dòng)軸上需加設(shè)中間支承了。四、萬向節(jié)傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和受力分析4.1、單十字軸萬向節(jié)傳動(dòng)當(dāng)十字軸萬向節(jié)的主、從動(dòng)軸之間的夾角為a時(shí)，主、從動(dòng)軸的角速度叫、°2之間存在如下關(guān)系①2 cosa①]1一sin2acos2平式中，甲1為主動(dòng)叉轉(zhuǎn)角。由于cos2，1是周期為2“的周期函數(shù)，所以含也為同周期的周期函數(shù)。如果叫保持不變，則°2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K——2max 2min=sinatana°i十字軸式剛性萬同十字軸式剛性萬同節(jié)的速度特牲tan中—tan中cosa式中，甲1為主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角，甲2為傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)角，a為主動(dòng)軸與從動(dòng)軸之間的夾角。該式表示普通萬向節(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)叉處于中1=0和兀位置時(shí)（圖a）,由于T作用在十字軸軸線平面上，1故T必為零；而T2的作用平面與十字軸不共平面，必有T2存在，且矢量T2垂直矢量T2，合矢量指向十字軸平面的法線方向，與二大小相等，方向相反。這樣，從動(dòng)叉上的附加彎矩T2=Tisina。當(dāng)主動(dòng)叉處于中1=兀/2和3兀/2位置時(shí)（圖b），同理可知T2為零，主動(dòng)叉上的附加彎矩Ti'=Titana。4.2、雙十字軸萬向節(jié)傳動(dòng)4.2、雙十字軸萬向節(jié)傳動(dòng)當(dāng)輸入與輸出軸之間存在夾角a時(shí)，單個(gè)十字軸萬向節(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)，可采用雙萬向節(jié)傳動(dòng)，但必須保證與傳動(dòng)軸相連的兩萬向節(jié)叉布置在同一平面內(nèi)，且使兩萬向節(jié)夾角a1和a2相等（圖a、c）。圖卜2附如彎匏對(duì)年動(dòng)輸?shù)淖饔卯?dāng)輸入軸與輸出軸平行時(shí)，直接連接傳動(dòng)軸的兩萬向節(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、多十字軸萬向節(jié)傳動(dòng)多萬向節(jié)傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析是建立在單十字軸萬向節(jié)運(yùn)動(dòng)分析的基礎(chǔ)上的。下面分析三萬向節(jié)的等速條件（如圖）。tan饑二tan^?flcosa{tan陽=lari陽cos任務(wù)+字軸萬向節(jié)傳動(dòng)多萬向節(jié)傳動(dòng)的從動(dòng)叉相對(duì)主動(dòng)叉的轉(zhuǎn)角差△中（rad）的計(jì)算公式與單萬向節(jié)相似，可寫成 抑=笠-sin2的+9）4 1式中，a°為多萬向節(jié)傳動(dòng)的當(dāng)量夾角；9為主動(dòng)叉的初相位角；n為主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角。假如多萬向節(jié)傳動(dòng)的各軸軸線均在同一平面，且各傳動(dòng)軸兩端萬向節(jié)叉平面之間的夾角為零或兀/2,則當(dāng)量夾角a°為a=J|a2±a2±a2土......式中的正負(fù)號(hào)確定：當(dāng)?shù)谝蝗f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)。為使多萬向節(jié)傳動(dòng)輸出軸與輸入軸等速，應(yīng)使a°=0。萬向節(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)多萬向節(jié)傳動(dòng)時(shí)，總是希望其當(dāng)量夾角a盡可能小。一般設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使g空載和滿載工況下的a不大于3。。另外，對(duì)多萬向節(jié)傳動(dòng)輸出軸的角加速度幅g

值a2①；應(yīng)加以限制。對(duì)于乘用車，a202<350rad/s2；對(duì)于商用車，a202<600rad/s2。e1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）0-11401140——-15201520——1830夾角（。）060606>6安全工作轉(zhuǎn)速（r/min）0.90nk0.85nk0.80nk0.65nk五、萬向節(jié)的設(shè)計(jì)與計(jì)算5.1、萬向傳動(dòng)軸的計(jì)算載荷萬向傳動(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kTkiinkTkiiinse1 nse2 2n按驅(qū)動(dòng)輪打滑來確定力 Gm'中rT=——2——2 r-SS1 i0imnmT Gm'中rss2 2in按日常平均使用轉(zhuǎn)矩來確定T= —礦1iinnT=sf2 2inn表中各計(jì)算式中，氣響為發(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；七為變速器一擋傳動(dòng)比；門為發(fā)動(dòng)機(jī)到萬向節(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=[（k-1）/2]+1，k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：叫，=1.1—1.2；甲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，甲可取0.85,對(duì)于安裝防側(cè)滑輪胎的乘用車，中可取1.25,對(duì)于越野車，中可取1；）為車輪滾動(dòng)半徑（m）；i0為主減速器傳動(dòng)比；七為主減速器從動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)比；門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）；m;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:m;=0.80-0.85，商用車：m;=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；k=3，性能系數(shù)f=0的汽車：k=1，f>0TOC\o"1-5"\h\zf d t d t的汽車：kd=2。性能系數(shù)由下式計(jì)算1 mg s〃——（16-0.195—X） 當(dāng)0195^^<16時(shí)100i t 當(dāng)0,195廣<16時(shí)f=J °maX 。maxt當(dāng)0.195mXN16時(shí)0 Temax表四n與if選取表車型高擋傳動(dòng)比七低擋傳動(dòng)比f的關(guān)系ifn4x4i>i/2ifg1i<i/2ifd26x6七/2>匕/3ifg2七/2<匕/3ifd3對(duì)萬向節(jié)傳動(dòng)軸進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，計(jì)算載荷T取T“和七的最小值，或取T和T的最小值，即T=min:T，T］或T=min:T，T］，安全系數(shù)se2 ss2 s se1 ss1 s se2ss2一般取2.5-3.0。當(dāng)對(duì)萬向傳動(dòng)軸進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算時(shí)，計(jì)算載荷T取Tf1或T寸2。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)比來確定：

T|kT kLLn/nse1=demax1fTss1=G2mWr/i0'mnm已知汽車有關(guān)參數(shù)如下:發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax=1050Nm驅(qū)動(dòng)橋數(shù)n=2,發(fā)動(dòng)機(jī)到萬向傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)效率n=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=28000*0.3*9.8=82320N,發(fā)動(dòng)機(jī)最大加速度的后軸轉(zhuǎn)移系數(shù)m’2=1.2，輪胎與路面間的附著系數(shù)9=0.85，車輪滾動(dòng)半徑rr=0.52m,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nm=0.96.猛接離合器所產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)kd=1,主減速比i1=12.96所以:T1kTki」n/n=6463.8NMse1=demax1fTss1=G2m’2W/i0imnm=5272.6NM?/T1=min{Tse1Tss1}.LT1=Tse1=5272.6NM5.2、十字軸萬向節(jié)計(jì)算與校核十字軸萬向節(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F=\2rcosa式中，T］為萬向傳動(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，a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b和切應(yīng)力t應(yīng)滿足wb= b= 32d1a<g]w兀(d4-d4) w4F

t= <[t]兀(d2-d2)其中［b*］為彎曲應(yīng)力的許用值，為250-350Mpa；［t］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，1 1F/丁V［叮1 0b式中，4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）；由下式確定口4.6FF=niz式中，i為滾針列數(shù)，Z為沒列中的滾針數(shù)。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450的B-B截面處，萬向節(jié)叉承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，其彎曲應(yīng)力b和扭應(yīng)力tb應(yīng)滿足Feb廣訂V"J式中，W,W,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：W=bh2/6，W=khb2；k為與h/b有關(guān)的系數(shù)，按表五選取；e、a如圖所t示；彎曲應(yīng)力許用值［b］為50-80Mpa，扭應(yīng)力許用值［tb］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向節(jié)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<250時(shí)，可按下式計(jì)算t廣/d、2tana=1-f(>r兀式中，氣為十字軸萬向節(jié)傳動(dòng)效率；f為軸頸與萬向節(jié)叉的摩擦因數(shù)，滑動(dòng)軸承：f=0.15-0.20，滾針軸承：f=0.15-0.10。通常情況下，十字軸萬向節(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1500mm萬向傳動(dòng)軸的計(jì)算載荷t1=5272.6NM合力F作用線到十字軸中心之間的距離r=68mm十字軸軸頸直徑d1=40mm十字軸油道孔直徑d2=14mm合力F作用線到軸頸根部的距離s=22mm滾針直徑d0=4.5，滾針工作長(zhǎng)度Lb=30mm滾針列數(shù)i=4，每列中的滾針數(shù)Z=30萬向節(jié)叉中的a取46mm，e取96mm，b取64mm，h取110mm系數(shù)k按表五選取0.258軸頸與萬向節(jié)叉的摩擦因數(shù)f=0.10懸架鋼板彈簧空滿載孤高變化：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)算過程1）空載時(shí)兩軸夾角的計(jì)算tana(465tana(465-38)-(375-4°)=。煬捋1500計(jì)算得a=3.51。T2）滾針對(duì)十字軸軸頸的作用合力F=——1一=5272.6/（2*0.068*cos3.510）2rcosa=38841.98N3）十字軸軸頸根部的彎曲應(yīng)力C“和切應(yīng)力T應(yīng)滿足

b=3MiFs =i38.08Mpa<[q]w兀(d4-d4) w[=——4F——=35.23Mpa<[t]兀(d12-d2)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4.6F

F=— =1488.9Nniz十字軸滾針軸承的接觸應(yīng)力=272；」+—)F=952Mpa<[b]\id1d0、 j5)5)萬向節(jié)叉承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，其彎曲應(yīng)力b“和扭應(yīng)力t^為Feb=—=34.2Mpa<[q]Fa Tb=—=23.17Mpa<[tJt故萬向節(jié)叉承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷的校核滿足要求6)6), sd、2tan以八八n門0=1-f(t) =99.77%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：a=3.510滿載靜止時(shí)兩軸夾角：tana'=0.0505即a'=2.890滿載動(dòng)撓度跳動(dòng)情況下：a''=-3.280則滿載時(shí)候，角度變化最大量為Aa=3.28°傳動(dòng)軸長(zhǎng)度變化最大(縮短)AL=1500/cos3.510-1500=2.82mm我荷變化情統(tǒng)下件動(dòng)軸長(zhǎng)度和常度變化校核性淀筋機(jī)高度(mm)一.淀筋機(jī)高度(mm)一.一標(biāo)拒雄廷就半景xll一（校核滿足要求）六、萬向傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算萬向傳動(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)。由于該貨車軸距為1950+4550+1350mm，為了滿足總布置需要，所以在設(shè)計(jì)時(shí)采用三根傳動(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。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，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?。?.5?3.0mm）、管徑較大、易質(zhì)量平衡、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度高、彎曲剛度高、適用高速旋轉(zhuǎn)的電焊鋼管制成。傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)已知：傳動(dòng)軸支承長(zhǎng)度\=1503mm傳動(dòng)軸最高轉(zhuǎn)速n=5000r/minmax安全系數(shù)K取1.21）傳動(dòng)軸管內(nèi)外徑確定氣=n*k=5000x1.2=6000:n2 〃2n=1.2x10