傳動(dòng)軸和萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)

PAGE汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)PAGE4-目錄傳動(dòng)軸與十字軸萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)1.1結(jié)構(gòu)方案選擇……………021.2計(jì)算傳動(dòng)軸載荷…………031.3傳動(dòng)軸強(qiáng)度校核…………041.4十字軸萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)………041.5傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速校核及安全系數(shù)……………071.6參考文獻(xiàn)…………………09傳動(dòng)軸與十字軸萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)要求萬(wàn)向傳動(dòng)軸總體概述萬(wàn)向傳動(dòng)軸是汽車(chē)傳動(dòng)系的重要組成部件之一。傳動(dòng)軸選用與設(shè)計(jì)的合理與否直接影響傳動(dòng)系的傳動(dòng)性能。選用、設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)給傳動(dòng)系增添不必要的和設(shè)計(jì)未能估算在內(nèi)的附加負(fù)荷，可能導(dǎo)致傳動(dòng)系不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)..。傳動(dòng)軸是將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)知經(jīng)分動(dòng)器傳遞給前驅(qū)和后驅(qū)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)速達(dá)3000~7000r/min,振動(dòng)是傳動(dòng)軸總成設(shè)計(jì)需考慮的首要問(wèn)題。盡管采取涂層技術(shù)來(lái)減小滑移阻力，但產(chǎn)生的滑移阻力仍為等速萬(wàn)向節(jié)的10~40倍，而滑移阻力將產(chǎn)生振動(dòng)。為選型設(shè)計(jì)提供依據(jù)，傳動(dòng)軸分為CJ+CJ型、BJ+BJ型（靠花鍵產(chǎn)生滑移)BJ+DOJ型、BJ+TJ型、BJ+LJ型5種類(lèi)型。傳動(dòng)布置型式的選擇萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸是汽車(chē)傳動(dòng)系的重要組成部件之一。傳動(dòng)軸選用與設(shè)計(jì)布置的合理與否直接影響傳動(dòng)系的傳動(dòng)性能。選用與布置不當(dāng)會(huì)給傳動(dòng)系增添不必要的和設(shè)計(jì)未能估算在內(nèi)的附加動(dòng)負(fù)荷，可能導(dǎo)致傳動(dòng)系不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)和早期損壞。車(chē)輛的萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)，主要應(yīng)用于非同心軸間和工作中相對(duì)位置不斷改變的兩軸之間的動(dòng)力傳遞。裝在變速器輸出軸與前后驅(qū)動(dòng)橋之間。變速器的動(dòng)力輸出軸和驅(qū)動(dòng)橋的動(dòng)力輸入軸不在一個(gè)平面內(nèi)。有的裝載機(jī)在車(chē)橋與車(chē)架間裝有穩(wěn)定油缸、鉸接式裝載機(jī)在轉(zhuǎn)向時(shí)均會(huì)使變速箱與驅(qū)動(dòng)橋之間的相對(duì)位置和它們的輸出、輸出入軸之間的夾角不斷發(fā)生變化。這時(shí)常采用一根或多根傳動(dòng)軸、兩個(gè)或多個(gè)十字軸萬(wàn)向節(jié)的傳動(dòng)[7]。圖2.1為用于汽車(chē)變速箱與驅(qū)動(dòng)橋之間的不同萬(wàn)向傳動(dòng)方案。（a）單軸雙萬(wàn)向節(jié)式十字軸軸頸根部的彎曲應(yīng)力σw和切應(yīng)力τ應(yīng)滿足σw=EQ\f(32d1Fs,π（d14-d42）)≤[σw]τ=EQ\f(4F,π(d21-d22))≤[τ]式中，取十字軸軸頸直徑d1=38.2mm，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，[σw]為彎曲應(yīng)力的許用值，為250-350Mpa，[τ]為切應(yīng)力的許用值，為80-120Mpa∴σw=EQ\f(32d1Fs,π（d14-d42）)===18.32Mpa<[σw]τ=EQ\f(4F,π(d21-d22))==6.711Mpa<[τ]故十字軸軸頸根部的彎曲應(yīng)力和切應(yīng)力滿足校核條件十字軸滾針的接觸應(yīng)力應(yīng)滿足σj=272EQ\r(,（EQ\f(1,d1)+EQ\f(1,d0)）EQ\f(Fn,Lb))≤[σj]式中，取滾針直徑d0=3mm，滾針工作長(zhǎng)度Lb=27mm，在合力F作用下一個(gè)滾針?biāo)艿淖畲筝d荷Fn=EQ\f(4.6F,iZ)==749.09N,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[σj]為3000-3200Mpaσj=272EQ\r(,（EQ\f(1,d1)+EQ\f(1,d0)）EQ\f(Fn,Lb))=272=0.859Mpa<[σj]故十字軸滾針軸承的接觸應(yīng)力校核滿足萬(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45°的截面處，萬(wàn)向節(jié)叉承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，其彎曲應(yīng)力σw和扭應(yīng)力τb應(yīng)滿足σw=Fe/W≤[σw]τb=Fa/Wt≤[τb]式中，取a=40mm,e=80mm,b=35mm,h=70mm,查表，取k=0.246,W=bh2/6,Wt=khb2,彎曲應(yīng)力的許用值[σw]為50-80Mpa，扭應(yīng)力的許用值[τb]為80-160Mpa∴σw=Fe/W==20.054Mpa<[σw]τb=Fa/Wt==13.587Mpa<[τb]故萬(wàn)向節(jié)叉承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷校核滿足要求十字軸萬(wàn)向節(jié)的傳動(dòng)效率與兩軸的軸間夾角α，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)α≤25°時(shí)，可按下式計(jì)算（取α=15°）η0=1-f（EQ\f(d1,r)）EQ\f(2tanα,π)=1-0.07（）EQ\f(2tan15°,π)=99.08%1.5傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速校核及安全系數(shù)①傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速為nk=1.2×108EQ\f(EQ\r(,Dc2+d2c),Lc2)式中，取傳動(dòng)軸的支承長(zhǎng)度Lc=1.5m,dc=70mm,Dc=90mm分別為傳動(dòng)軸軸管的內(nèi)外直徑,nmax=4500r/min∴nk=1.2×108×EQ\f(EQ\r(,902+702),15002)=6080.933r/min在設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸時(shí)，取安全系數(shù)K=nk/nmax=1.2-2.0∴K=nk/nmax=EQ\f(6080.933,4500)=1.351故符合要求傳動(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。軸管的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力τc=EQ\f(16DcT1,π（Dc4-dc4）)≤[τc]式中[τc]=300Mpa∴τc==7.818Mpa<[τc]∴軸管的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力校核符合要求對(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τh，許用應(yīng)力一般按安全系數(shù)2-3確定τh=EQ\f(16T1,πdh3)式中,取花鍵軸的花鍵內(nèi)徑dh=70mm，外徑Dh=80mm,∴τh==10.336Mpa傳動(dòng)軸花鍵的齒側(cè)擠壓應(yīng)力σy應(yīng)滿足σy=T1K’/EQ\f((Dh+dh),4)EQ\f((Dh-dh),2)Lhn0≤[σy]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=60mm，花鍵齒數(shù)n0=18,當(dāng)花鍵的齒面硬度大于35HRC時(shí)：許用擠壓應(yīng)力[σy]=25-50Mpa∴σy=E