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轻型货车万向传动装置设计【8张图/18900字】【优秀机械毕业设计论文】

资源目录

轻型货车万向传动装置设计【】【优秀机械毕业设计论文】.rar

图纸

A0-中间支撑装配图.dwg

A0-传动装置装配图.dwg

A2-万向节叉.dwg

A2-中间传动轴.dwg

A2-主传动轴.dwg

A2-传动轴节叉.dwg

A2-十字轴总成图.dwg

A2-套管叉.dwg

万向节叉和套管叉.dwl2

十字轴总成图.dwl2

说明书

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封皮.doc---(点击预览)

过程管理材料

过程管理材料封皮.doc---(点击预览)

任务书11.doc---(点击预览)

2011届毕业设计（论文）答辩相关材料.doc---(点击预览)

10.优秀毕业设计.doc---(点击预览)

09.毕业设计成绩评定表.doc---(点击预览)

08.毕业设计答辩评分表.doc---(点击预览)

07.毕业设计评阅人评分表.doc---(点击预览)

06.毕业设计指导教师评分表.doc---(点击预览)

04.指导记录.doc---(点击预览)

03.开题报告董鹏宇.doc---(点击预览)

01.题目审定表.doc---(点击预览)

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关键词：: 轻型货车万向传动装置设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份。46页。18900字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
外文翻译一份。

图纸共8张，如下所示
A0-中间支撑装配图.dwg
A0-传动装置装配图.dwg
A2-万向节叉.dwg
A2-中间传动轴.dwg
A2-主传动轴.dwg
A2-传动轴节叉.dwg
A2-十字轴总成图.dwg
A2-套管叉.dwg

摘要

汽车的万向传动轴是由传动轴、万向节两个主要部件联接而成，在长轴距的车辆中还要加装中间支承。万向传动轴主要用于工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传递转矩和旋转运动。在本世纪初万向节与传动轴的发明与使用，在汽车工业的发展中起到了极其重要的作用。随着汽车工业的发展，现代汽车对万向节与传动轴的效率、强度、耐久性和噪声等性能方面的设计及计算校核要求也越来越严格。本毕业设计将依据现有生产企业在生产车型(CA1041)的万向传动装置作为设计原型。在给定整车主要技术参数以及发动机、变速器等主要总成安装位置确定的条件下，对整车结构进行了分析，确定了传动轴布置方案，采用两轴三万向节带中间支承的布置形式。在确定了传动方案后，对传动轴、万向节总成、中间支承总成进行设计，使该总成能够在正常使用的情况及规定的使用寿命内不发生失效。

关键字：传动轴；万向节；中间支承；设计；校核

ABSTRACT

The universal drive shaft of automotive is composed of transmission shaft and cardin joint. The main function of the universal drive shaft is to transmitting torque and rotation movement between two shafts whose relative position is variation in the working process. At the beginning of this century the transmission shaft and cardin joint play an important role in the development of automobile industry. As the development of automobile industry, the automobile demand that the design and verification of transmission shaft and cardin join stricter in the efficiency, intension, durability and noise performance. This graduation design chooses existing production business enterprise of basis is producing the car type(CA1041) of ten thousand to spread to move to equip the conduct and actions design prototype. Under the conditions of the main technical parameters of the given vehicle, installation location of engine, transmission and other major assembly are determined , the structure of the vehicle is analysised, the transmission shaft layout program is determined. Two shaft-three cardin joints is adapted. After determining the transmission options, the right drive shaft and universal joint assembly, intermediate bearing assembly is designed, so that the assembly can be used in normal situations and the life within no failure.

Keywords：Transmission shaft；Cardin joint；Middle supporting；Design ；Verification

`摘　　要 I
ABSTRACT II
第一章绪　　论 1
1.1选题的目的和意义 1
1.2国内外研究现状、发展趋势 1
第2章方案选择 3
2.1解放CA1041轻型货车原始数据 3
2.2万向传动轴的结构特点和基本要求 3
2.3万向节总成主要参数及其选择 5
2.4中间支承的选择 6
2.5 本章小结 6
第三章传动轴总成的设计 7
3.1万向传动轴结构方案分析 7
3.1.1 基本组成的选择 7
3.2 万向传动轴的计算载荷 9
3.3传动轴钢管尺寸的选择 12
3.4传动轴的计算与强度校核 13
3.4.1传动轴的临界速度校核 13
3.4.2传动轴扭转强度计算与校核 14
3.5传动轴花键设计 15
3.5.1主传动轴花键设计 15
3.5.2中间传动轴花键的设计 19
3.6本章小结 20
第四章万向节总成的设计 21
4.1万向节类型的选择 21
4.2十字轴式万向节的结构分析 22
4.3万向节的受力分析 23
4.3.1单十字轴万向节的受力分析 23
4.3.2双十字轴万向节传动 25
4.3.3多十字轴万向节传动 26
4.4万向节总成主要参数的确定与校核 27
4.4.1十字轴 27
4.4.2滚针轴承 29
4.5联连接元件的设计 32
4.5.1联接螺栓 32
4.5.2万向节叉 34
4.6本章小结 35
第五章中间支承的设计 36
5.1中间支承的结构分析与选择 36
5.2轴承的选取 37
5.3本章小结 39
结论 40
参考文献 41
致谢 42
附录 43
附录A 英文文献 43
附录B中文翻译 45

题目名称解放CA1041万向传动装置设计
一、设计（论文）目的、意义
汽车万向传动装置一般由万向节和传动轴组成，有时还需加装中间支承。主要是实现汽车上任何一对轴线相交且相对位置经常变化的转轴之间的动力传递。万向传动装置除用于汽车的传动系统外，还可用于动力输出装置和转向操纵装置。
因此，万向传动装置的结构型式选择、设计参数选取及设计计算对汽车的设计极其重要。通过万向传动装置设计熟悉汽车万向传动装置的结构、性能及设计过程。
课题综合运用了机械设计、工程材料、汽车设计、汽车构造、CAD绘图等知识。
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）
设计内容
（1）万向传动轴的结构形式选择
（2万向传动轴的基本参数选择与设计计算
（3）校核万向传动轴的临界转速
（4）用CAD画装配图和零件图。
技术要求（研究方法）
（1）充分利用图书馆及现有的资源收集资料，调研了解万向传动装置的组成、功用，掌握CAD制图的规范及要求，了解国内外万向传动装置的发展状况
（2）到生产车间及实验室了解万向传动装置的构造，各零部件的装配位置
（3）编写课题研究大纲和开题报告
（4）选择基本参数并对各参数进行设计与计算
（5）遵守设计进度的安排，设计结构要合理、CAD制图要规范、说明书按毕业设计的要求编写，
书写规范，保质保量的完成毕业设计的任务。

三、设计（论文）完成后应提交的成果

CAD零号图纸一张 CAD零件图若干
说明书一份，字数不少于1.5万字

四、设计（论文）进度安排
（1）收集资料，调研，撰写开题报告第一周
（2）周四交开题报告，实习了解万向传动装置的构造第二周
（3）完成各参数的设计、计算和校核工作，至少应有装配图的草图第三周~第七周
（4）中期检查，画装配图和零件图第八周
（5）画装配图和零件图，编写说明书第九周~第十一周
（6）交毕业设计说明书和装配图、零件图，修改第十二周
（7）毕业设计指导教师审核第十三周
（8）毕业设计修改第十四周
(9)毕业设计评阅教师评阅或预审第十五周
(10) 毕业设计修改第十六周
(11)毕业设计答辩第十七周

五、主要参考资料
[1]陈家瑞. 汽车构造 .北京：人民交通出版社，2006
[2]张洪欣.汽车底盘设计.北京：机械工业出版社1998
[3]龚溎义.机械设计课程设计图册.北京：高等教育出版社，1989
[4]余志生.汽车理论，北京：机械工业出版社，2000
[5]《机械设计手册》联合编写组编.机械设计手册，化学工业出版社，2004
[6]《汽车工程手册》编辑委员会.汽车工程手册，北京：人民交通出版社，2001
[7]刘惟信.汽车设计.北京:清华大学出版社,2001
[8]王望予.汽车设计.第3版.北京:机械工业出版社,2000

轻型货车万向传动装置设计[汽车]

内容简介：: 本科学生毕业设计解放车万向传动装置设计系部名称：汽车与交通工程学院专业班级：车辆工程学生姓名：董鹏宇指导教师：姚佳岩职称：副教授黑龙江工程学院二一一年六月 s ： 07011I 摘要汽车的万向传动轴是由传动轴、万向节两个主要部件联接而成，在长轴距的车辆中还要加装中间支承。万向传动轴主要用于工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传递转矩和旋转运动。在本世纪初万向节与传动轴的发明与使用，在汽车工业的发展中起到了极其重要的作用。随着汽车工业的发展，现代汽车对万向节与传动轴的效率、强度、耐久性和噪声等性能方面的设计及计算校核要求也越来越严格。本毕业设计将依据现有生产企业在生产车型 (万向传动装置作为设计原型。在给定整车主要技术参数以及发动机、变速器等主要总成安装位置确定的条件下，对整车结构进行了分析，确定了传动轴布置方案，采用两轴三万向节带中间支承的布置形式。在确定了传动方案后，对传动轴、万向节总成、中间支承总成进行设计，使该总成能够在正常使用的情况及规定的使用寿命内不发生失效。关键字：传动轴；万向节；中间支承；设计；校核 he of is of of is to is in At of an in of As of of in of is of to to to of of of of is is is is so be in no 目录摘要 I 1 章绪论 1 题的目的和意义 1 内外研究现状、发展趋势 1 第 2 章方案选择 2 动轴方案的选择及主要参数的确定 3 向节类型的选择 3 字轴式万向节的结构分析 3 向节总成主要参数的确定与校核 3 间支承的设计与校核 4 第 3 章传动轴总成的设计 5 向传动轴总体概述 5 动布置型式的选择 5 动轴断面尺寸的确定与强度校核 6 动轴的运动分析 6 动轴断面尺寸的计算与校核 9 传动轴滑动花键的设计 12 间传动轴花键的设计 15 章小结 17 第 4 章万向节总成的设计 18 向节类型的选择 18 字轴式万向节的结构分析 19 向节的受力分析 20 十字轴万向节的受力分析 20 十字轴万向节传动 22 十字轴万向节传动 23 向节总成主要参数的确定与校核 24 字轴 24 针轴承 26 接元件的设计 29 接螺栓 29 向节叉 31 字轴总成的润滑 32 章小结 33 第 5 章中间支承的设计 34 间支承的结构分析与选择 34 承的选取 35 章小结 37 结论 38 参考文献 39 致谢 40 附录 41 1 第 1 章绪论题的目的和意义随着汽车工业的迅猛发展，车型的多样化、个性化已经成为发展趋势，对汽车节能、舒适与轻量化的要求越来越高。而传动轴及万向节的设计装配不良将产生振动和噪声，增添未能估算在内的符加动载荷，还可能导致传动系不能正常运转和早期破坏，万向传动轴是汽车传动系的重要组成部件之一 1。传动轴选用与设计的合理与否直接影响传动系的传动性能。选用、设计不当会给传动系增添不必要的和设计未能估算在内的附加负荷，可能导致传动系不能正常运转，因此该总成设计是汽车设计中重要的环节之一。内外研究现状、发展趋势传动轴普遍采用具有较高的强度的薄钢板卷焊而成的空心轴，超重型货车的传动轴则直接采用无缝钢管制成。近年来由于对汽车低能耗，低成本的要求越来越高，汽车必须轻量化，汽车变得更易产生振动和噪声。因此对传动系重要组成部分万向节振动特性必须进行分析 2。目前国内外都将以音，振动，啸声 )为设计目标，为了满足这类要求，汽车制造厂对该总成的设计要求越来越严格。随着件的开发，国内对传动轴的设计己从传统设计向模糊可靠性设计发展。基本方法是把传统设计公式中的参量看作随机变量，进行概率计算，从中找出规律，得出合理的校核强度和截面参数。汽车和工程机械用传动轴在高速转动时要产生弯曲振动。因此导致共振现象使传动轴断裂避免共振产生应进行振动计算。确定其临界转速使传动轴的临界转速尽量避开其实际最高转速。因载荷的随机性及切削加下时下件表而凹凸不平及材料软硬不均。临界转速具有离散性。它不是一个点，而是一个区域。而模糊可靠性设计理论应用于具有振动的传动轴的优化设计中，提出传动轴的模糊可靠性优化设计方法，建立了在满足给定模糊可靠要求设计条件下优化设计数学模型。传动轴模糊可靠性优化设计在设计中，既考虑设计参数的随机性和模糊性，又能进行多参数设计，使设计方案最优，且在设计后能预测新产品的可靠度 3。这是可靠性和最优化设计的有机结合。万向节是实现万向传动的关键，万向节性能的优劣直接影响到整车的行驶性能、动力性、舒适性。从 19 世纪初虎克式万向节在汽车上应用以来，经过 100 多年的发 2 展己经有十几种形式。可分为铡性万向节和挠性万向节。刚性万向节又可分为不等速万向节、准等速万向节和等速万向节。等速万向节因其加工制造精度高、难度大，需成套引进国外专用加工生产设备，且投资费用大、价格高，已成为实现国产化的关键问题之一。由于等速万向节传动轴应是用橡胶护套来密封的，橡胶护套的寿命从很大程度上决定了传动轴总成的使用寿命，因此橡胶护套设计和考核试验也成了等速万向节设计的重要环节之一。由于近年来、软件的开发与应用，国内的企业、科研单位也致力于基于的模糊、仿真设计，从而大大提高了我国对万向节的设计、制造水平。综合以上国内外文献和相关书籍可以看出：随着计算机的发展、各种计算机辅助软件的设计开发，如 :、以及有限元分析等设计理论的发展，必然会给万向节的设计、研发带来日新月异的进展，万向节及传动轴的设计己逐步实现自动化，集成化，智能化。 3 第 2 章方案选择动轴方案的选择及主要参数的确定在汽车行驶过程中，由于发动机的振动及不平路面的冲击等因素引起弹性悬架系统的振动，使变速器的输出轴和驱动桥的输入轴相对位置经常变化，故两根轴不能刚性地连接，而必须采用一般由两个十字轴万向节和传动轴组成的万向传动装置。在变速器与驱动桥之间距离较远的情况下，应将传动轴分成两段，并用三个十字轴式万向节连接起来，且在中间传动轴后端加装中间支承。根据给定的发动机功率、变速器最大传动动比、主速器传动动比计算出最大剪应力和弯曲应力，选取钢材的材料并查得其屈服极限，传动轴临界转速的校核。向节类型的选择对万向节类型及其结构进行分析，并结合（术要求选择合适的万向节类型。考虑到本毕业设计所针对的车型为轻型货车，对其万向传动轴的设计应满足：制造加工容易、成本低，工作可靠承载能力强，使用寿命长，结构简单，调整维修方便等要求，本设计选用十字轴式万向节，带中间支承的两段式传动轴。字轴式万向节的结构分析十字轴式万向节的基本构造，一般由一个十字轴、两个万向节叉、和滚针轴承等组成。两个万向节叉上的孔分别松套在十字轴的两对轴颈上。为了减少磨擦损失，提高效率，在十字轴的轴颈处加装有由滚针和套筒组成的滚针轴承。然后，将套筒固定在万向节叉上，以防止轴承在离心力作用下从万向节叉内脱出。这样，当主动轴转动时，从动轴既可随之转动，又可绕十字轴中心在任意方向摆动。目前，最常见的滚针轴承轴向定位方式有盖板式、卡环式、瓦盖固定式和塑料环定位式等 4。向节总成主要参数的确定与校核 1、十字轴十字轴万向节的损坏形式主要是十字轴轴颈和滚针轴承的磨损，十字轴轴颈的滚针轴承帽工作表面出现压痕和剥落。一般情况下，当磨损或压痕超过便应报废。十字轴主要失效形式是轴颈根部断裂，所以设计时应保证该处有足够的抗弯强度。 2、十字轴滚针轴承滚针轴承的结构分析：汽车万向节用滚针轴承的结构型式较多，但就滚针来说、 4 主要有三种型式：锥头滚针、平头滚针及圆头滚针。为了防止在运输及安装过程中掉针，国内的协作配套厂家大多都采用锥头滚针 5。这种结构的轴承除滚针端头为圆锥形外，还多了一个挡针圈并且在外圈滚道与底道之间加工出基底凹槽，滚针圆锥头靠挡针圈及外圈基底凹槽挡住，从而避免了径向掉针。 3、联接螺栓在发动机前置后驱动的汽车中，连接变速器与驱动桥之间的传动轴是靠万向节叉与驱动桥或变速器的法兰盘组成的联轴器来传递转矩的，由于螺栓联接工作时即承受剪切力又承受轴向力，所以需校核抗拉强度，抗剪强度和抗挤压强度。 4、万向节叉万向节叉与十字轴组成连接支承，在力 F 作用下产生支承反力，在与十字轴轴孔中心线成 45 截面处，万向节叉承受弯曲和扭转载荷，应对其弯曲应力w和扭应力b进行校核。间支承的设计与校核在长轴距汽车上，为了提高传动轴临界转速，避免共振以及考虑整车总体布置上的需要，常将传动轴分段。在乘用车中，有时为了提高传动系的弯曲刚度，改善传动系弯曲振动看特性，减小噪声，也将传动轴分成两段。当传动轴分段时，需加设中间支承。在设计中间支承时，应合理选择橡胶弹性元件的径向刚度固有频率0r/可能低于传动轴的常用转速范围，以免共振，保证隔振效果好。许用临界转速为 10002000r/于乘用车，取下限。当中间支承的固有频率依此数据确定时，由于传动轴不平衡引起的共振转速 10002000r/由于万向节上的附加弯矩引起的共振转速为 5001000r/样就避免了中间支承与传动轴的谐振 6。 5 第 3章传动轴总成的设计向传动轴总体概述万向传动轴是汽车传动系的重要组成部件之一。传动轴选用与设计的合理与否直接影响传动系的传动性能。选用、设计不当会给传动系增添不必要的和设计未能估算在内的附加负荷，可能导致传动系不能正常运转 .。传动轴是将发动机输出的转知经分动器传递给前驱和后驱的传动机构，转速达30007000r/动是传动轴总成设计需考虑的首要问题。尽管采取涂层技术来减小滑移阻力，但产生的滑移阻力仍为等速万向节的 1040 倍，而滑移阻力将产生振动。为选型设计提供依据，传动轴分为 J 型、 J 型（靠花键产生滑移 )J 型、 J 型 5 种类型。动布置型式的选择万向节传动轴是汽车传动系的重要组成部件之一。传动轴选用与设计布置的合理与否直接影响传动系的传动性能。选用与布置不当会给传动系增添不必要的和设计未能估算在内的附加动负荷，可能导致传动系不能正常运转和早期损坏。车辆的万向节传动，主要应用于非同心轴间和工作中相对位置不断改变的两轴之间的动力传递。装在变速器输出轴与前后驱动桥之间。变速器的动力输出轴和驱动桥的动力输入轴不在一个平面内。有的装载机在车桥与车架间装有稳定油缸、铰接式装载机在转向时均会使变速箱与驱动桥之间的相对位置和它们的输出、输出入轴之间的夹角不断发生变化。这时常采用一根或多根传动轴、两个或多个十字轴万向节的传动7。图用于汽车变速箱与驱动桥之间的不同万向传动方案。（ a）单轴双万向节式（ b）两轴三万向节式图车的万向传动方案 6 如图 a 为常用的单轴双万向节传动，如图 b 为连接距离较长且不宜于采用单轴双万向节传动的连接。由于参考车型轴距为，故选取如图 b 的传动方案。动轴断面尺寸的确定与强度校核动轴的运动分析传动轴的长度和夹角及它们变化范围，由汽车总布置设计决定。设计时应保证在传动轴长度处在最大值时，套管叉与花键轴有中够的配合长度；而在长度处于最小时，两者不顶死。传动轴夹角的大小影响万向节十字轴和滚针轴承的寿命、万向传动效率和十字轴旋转的不均匀性。当传动轴长度确定后，其断面尺寸必须保证有足够的强度，并能承受相当的转速。其许用的传动轴转速，不应超过临界转速。所谓临界转速，即当某个长度为 L 的传动轴，在两支点中旋转时，如图示，由于轴自身的重力作用，使传动轴中心（即质量中心）相对轴线有一偏移量（初挠度） a，如果再考虑到轴与孔的间隙，传动轴质量的不均匀，则 a 将再增大。当此轴旋转时，在质量中心必有离心力的作用，这个别离心力又将引起传动轴的进一步弯曲，产生附加挠度 y。由于重力的大小和方向是不变的，而离心力的大小与方向是改变的，故使传动轴的弯曲力（垂直力与离心力的向量和）也周期性的变化着，从而传动轴的挠度也随时在变化。即传动轴的旋转，将伴随有弯曲振动，它的频率即等于传动轴的转速。当传动轴的转速接近于它的弯曲自然振动频率时，即出现共振现象，振幅（挠度）急剧增加，致使传动轴折断，这一转速即称为传动轴的临界转速。图向节传动轴的弯曲振动传动轴的临界转速与轴的直径、长度和支承点数目有关。设传动轴转速为)/( 。作用在传动轴上的离心力则为： 2)( （式中 :m 传动轴的质量 7 这时离心力被与长度成正比的材料弹性力 p 所平衡，由材料力学得知： 8 （式中： E 传动轴材料的抗拉弹性模数， 101021 E N/ L 支承长度，取两万向节的中心距离（ m）； I 轴剖面对其对称轴线（直径）的转动惯量（；系数 c 与受载情况、支承型式有关，当载荷在两端自由支承的梁上沿长度平均分布时 5384c ，而在同样受载情况下，对两端固定支架支承的梁 384c ； P 材料弹性力由平衡条件得： 32)( （解得： 232（式中： a 初挠度； Y 附加挠度；传动轴角速度当 23 时，轴的挠度 y 趋于无穷大，即若轴以与此相应的角速度 0h 旋转时必将折断。这时： 300 602 In （对于直径为 D 的实心轴，由力学得知 644 ， 42 （式中：传动轴材料单位体积重量由此，对于两端自由支承（开式传动轴），且载荷沿轴长平均分布的轴，其临界转速为： 280 Dn k r/ （对于两端有固定支承的轴（轴封闭于传动轴套管中的闭式传动轴），则： 8 280 Dn k r/ （对于大量采用的空心轴，若其剖面外径 D，内径为 d，则： )(64)(64 222244 )(4 22 于是两端自由支承的轴： 22280 r/ （对两端固定支承的轴，则： 22280 r/ （以上各式中 D、 d、 L 均用同样的长度单位（厘米）。对于绝大多数开式传动轴，可按两端自由支承的轴来计算，工作长度 L 可取两万向节中心间距离。如为闭式传动轴，可按两端固定支承的轴承计算，工作长度 L 可取两轴承中心间距离。从上面公式可以看出：当传动轴外径相同时，空心轴的临界转速比实心的要高。这就是为什么传动轴广泛采用空心轴的原因之一。同时还可看出当 L 增加，0了提高0大轴管内外径。所以当 1500L ，常采用中间支承。当传动轴外径相同时，空心轴的临界转速比实心的要高。为了提高0质量分面比较均匀的焊接钢管代替无缝钢管；作轴管的钢板厚度一般取每根传动轴总成应进行动平衡检验，保证不平衡度在规定范围以内，如果不合格应进行校正（贴焊平衡块）并使偏心振摆也在公差以内。在确定传动轴截面尺寸时，一定要使传动轴的实际最大转速小于其临界转速。其安全系数 k 应在以下范围内。 9 （式中：为对应于车辆最大行驶速度时，传动轴的转速如果传动轴的动平衡很好，而且花键连接制造精度很高，此时临界转速的安全系数，可取较小值。当传动轴质量不平衡或花键连接处磨损出间隙后，传动轴就能在低于临界转速下发生破坏。表某载重汽车的实验数据，8。传动轴总成应进行动平衡试验，其不平衡度为：对轿车及轻型客、货车， 30006000r/2N 5t 以上的货车，在 10004000r/不大于 10N字轴端面磨损会使其轴向间隙及窜动增大而影响动平衡，因此应严格控制该间隙或采用弹性盖板，有的可加装端面滚针轴承，传动轴总成的径向全跳动动应不大公式以确定传动轴总成的最大可能长度，如果它小于汽车总布置所要求的传动轴尺寸，则需在变速器和后驱动桥之间安置两根万向传动轴，且在它们的联接处（在前传动轴后端）需设置固定在车架车身上的中间支承。在某些轿车上，为了缩短传动轴的长度而采用加长的变速器。表载重汽车传动轴的破坏转速与行驶里程的关系 8 行驶里程（ 0 17000 100000 在重心平面上的振摆（坏转速与临界转速之比（0/ kv 传动轴断面尺寸的计算与校核本设计传动方式为开式、两轴三万向节带中间支承形式。解放牌货汽车主要技参数见附录。由安全系数，得计算临界转，取 k=速对应于车辆最大行驶速度时，传动轴的转速。5ke 10 式中：发动机最大功率时的转速 3400 5变速器最高档传动比：a xm a x ke r/ 将 2533nr/入得： a x ko r/ 4000取主传动轴进行计算：电焊管参数应按冶金部标准取。表出外径 D=6095标准参数值。表 0 95焊钢管（外径钢管厚度 60 0 5 3 9 5 于传动轴为开式，两端自由支承所以临界转速按公式算。设主传动轴外径为2径为2动轴管厚度为 B。初选传动轴管外径 752 70575222 cc 4000r/传动轴长度9702 cL 752 cD 702 cd 入： 11 1 2 1 8 3970 2282 2280 L k r/计算主传动轴符合临界转速设计要求。在按临界转速0需要进行扭转强度验算，由于传动轴夹角引起的附加扭矩和弯矩很小，所以为了计算简单，将不考虑由于夹角而引起的附加扭矩和弯矩，只按纯扭矩计算其扭转应力。传动轴的最大扭转应力 (按下式计算：（式中： T 传动轴的计算扭矩， N W 抗扭断面模量，对空心轴 )(1644D 将 W 代入上式，则传动轴扭转强度应满足以下要求： )( 16 44 T （式中：许用扭转应力， 300 动轴计算扭计算公式如下 : n 1 式中：发动机最大转矩 (N 30210 N 计算驱动桥数，后桥驱动车辆，所以取 1n ； 1i 变速器一挡传动比，配的变速器一挡传动比 i ；发动机到万向传动轴之间的传动效率，取；猛接离合器所产生的动载系数，液力自动变速器 1有手动操纵的机械变速器的高性能赛车 3能系数 0102 性能系数 12 m a e 0 当式中：汽车满载质量（若有挂车，则要加上挂车质量），术参数查得： 4060210m。 a x0 1 将 30210 1n 、 i 、、 1： 98986 01 a x n N传动轴计算扭矩 989860T N动轴管外径 752 径702 入公式： 075( 8 9 8 6 07516)( 16 4444 T 经计算主传动轴轴管符合设计要求，能保证在各种工况下有效的传递转矩。由于中间传动轴比主传动轴短，所以主传动轴轴管的外径和管壁厚度同样适用于中间传动轴。传动轴滑动花键的设计汽车行驶过程中，变速器与驱动桥的相对位置经常变化。为避免运动干涉，传动轴中设有由滑动叉和矩形或渐开线花键轴组成的滑动花键来以实现传动轴长度的变化。滑动花键有矩形花键和渐开线花键两种形式。本设计选矩形花键，其主要参数可按照机械设计手册选取 9。下表出了部分轻系列花键的基本尺寸：初选花键断面基本尺寸 NdDB 为 846509。矩形花键主要有下图示四种形式：由于汽车上所用的花键要求可以沿轴向滑动，所以选 A 型花键。表出了部分矩形内花键长度： 13 根据表给出的长度，初选花键长度 85l 键轴孔长度 150L 在选定花键尺寸后，还应对作用在花键轴上的扭转应力h(作用在齿侧的挤压应力y(行校核。表形花键基本尺寸系列（摘自 1144 （小径 d 轻系列规格 N d D B 轻系列 r 轻系列 c 28 623266 2 832366 6 836407 2 842468 6 846509 2 8525810 ：表中表形内花键长度很系列 (摘自 10081 （花键小径 d 36 52 花键长度 l 或 21 22 120 孔的最大长度 L 200 花键长度 l 或 21 系列 10,12,15,18,22,25,28,30,32,36,38,42,45,48,50,56,60,63,71,75,80,85,90,95,100,110,120,130,140,160,180,200 对于传动轴上的花键轴，通常以底径计算扭转应力h(h的计算公式如下： 14 hh （式中： T 传动轴的计算转矩（ N d 花键轴的花键内径（ h 许用应力，按安全系数 32 确定，取 2k ，则： 150 h 将 989860T 46入公式： 898 601616 33 hh d T h 经校核主传动轴花键的齿根扭转应力符合设计要求。传动轴花键的齿侧挤压应力y算公式如下： 24 图形花键的主要形式式中： T 传动轴的计算转矩（ N K 花键转矩分布不均匀系数， K ，取 K ； hD、分别为花键外径和内径（花键的有效工作长度（ N 花键齿数； y 许用挤压应力 ( 15 当花键的齿而硬度大于 35，滑动花键 5025 y 将 989860T K 、 5046858N 代入公式（： 6504 8 6 024 y经校核主传动轴花键齿侧挤压应力符合设计要求。当传递转矩的花键伸缩时，产生的轴向阻力（式中：0T 传动轴所传递的转矩， 9898600 r 滑动花键齿侧工作表面的中径， 482 46502 f 摩因数， 4.0f ，取 15.0f 代入公式： a N 为了减小滑动花键的轴向滑动阻力和磨损，有时对花键齿进行磷化处理或喷涂尼龙层，有的则在花键槽中放入滚针、滚柱或滚珠等滚动元件，以滚动摩擦代替滑动摩擦，从而提高传动效率。但这种结构较复杂，成本较高。有时对于有严重冲击载荷的传动，还采用具有弹性的传动轴。传动轴上的花键应有润滑及防尘措施，花键齿与键槽间隙不宜过大，且应按对应标记装配，以免装错而破坏传动轴总成的动平衡 10。间传动轴花键的设计由于所所设计的传动轴为两段，为中间传动轴和主传动轴，所以要考虑两段轴的连接问题。通常将中间传动轴加工出一段花键和一段螺纹，花键与中间传动轴凸缘叉组成花键副，再用一个开槽螺母将凸缘叉轴向定位，防止凸缘叉轴向窜动；再将凸缘叉与万向节叉相连实现动力的传递。选取中间传动轴花键键型为矩型花键，主要尺寸参照表选花键小径360 kd 径 400 kD 齿数 N=8，键宽 B=7照表键长 50 16 选定花键尺寸后，对作用在花键轴上的扭转应力h(作用在齿侧的挤压应力y(行校核。对于传动轴上的花键轴，通常以底径计算其扭转应力h许用应力 h同上， 150 hh的计算公式如下： 3016kh （将 989860 、 60 代入公式： 898601616 33 hh d T 50 h 校核中间传动轴齿根扭转应力符合设计要求。中间传动轴花键的齿侧挤压应力y满足： 240000 （式中： T 传动轴的计算转矩（ N K 花键转矩分布不均匀系数， K ，取 K ； 0分别为花键外径和内径（ 0花键的有效工作长度（ N 花键齿数； y 许用挤压应力当花键的齿而硬度大于 35，非滑动花键许用挤压应力 10050 y 100 y 将 989860T K 、 400 36500 8： 17 6404 86 0240000 y经校核中间传动轴花键齿侧挤压应力符合设计要求。章小结本章完成了对中间传动轴、主传动轴的设计。在给定了发动机转矩、变速器低挡传动比的情况下确定了中间传动轴与主传动轴的内、外径，保证发动机在各工况工作时传动轴不发生共振行成传动轴的折断。在确定了传动轴尺寸后对其扭转应力进行了校核，使传动轴在各种工况以及冲载荷情况下不会产生扭转变形。两段传动轴间转矩是靠主传动轴花键与中间传动轴花键传递的，这两处花键的设计也是这一章的重中这重。本设计中选用了相对渐开线花键定心精度更高、加工更容易的矩型花键，这种形式提高了传动轴高速转动时的稳定性，也减少了花键的磨擦从而提高了传动轴整体的使用寿命。由于花键配合间隙小，减小了车辆行驶时的振动的噪声，提高了驾驶舒适性。 18 第 4章万向节总成的设计向节类型的选择万向节是转轴和转轴之间实现变角度传递动力的基本部件，按其在扭转方向上是否有明显的弹性，可分为挠性万向节和刚性万向节。刚性万向节的动力是靠零件之间的铰链式连接传递的；而挠性万向节的动力则靠弹性零件传递的，且有一定的缓冲减振作用。刚性万向节根据其运动特点又可分为不等速万向节、准等速万向节和等速万向节和等速万向节三种形式 11。不等速万向节是指万向节连接的两轴夹角大于零时，输出轴和输入轴之间以变化的瞬时角速度比传递运动，但平均角速度相等的万向节。准等速万向节是指在设计角度下以相等的瞬时角速度传递运动，而在其他角度下以近似相等的瞬时角速度传递运动的万向节。输出轴和输入轴以始终相等的瞬时角速度传递运动的万向节，称之为等速万向节。万向节分类如下图示：图向节的分类由于十字轴式万向节具有结构简单、传动可靠、效率高、且制造成本低，被广泛应用于各类汽车的传动系统中。根据本设计适用的车型，选用十字轴式万向节。万向节刚性万向节不等速万向节十字轴式准等速万向节双联式凸块式三销轴式球面滚轮式样等速万向节球叉式球笼式挠性万向节 19 字轴式万向节的结构分析十字轴式万向节的基本构造，一般由一个十字轴、两个万向节叉、和滚针轴承等组成。两个万向节叉上的孔分别松套在十字轴的两对轴颈上。为了减少磨擦损失、提高效率、在十字轴轴颈和万向节间有由滚针和套筒组成的滚针轴承。然后，将将套筒固定在万向节叉上，以防止轴承在离心力作用下从万向节叉内脱出。这样，当主动轴转动时，从动轴既可随之转动，又可绕十字轴中心在任意方向摆动。目前，最常见的滚针轴承轴向定位方式有盖板式、卡环式、瓦盖固定式和塑料环定位式等 12。最普通的盖板式轴承轴向定位结构是用螺栓和盖板将套筒固定在万向节叉上，并用锁片将螺栓锁紧。它工作可靠，拆装方便，但零件数目较多。有时将弹性盖板点焊于轴承座底部，装配后，弹性盖板对轴承座底部有一定的预压力，用来防止高速转动时由于离心力作用，在十字轴端面与轴承座底之间出现间隙而引起十字轴轴向窜动，并避免了由于这种窜动所造成的传动轴动平衡状态的破坏。 13卡环式又分为外卡式和内卡式两种。它们具有结构简单、工作可靠、零件少和质量小的优点。瓦盖固定式结构中的万向节叉与十字轴颈配合的圆孔不是一个整体，而分成两半，再用螺钉连接起来。这各结构具有拆装方便、使用可靠的优点，但加工艺复杂。塑料环黑龙江工程学院本科毕业设计 I 摘要汽车的万向传动轴是由传动轴、万向节两个主要部件联接而成，在长轴距的车辆中还要加装中间支承。万向传动轴主要用于工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传递转矩和旋转运动。在本世纪初万向节与传动轴的发明与使用，在汽车工业的发展中起到了极其重要的作用。随着汽车工业的发展，现代汽车对万向节与传动轴的效率、强度、耐久性和噪声等性能方面的设计及计算校核要求也越来越严格。本毕业设计将依据现有生产企业在生产车型 (万向传动装置作为设计原型。在给定整车主要技术参数以及发动机、变速器等主要总成安装位置确定的条件下，对整车结构进行了分析，确定了传动轴布置方案，采用两轴三万向节带中间支承的布置形式。在确定了传动方案后，对传动轴、万向节总成、中间支承总成进行设计，使该总成能够在正常使用的情况及规定的使用寿命内不发生失效。关键字：传动轴；万向节；中间支承；设计；校核黑龙江工程学院本科毕业设计 he of is of of is to is in At of an in of As of of in of is of to to to of of of of is is is is so be in no 龙江工程学院本科毕业设计录摘要 . I . 一章绪论 . 1 题的目的和意义 . 1 内外研究现状、发展趋势 . 1 第 2 章方案选择 . 3 放型货车原始数据 . 3 向传动轴的结构特点和基本要求 . 3 向节总成主要参数及其选择 . 5 间支承的选择 . 6 章小结 . 6 第三章传动轴总成的设计 . 7 向传动轴结构方案分析 . 7 本组成的选择 . 7 向传动轴的计算载荷 . 9 动轴钢管尺寸的选择 . 12 动轴的计算与强度校核 . 13 动轴的临界速度校核 . 13 动轴扭转强度计算与校核 . 14 动轴花键设计 . 15 传动轴花键设计 . 15 间传动轴花键的设计 . 19 章小结 . 20 第四章万向节总成的设计 . 21 向节类型的选择 . 21 字轴式万向节的结构分析 . 22 黑龙江工程学院本科毕业设计向节的受力分析 . 23 十字轴万向节的受力分析 . 23 十字轴万向节传动 . 25 十字轴万向节传动 . 26 向节总成主要参数的确定与校核 . 27 字轴 . 27 针轴承 . 29 连接元件的设计 . 32 接螺栓 . 32 向节叉 . 34 章小结 . 35 第五章中间支承的设计 . 36 间支承的结构分析与选择 . 36 承的选取 . 37 章小结 . 39 结论 . 40 参考文献 . 41 致谢 . 42 附录 . 43 附录 A 英文文献 . 43 附录 B 中文翻译 . 45 黑龙江工程学院本科毕业设计 1 第一章绪论题的目的和意义随着汽车工业的迅猛发展，车型的多样化、个性化已经成为发展趋势，对汽车节能、舒适与轻量化的要求越来越高。而传动轴及万向节的设计装配不良将产生振动和噪声，增添未能估算在内的符加动载荷，还可能导致传动系不能正常运转和早期破坏，万向传动轴是汽车传动系的重要组成部件之一 1。传动轴选用与设计的合理与否直接影响传动系的传动性能。选用、设计不当会给传动系增添不必要的和设计未能估算在内的附加负荷，可能导致传动系不能正常运转，因此该总成设计是汽车设计中重要的环节之一。内外研究现状、发展趋势传动轴普遍采用具有较高的强度的薄钢板卷焊而成的空心轴，超重型货车的传动轴则直接采用无缝钢管制成。近年来由于对汽车低能耗，低成本的要求越来越高，汽车必须轻量化，汽车变得更易产生振动和噪声。因此对传动系重要组成部分万向节振动特性必须进行分析 2。目前国内外都将以音，振动，啸声 )为设计目标，为了满足这类要求，汽车制造厂对该总成的设计要求越来越严格。随着内对传动轴的设计己从传统设计向模糊可靠性设计发展。基本方法是把传统设计公式中的参量看作随机变量，进行概率计算，从中找出规律，得出合理的校核强度和截面参数。汽车和工程机械用传动轴在高速转动时要产生弯曲振动。因此导致共振现象使传动轴断裂避免共振产生应进行振动计算。确定其临界转速使传动轴的临界转速尽量避开其实际最高转速。因载荷的随机性及切削加下时下件表而凹凸不平及材料软硬不均。临界转速具有离散性。它不是一个点，而是一个区域。而模糊可靠性设计理论应用于具有振动的传动轴的优化设计中，提出传动轴的模糊可靠性优化设计方法，建立了在满足给定模糊可靠要求设计条件下优化设计数学模型。传动轴模糊可靠性优化设计在设计中，既考虑设计参数的随机性和模糊性，又能进行多参数设计，使设计方案最优，且在设计后能预测新产品的可靠度 3。这是可靠性和最优化设计的有机结合。万向节是实现万向传动的关键，万向节性能的优劣直接影响到整车的行驶性能、动力性、舒适性。从 19世纪初虎克式万向节在汽车上应用以来，经过 100黑龙江工程学院本科毕业设计 2 多年的发展己经有十几种形式。可分为铡性万向节和挠性万向节。刚性万向节又可分为不等速万向节、准等速万向节和等速万向节。等速万向节因其加工制造精度高、难度大，需成套引进国外专用加工生产设备，且投资费用大、价格高，已成为实现国产化的关键问题之一。由于等速万向节传动轴应是用橡胶护套来密封的，橡胶护套的寿命从很大程度上决定了传动轴总成的使用寿命，因此橡胶护套设计和考核试验也成了等速万向节设计的重要环节之一。由于近年来、内的企业、科研单位也致力于基于真设计，从而大大提高了我国对万向节的设计、制造水平。综合以上国内外文献和相关书籍可以看出：随着计算机的发展、各种计算机辅助软件的设计开发，如 :、以及有限元分析等设计理论的发展，必然会给万向节的设计、研发带来日新月异的进展，万向节及传动轴的设计己逐步实现自动化，集成化，智能化。黑龙江工程学院本科毕业设计 3 第 2章方案选择放型货车原始数据解放汽车轴距动机最大功率时的转速 n=3400r/高档传动比动机最大转矩动机万向传动轴间的传动效率载质量 4160向传动轴的结构特点和基本要求万向传动轴一般是由万向节、传动轴和中间支撑组成。主要用于工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传递转矩和旋转运动。伸缩套能自动调节变速器与驱动桥之间距离的变化。万向节是保证变速器输出轴与驱动桥输入轴两轴线夹角的变化，并实现两轴的等角速传动。一般万向节由十字轴、十字轴承、凸缘叉及轴向定位件和橡胶密封件等组成。传动轴是一个高转速、少支承的旋转体，因断改变的两根轴间传递转矩和旋转运动。重型载货汽车根据驱动形式的不同选择不同型式的传动轴。一般来讲 4 2驱动形式的汽车仅有一根主传动轴。 6 4驱动形式的汽车有中间传动轴、主传动轴和中、后桥传动轴。 6 6驱动形式的汽车不仅有中间传动轴、主传动轴和中、后桥传动轴，而且还有前桥驱动传动轴。在长轴距车辆的中间传动轴一般设有传动轴中间支承它是由支承架、轴承和橡胶支承组成。其广泛应用在汽车上，如下图传动轴是由轴管、伸缩套和万向此它的动平衡是至关重要的。一般传动轴在出厂前都要进行动平衡试验，并在平衡机上进行了调整。因此，一组传动轴是配套出厂的，在使用中就应特别注意。其基本结构如下图：黑龙江工程学院本科毕业设计 4 图 2 万向传动装置的工作原理及功用图 2 变速器与驱动桥之间的万向传动装置基本要求：可靠而稳定地传递动力。连接两轴尽可能等速运转。动和噪声应在允许范围内，在使用车速范围内不应产生共振现象。用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等。另，万向传动装置有极其广泛的应用，发动机前置后轮或全轮驱动汽车行驶时，由于悬架不断变形，变速器或分动器的输出轴与驱动桥输入轴轴线之间的相对位置经常变化，因而普遍采用可伸缩的十字轴万向传动轴；某些汽车根据总布置要求需将离合器与变速器、变速器与分动器之间拉开一端距离，考虑到它们之间很难保证轴与轴同心及车架的变形，所以常采用十字轴万向传动轴或挠性万向传动轴；对于转向驱动桥，左、右驱动轮需要随汽车行驶轨迹变化而改变方向，这时多采用等速万向传动轴。如下图黑龙江工程学院本科毕业设计 5 图 2 万向节在汽车上的各种应用向节总成主要参数及其选择 1、对万向节类型及其结构进行分析，并结合（术要求选择合适的万向节类型。考虑到本毕业设计所针对的车型为轻型货车，对其万向传动轴的设计应满足：制造加工容易、成本低，工作可靠承载能力强，使用寿命长，结构简单，调整维修方便等要求，本设计选用十字轴式万向节，带中间支承的两段式传动轴。 2、十字轴十字轴万向节的损坏形式主要是十字轴轴颈和滚针轴承的磨损，十字轴轴颈的滚针轴承帽工作表面出现压痕和剥落。一般情况下，当磨损或压痕超过字轴主要失效形式是轴颈根部断裂，所以设计时应保证该处有足够的抗弯强度。 3、十字轴滚针轴承滚针轴承的结构分析：汽车万向节用滚针轴承的结构型式较多，但就滚针来说、主要有三种型式：锥头滚针、平头滚针及圆头滚针。为了防止在运输及安装过程中掉针，国内的协作配套厂家大多都采用锥头滚针 5。这种结构的轴承除滚针端头为圆锥形外，还多了一个挡针圈并且在外圈滚道与底道之间加工出基底凹槽，滚针圆锥头靠挡针圈及外圈基底凹槽挡住，从而避免了径向掉针。黑龙江工程学院本科毕业设计 6 4、联接螺栓在发动机前置后驱动的汽车中，连接变速器与驱动桥之间的传动轴是靠万向节叉与驱动桥或变速器的法兰盘组成的联轴器来传递转矩的，由于螺栓联接工作时即承受剪切力又承受轴向力，所以需校核抗拉强度，抗剪强度和抗挤压强度间支承的选择在长轴距汽车上，为了提高传动轴临界转速，避免共振以及考虑整车总体布置上的需要，常将传动轴分段。在乘用车中，有时为了提高传动系的弯曲刚度，改善传动系弯曲振动看特性，减小噪声，也将传动轴分成两段。当传动轴分段时，需加设中间支承。在设计中间支承时，应合理选择橡胶弹性元件的径向刚度固有频率0r/可能低于传动轴的常用转速范围，以免共振，保证隔振效果好。许用临界转速为 10002000r/于乘用车，取下限。当中间支承的固有频率依此数据确定时，由于传动轴不平衡引起的共振转速 10002000r/由于万向节上的附加弯矩引起的共振转速为5001000r/样就避免了中间支承与传动轴的谐振 6。章小结本章完成了对中间传动轴、主传动轴的设计。在给定了发动机转矩、变速器低挡传动比的情况下确定了中间传动轴与主传动轴的内、外径，保证发动机在各工况工作时传动轴不发生共振行成传动轴的折断。在确定了传动轴尺寸后对其扭转应力进行了校核，使传动轴在各种工况以及冲载荷情况下不会产生扭转变形。两段传动轴间转矩是靠主传动轴花键与中间传动轴花键传递的，这两处花键的设计也是这一章的重中这重。本设计中选用了相对渐开线花键定心精度更高、加工更容易的矩型花键，这种形式提高了传动轴高速转动时的稳定性，也减少了花键的磨擦从而提高了传动轴整体的使用寿命。由于花键配合间隙小，减小了车辆行驶时的振动的噪声，提高了驾驶舒适性。黑龙江工程学院本科毕业设计 7 第三章传动轴总成的设计向传动轴结构方案分析本组成的选择通过参考我国微型货车的基本设计参数，选定型货车为前置后驱的布置形式，平头驾驶室。因其用途一般，则轴数根据其特点确定为两轴，驱动形式： 4 2，后轮驱动。此种布置的优点有：修方便；离合器、变速器等操作机构简单，容易布置；货厢地板低平；小转弯直径小；机动性能良好；不需要发动机罩和翼子板，加上总长缩短等因素的影响，汽车整备质量减小；驾驶员的视野得到明显改善；采用翻转式驾驶室是能改善发动机及其附件的接近性；汽车面积利用率高。由于本设计适用车型驶时传动轴承受冲击载荷小，而摆动式中间支承具有结构简单、质量轻、制造容易、维修保养方便等优点，故本设计选用摆动式中间支承在普通汽车传动装置中，因十字轴式刚性万向节结构简单、传动可靠等优点而得到了广泛应用。十字轴式刚性万向节结构简单、强度高、耐久性好，生产性高，生产成本较低，且传动可靠，效率较高，目前允许两传动轴之间的交角一般为 15 20，在连接角较小时大都使用这种万向节。十字轴式刚性万向节结构如图图 3字轴式刚性万向节在型货车设计中，选定为十字轴式万向传动装置，即采用单节式黑龙江工程学院本科毕业设计 8 万向传动轴，其两端用普通万向节分别与变速器和驱动桥连接。装配时，要满足：传动轴两端的万向节叉在同一平面内；输入轴、输出轴与传动轴的夹角相等，即错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。。如下图图 3入轴与输出轴的夹角车辆的万向节传动，主要应用于非同心轴间和工作中相对位置不断改变的两轴之间的动力传递。装在变速器输出轴与前后驱动桥之间。变速器的动力输出轴和驱动桥的动力输入轴不在一个平面内。有的装载机在车桥与车架间装有稳定油缸、铰接式装载机在转向时均会使变速箱与驱动桥之间的相对位置和它们的输出、输出入轴之间的夹角不断发生变化。这时常采用一根或多根传动轴、两个或多个十字轴万向节的传动 7。图 3 （ a）单轴双万向节式（ b）两轴三万向节式图 3动轴形式布置黑龙江工程学院本科毕业设计 9 如图图于参考车型轴距为，故选取如图 b 的传动方案。综上可确定，解放型货车的万向传动装置设计为：三个十字轴式万向节和两个传动轴。此时的传动轴分段，因此需加中间支撑。向传动轴的计算载荷传动轴计算扭计算公式如下 : n 1 式中：动机最大转矩 (N 30210 N计算驱动桥数，后桥驱动车辆，所以取 1n ； 1i 变速器一挡传动比，配的变速器一挡传动比 i ；发动机到万向传动轴之间的传动效率，取；接离合器所产生的动载系数，液力自动变速器 1有手动操纵的机械变速器的高性能赛车 3能系数 0 0汽车： 2由经验选定。性能系数 m a e 0 当式中：车满载质量（若有挂车，则要加上挂车质量），术参数查得： 4060210m。黑龙江工程学院本科毕业设计 10 a x0 1 将 30210 1n 、 i 、、 1 98986 01 a x n N动轴轴管形势的选择当传动轴长度确定后，其断面尺寸必须保证有足够的强度，并能承受相当的转速。其许用的传动轴转速，不应超过临界转速。所谓临界转速，即当某个长度为两支点中旋转时，如图 3于轴自身的重力作用，使传动轴中心（即质量中心）相对轴线有一偏移量（初挠度） a，如果再考虑到轴与孔的间隙，传动轴质量的不均匀，则此轴旋转时，在质量中心必有离心力的作用，这个别离心力又将引起传动轴的进一步弯曲，产生附加挠度y。由于重力的大小和方向是不变的，而离心力的大小与方向是改变的，故使传动轴的弯曲力（垂直力与离心力的向量和）也周期性的变化着，从而传动轴的挠度也随时在变化。即传动轴的旋转，将伴随有弯曲振动，它的频率即等于传动轴的转速。当传动轴的转速接近于它的弯曲自然振动频率时，即出现共振现象，振幅（挠度）急剧增加，致使传动轴折断，这一转速即称为传动轴的临界转速。图 3向节传动轴的弯曲振动传动轴的临界转速与轴的直径、长度和支承点数目有关。设传动轴转速为)/( 。作用在传动轴上的离心力则为： 2)( （式中 :m传动轴的质量这时离心力被与长度成正比的材料弹性力 p 所平衡，由材料力学得知：黑龙江工程学院本科毕业设计 11 8 （式中： E传动轴材料的抗拉弹性模数， 101021 E N/ L支承长度，取两万向节的中心距离（ m）； I轴剖面对其对称轴线（直径）的转动惯量（系数 c 与受载情况、支承型式有关，当载荷在两端自由支承的梁上沿长度平均分布时 5384c ，而在同样受载情况下，对两端固定支架支承的梁384c ； P材料弹性力由平衡条件得： 32)( （ 232（式中： a初挠度； Y附加挠度；传动轴角速度当 23 时，轴的挠度 y 趋于无穷大，即若轴以与此相应的角速度 0h旋转时必将折断。这时： 300 602 In （对于直径为 D 的实心轴，由力学得知 644 4 2 （式中：传动轴材料单位体积重量由此，对于两端自由支承（开式传动轴），且载荷沿轴长平均分布的轴，其临界转速为： 280 Dn k （黑龙江工程学院本科毕业设计 12 对于两端有固定支承的轴（轴封闭于传动轴套管中的闭式传动轴），则： 280 Dn k r/ （对于大量采用的空心轴，若其剖面外径 D，内径为 d，则： )(64)(64 222244 )(4 22 于是两端自由支承的轴： 22280 r/ （对两端固定支承的轴，则： 22280 r/ （从上面公式可以看出：当传动轴外径相同时，空心轴的临界转速比实心的要高。因此本设计选用空心轴管 . 用质量分面比较均匀的焊接钢管代替无缝钢管；作轴管的钢板厚度一般取每根传动轴总成应进行动平衡检验，保证不平衡度在规定范围以内，如果不合格应进行校正（贴焊平衡块）并使偏心振摆也在公差以内。动轴钢管尺寸的选择电焊管参数应按冶金部标准 =6095标准参数值。黑龙江工程学院本科毕业设计 13 表 095焊钢管（外径钢管厚度 60 0 5 3 于传动轴为开式，两端自由支承所以临界转速按公式算。设主传动轴外径为2径为2动轴管厚度为 B。初选传动轴管外径 752 度 70575222 动轴的计算与强度校核动轴的临界速度校核本设计传动方式为开式、两轴三万向节带中间支承形式。解放牌货汽车主要技参数见第二章原始数据。由安全系数，得计算临界转，取 k=速对应于车辆最大行驶速度时，传动轴的转速。5ke 式中：动机最大功率时的转速 3400 5速器最高档传动比：a xm a x ke r/ 将 2533nr/入得： a x ko r/龙江工程学院本科毕业设计 14 取 4000传动轴长度 9702 752 702 入： 1 2 1 8 3970 2282 2280 L k r/计算主传动轴符合临界转速设计要求。动轴扭转强度计算与校核在按临界转速0需要进行扭转强度验算，由于传动轴夹角引起的附加扭矩和弯矩很小，所以为了计算简单，将不考虑由于夹角而引起的附加扭矩和弯矩，只按纯扭矩计算其扭转应力。传动轴的最大扭转应力 (按下式计算：（式中： T 传动轴的计算扭矩， N W抗扭断面模量，对空心轴 )(1644D 将 W 代入上式，则传动轴扭转强度应满足以下要求： )( 16 44 T （式中：许用扭转应力， 300 动轴计算扭计算公式如下 : n 1 式中：动机最大转矩 (N 30210 N计算驱动桥数，后桥驱动车辆，所以取 1n ； 1i 变速器一挡传动比，配的变速器一挡传动比 i ；发动机到万向传动轴之间的传动效率，取；接离合器所产生的动载系数，液力自动变速器 1有手动操黑龙江工程学院本科毕业设计 15 纵的机械变速器的高性能赛车 3能系数 0 0汽车： 2由经验选定。性能系数 m a e 0 当式中：车满载质量（若有挂车，则要加上挂车质量），术参数查得： 4060210m。 a x0 1 将 3021

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