汽车设计课程设计青岛理工重型载货汽车万向传动设计

1、重型载货汽车万向传动装置设计重型载货汽车万向传动装置设计 2 重 型 载 货 汽 车 万 向 传 动 装 置 设 计重 型 载 货 汽 车 万 向 传 动 装 置 设 计 姓名：姓名： 学号：学号： 班级：班级：1010车辆工程车辆工程1 1班班 同组者：同组者： 指导老师：指导老师： 设计时间：设计时间：2013.10.7-2013.10.142013.10.7-2013.10.14 3 目录 第一节 概述 第二节 万向节结构方案分析 第三节 万向节传动的运动分析和受力分析 第四节 万向节设计 第五节 传动轴结构分析与设计 第六节 中间支承结构分析与设计 第七节 设计总结 4 4-1概述 一

2、、万向节功用:在工作位置不断改变的两根轴之间 传递动力 二、设计要求: （1）保证所连接的两轴相对位置在预定范围内变动时， 能可靠的传递动力 （2）保证所连接的两轴尽可能等速旋转。 （3）传动效率高，使用寿命长，结构简单，容易维修。 5 三、应用 1.变速器与驱动桥间（单式、复式）；变速器与驱动桥间（单式、复式）； 2.转向驱动轮转向驱动轮等角速万向节；等角速万向节； 3.驱动轴为独立悬架，驱动桥两侧，起半轴作用；驱动轴为独立悬架，驱动桥两侧，起半轴作用； 4.变速器、离合器与分动器非一体的情况下（越野车）；变速器、离合器与分动器非一体的情况下（越野车）； 5.转向器；转向器； 6.功率输出箱

3、功率输出箱驱动绞盘之间。驱动绞盘之间。 7.远距离操纵变速箱远距离操纵变速箱 6 三、应用 四、分类 一、：、：万向节按其的扭转方向上是否有明显弹性可分为：万向节按其的扭转方向上是否有明显弹性可分为： 不等速万向节不等速万向节 刚性万向节：刚性万向节：靠零件的铰链式联接传递动力。靠零件的铰链式联接传递动力。 准等速万向节准等速万向节 等速万向节等速万向节 挠性万向节：挠性万向节：靠弹性零件传递动力。靠弹性零件传递动力。 7 1、十字轴式刚性万向节的构造、十字轴式刚性万向节的构造 十字轴十字轴 万向节叉万向节叉 轴承盖轴承盖 安全阀安全阀 万向节叉万向节叉 滚针轴承滚针轴承 油封油封 注油嘴注油

4、嘴 采用橡胶油封，采用橡胶油封， 当十字轴内腔当十字轴内腔 油压过大时，油压过大时， 多余的润滑油多余的润滑油 从橡胶油封内从橡胶油封内 圆表面与轴颈圆表面与轴颈 接触处溢出。接触处溢出。 优点：优点：刚性万向节可以保证在轴间交角变化刚性万向节可以保证在轴间交角变化(一般为一般为l520) 时可靠地传递动力时可靠地传递动力,结构简单，传动效率高。结构简单，传动效率高。 缺点：缺点：单个十字轴式刚性万向节在有夹角的情况下不能传递单个十字轴式刚性万向节在有夹角的情况下不能传递 等等 速运动。主动轴等速旋转一周，从动轴出现两次周期性速运动。主动轴等速旋转一周，从动轴出现两次周期性 的超越和滞后变化。

5、的超越和滞后变化。 8 单个十字轴式万向节在传动过程中，主从、动轴的转速是不等的。单个单个十字轴式万向节在传动过程中，主从、动轴的转速是不等的。单个 十字轴万向节传动的不等速性，将使从动轴及与其相连的传动部件产生十字轴万向节传动的不等速性，将使从动轴及与其相连的传动部件产生 扭转振动，从而产生附加的交变载荷，影响部件寿命。因此，为了避免扭转振动，从而产生附加的交变载荷，影响部件寿命。因此，为了避免 这些缺点，汽车上采用双万向节传动。但要满足两轴间的等角传动，这些缺点，汽车上采用双万向节传动。但要满足两轴间的等角传动，在在 装配上必须满足两个条件：装配上必须满足两个条件： 1、第一万向节两轴间的

6、夹角度第一万向节两轴间的夹角度 1 1与第二万向节两轴间的夹角 与第二万向节两轴间的夹角 2 2相等。 相等。 （靠整车的总布置设计和总装配保证）（靠整车的总布置设计和总装配保证） 2、第一万向节的从动叉第一万向节的从动叉与第二万向节的主动叉处于同一平面内。与第二万向节的主动叉处于同一平面内。 （靠传动轴与（靠传动轴与万向节叉的正确装配来保证）万向节叉的正确装配来保证） 9 二、准等速万向节 1.双联式： 特点：由两个十字轴万向节并联，允许两轴间的夹角 较大（可达50），轴承密封好，效率高，工作可靠， 制造方便。但结构复杂，外形尺寸大，零件数目多。 用途：多用于军用越野转向驱动桥 2.凸块式万

7、向节 特点：相当于双联式万向节，工作可靠，加工简单， 允许的夹角较大（50），工作面为全滑动摩擦，效 率低，易磨损，对密封和润滑要求高。 用途：多用于中型以上越野车转向驱动桥 3.三销轴式万向节 特点：允许的最大夹角45，易于密封，外形尺寸大， 结构复杂，毛坯需精锻 用途：个别中、重型越野车转向驱动桥 10 三、等速万向节 1.球叉式万向节： 圆弧槽型球叉式万向节：传动夹角小于33，磨损快， 用于轻中型越野车转向驱动桥； 直槽滚道型球叉式万向节：传动夹角小于20，可以 略微伸缩，用于断开式驱动桥 2.球笼式万向节： birfield型球笼式万向节（rf节）：承载能力和耐冲击 能力强，效率高，结

8、构紧凑，安装方便，应用最广泛， 用于独立悬架转向驱动桥靠近转向轮一侧。 伸缩型球笼式万向节（vl节）：外滚道为直槽，可伸 缩，省去滑动花键，结构简单，效率高；用于独立悬 架转向驱动桥靠近主减速器一侧。 11 四、挠性万向节 特点： 能减小扭转振动、动载荷、噪声 结构简单，不用润滑 用于两轴间夹角不大（35），轴向位移小 的场合 用途： 轿车三万向节传动中的靠近变速器的第一节； 重型汽车发动机与变速器之间； 越野车变速器与分动器之间，以消除制造安装 误差和车架变形对传动的影响。 12 综上考虑成本、传递转矩的大小以 及等速要求等，故选择十字轴万向节。此 外，由于传动轴长度超过1.5m，从总布置

9、上考虑，选择 三根传动轴，万向节用四个， 而在传动轴上需加设中间支承了。 13 4-3 万向节传动的运动和受力分析 一、单十字轴万向节传动 1.转速变化 1 22 1 2 cossin1 cos 1）1=0，180时，则2= 1/cos，最大； 2）1=90，270时，则2= 1 cos，最小； 14 一、单十字轴万向节传动 2.转矩变化 1 2 2 1 t t cos cossin1 1 22 12 tt 15 一、单十字轴万向节传动 cos 1min2 tt cos 1 max2 t t 2.转矩变化 若t1为常数，则 16 一、单十字轴万向节传动 3.附加弯曲力偶矩变化 1）1=0，18

10、0时，则t2= t1sin，最大； 2）1=90，270时，则t1= t1tg ，最小； 因此，主、从动轴受到周期作用的附加弯曲力偶矩，其 周期比主动轴转速大一倍（），在主从动轴支承上引 起周期性变化的径向载荷（振动）。 17 二、双十字轴万向节传动： 1 2 1 3 cos cos tg tg 输入轴和输出轴平行时，当12时，必有1 3，输入轴和输出同步旋转； 18 二、双十字轴万向节传动： 1 2 1 3 cos cos tg tg 当输入轴和输出轴相交，与传动轴夹角都为 时，作用在万向节十字叉上的附加力矩不能平 衡，使两个万向节十字轴承受大小相等方向相 反的力，使支承处也产生反力， 越大

11、，反力 越大。 19 cos2r t f 4-4万向节设计 一、万向节传动的计算载荷(表4-1) 二、十字轴式万向节设计 1.保证十字轴轴颈处有足够的弯曲强度： t传动轴计算转矩 r合力作用线与十字轴中心之间的距离 万向节最大夹角 20 二、十字轴式万向节设计 1.保证十字轴轴颈处有足够的弯曲强度： ww dd sfd )( 32 4 2 4 1 1 21 )( 4 2 2 2 1 dd f 二、十字轴式万向节设计 2. 十字轴轴颈处剪切应力： 22 二、十字轴式万向节设计 3.保证滚针轴承有足够的接触强度 l f dd n j ) 11 (272 01 23 二、十字轴式万向节设计 3.保证

12、滚针轴承有足够的接触强度 zi f f n 6 . 4 24 4-5传动轴结构方案设计 一、临界转速： 由于传动轴壁厚不均匀，制造误差，装配误差， 造成质心与转轴中心不重合，导致离心惯性作 用，使传动轴产生弯曲振动。当传动轴转速等 于它的弯曲振动固有频率时，发生共振，导致 折断，此转速为临界转速。 25 min/102 . 1 2 22 8 r l dd nk 4-5传动轴结构方案设计 一、临界转速： 要求使用的nk/nmax=1.22.0，要提高nk，应减小l， 增加d、d，加中间支承 26 2 d j m p )( 32 44 ddj p 二、强度计算 27 3 16 h h d m 二、强度计算 28 zl dddd km j 24 2121 二、强度计算 29 4-6