传动轴设计及应用

1、汽车传动轴的设计和应用、传动轴的功能和用途、传动轴的功能主要是将发动机的动力和旋转运动传送到车轮驱动汽车。汽车主要有：1、变速器后桥(十字轴万向节)2、变速器中桥(十字轴万向节)3、中桥后桥(十字轴万向节)4、变速器传动箱(十字轴万向节)5、变速器箱前桥(十字轴万向节)，因为汽车行驶时变速箱和传动轴的相对位置经常发生变化，连接的传动轴的角度和长度也经常发生变化，所以传动轴上有万方节和有弹性的滑动花键。驱动轴样条曲线，以前大部分使用平行样条曲线，现在螺旋样条曲线的应用越来越广泛。渐开线花键的优点包括齿面接触、自动中心、强度、长寿命和加工成本低。滑动样条曲线在驱动轴上分为多个位置，具有内部滑动和外

2、部滑动结构。根据结构形式，有滑动叉结构和样条轴叉结构。为减少滑动花键的轴向滑动阻力和磨损，有时将花键齿涂上尼龙涂层。轴管用于连接万向节和滑动花键。高速旋转的传动轴的质量均匀分布，平衡良好，经常使用低碳钢板制作的焊接钢管。同时，空管还具有重量轻、成本低、临界转速高的优点。临界转速是传动轴的工作速度接近弯曲振动的固有频率时发生共振现象，振幅急剧增加，导致传动轴断裂的旋转速度。临界转速计算如下：传动轴太长，磁珠波数降低，容易产生共振。此时，传动轴可以分为两个、三个或更多，传动轴分段时，必须添加中间支承装置。万向节、万向节根据工作环境分为开放式万向节和封闭式万向节。万方节根据扭转方向有明显的弹性，可以

3、分为刚性万方节和柔性万方节。刚性万向节是通过零件的铰链连接传递动力，可以分为不均匀的速度万向节、准等速万向节和等速万向节。柔性万向节通过弹性部件传递动力，起到缓冲减振的作用。非均匀速度万方节(卡唐或钩万方节):十字轴万方节是非均匀速度万方节。在单万节传动中，活动轴以相同的速度旋转时，从动轴的旋转速度快则慢。这就是十字轴万方节的不均等性。不均匀的速度与2轴角相关，角度越大，不均匀的速度越严重，导致动力总成支撑和悬臂弹性元件的振动，从而产生齿轮箱和后桥齿轮的冲击噪声。通常，如果万方运行角度大于3，则角度(度)和旋转速度(旋转/分钟)的乘积不大于18000。十字轴万向节尽管速度有不均匀的缺点，但结构

4、简单，制造方便，成本低，在汽车行业得到了广泛应用。如果设计合理，就可以克服其不均衡性的影响，最小化。我们在设计中调整每个万方节角、传动轴叉相位等因素，使输出轴和输入轴尽可能接近汽车的万有。(David aser，Northern Exposure，Northern Exposure，Northern Exposure)，准等速接头：输入轴和输出轴以等速传送运动的万向接头。双万向接头、凸万向节和3针轴万向节等是准等速万向节。主要用于转向驱动轮轴。等速万向节：等速万向节是输入轴和输出轴以等速速度传递运动的万向节。球黑木启司万向节和球叉万向节等是等速万向节。主要用于轿车和传动轴。挠性万向节：挠性万向

5、节依赖弹性零件的弹性变形，以防止在两个相交轴之间传动时发生干涉。可以减少传动系统的扭转振动、动态载荷和噪音，结构简单，使用时不需要润滑，一般用于两轴之间角度不大、轴向位移小的万向传动情况。十字轴万向节结构、十字轴万向节可以分为压板(盖)、卡环、轴承盖(瓦盖)和机翼轴承类型，具体取决于滚针轴承的定位方式。压力板结构：使用压力板、螺栓和锁紧卡舌放置十字轴和滚针轴承。结构简单，工作可靠，工艺性好。卡环结构：使用卡环寻找十字轴和滚针轴承。外部卡和内部卡分开。这两种结构的共同点是结构的质量很轻。也就是说，将卡环尺寸分组后，可以调整十字轴端面间距。此外，外卡结构比内卡结构工艺简单，便于流水线生产。现在的传

6、动轴越来越普遍地采用外卡结构。轴承盖结构：万向节叉与十字轴滚针轴承相结合的圆孔，不是整体，而是分为两部分，用螺栓螺母拧紧的瓷砖盖结构。这种结构的特点是装配方便，但结构、工艺复杂、刚度下降，目前还很少见。机翼轴承结构：这种结构实际上是瓦盖结构的延伸。瓦盖和滚针轴承合并成一个螺栓螺母。该结构组装方便，但结构和工艺复杂，但结构质量轻，特点是在越野车辆中广泛使用。内卡结构，外卡结构，机翼轴承结构，瓦盖结构，盖结构，传动轴中间支撑，用于长轮轴轮轴车。为了提高传动轴的临界转速，避免共振，考虑整个车辆布局的必要性，经常对传动轴进行分段。传动轴分段时，应添加中间支承。中间支撑通常安装在车架梁或车身基座上，补偿

7、驱动轴的轴和角度方向的安装误差，以及在车辆行驶过程中引擎移动或车架变形引起的位移。目前广泛使用的是橡胶弹性中间支撑。橡胶弹性元件可以吸收传动轴的振动，减少噪音。这种弹性中间支承不能传递轴向力，主要可以承受传动轴不平衡、偏心等因素引起的径向力和万向节的附加弯矩引起的径向力。共振发生在这些周期性变化的作用力的频率与弹性中间支撑的固有频率相同时。传动轴的动态平衡、传动轴组件不平衡是驱动系统弯曲振动的诱因，高速旋转时会产生相当大的振动和噪音。因此，在装配传动轴后，必须对100进行平衡检查，并对传动轴两端的平衡场修正不平衡量进行补偿，其余不平衡量渡边杏低于GB 9293中规定的G40平衡质量等级。影响传

8、动轴平衡质量的因素：1，万向节十字轴的轴向间距2，传动轴滑动花键对间距；3、两端连接传动轴总成定心精度；4、高速旋转传动轴弹性变形。在计算传动轴设计、传动轴组件的临界转速、传动轴管尺寸和总长度时，确保传动轴具有足够的强度和足够的临界转速。这样，传动轴在低速大扭矩和高速行驶时能稳定运行。实际生产的传动轴可能绝对不平衡，高速旋转时传动轴质量偏心产生的离心力可能引起传动轴的弯曲振动。传动轴的工作速度接近弯曲振动的固有频率时，发生共振现象，振幅急剧增加，传动轴弯曲断裂，则旋转速度称为传动轴的临界旋转速度。临界转速计算如下：D、D传动轴的轴外径和内径、mm L传动轴组件长度(万方节中心距离)、mm计算临

9、界转速的公式类似，因此传动轴在使用过程中的磨损、平衡断裂等降低了传动轴的临界速度。因此，设计传动轴时，为了安全起见，确保传动轴的最大转速小于0.7nk。确定传动轴的额定载荷，根据车型的配置参数计算传动轴的额定载荷。首先按引擎的最大转矩计算，然后按车轮的最大附着力计算，将这两个值中的较小值用作额定转矩。1.根据引擎最大扭矩计算：Mg=Memaxik1ip1/n式Mg引擎最大扭矩计算时，根据传动轴接收的扭矩、N.m Memax引擎最大扭矩、N.m ik1齿轮箱1级传动比ip1传送套低速N，根据使用传送套底流时的驱动轴数2、车轮最大附着力计算。Mmax=Grk/io式Mmax按附着力计算时传动轴承受

10、的扭矩、N.m G满时传动轴的载荷、N . rk车轮的滚动半径、M轮胎和地面的附着系数(从良好的沥青路面中获取0.8)IO减速器速度比、传动轴系统等效角度计算、多万向节传动中的每个轴都相同符号定义为正数(如果第一个万无一失的活动叉位于每个轴轴所在的平面内)，在其馀万无一失的活动叉与此平面重合，则将其定义为负数(反之亦然)。要使多个万向传动的输出轴以与输入轴相同的速度旋转，必须创建e=0。设计多万节传动时，总是希望等角尽可能小，在一般设计中，在公料和万载两种条件下，E不要大于3。(David aser，Northern Exposure(美国电视剧)，十字轴万向节的设计计算，十字轴万向节的损坏，

11、十字轴和滚针轴承的磨损，十字轴和滚针轴承工作表面的挤压和剥落。如果磨损和压痕超过0.25mm，十字轴和滚针轴承必须报废。设计万向节时，必须确保十字轴具有足够的弯曲强度和磨损寿命。横轴危险截面大部分发生在轴颈根部。轴颈布线中的弯曲应力为：轴颈布线中的剪应力如下：交叉轴颈接触应力为：中：d:交叉轴颈直径mm d0:交叉轴油孔直径mm t:轴颈风险剖面中的针中心距离mm r:从交叉轴中心到针中心的距离mm LZ Mm P:作用于交叉轴颈的力；N(P Mmax/2r)=300N/mm2花键齿侧的挤压应力为：挤出=中间：D1:栓槽大径mm D2:栓槽孔栓槽小直径mm d:栓槽轴小直径mm n:滑动栓槽的

12、齿面硬度大于35HRC时，齿侧允许的挤压应力为2550Mp而滑动栓槽的齿侧允许的挤压应力为50100Mp。渐开线栓槽应力的计算类似于平行栓槽，但计算的作用面根据工作平面的投影进行。驱动轴连接螺栓计算，连接螺栓的强度检查：拉伸应力：=剪切应力：=挤压应力：挤压=格式中：n螺栓数d螺栓小径，mm L凸缘厚度，mm r螺旋叉螺栓分布圆形半径，mm P角螺栓接收的张力，n(、中间支撑的自然频率计算如下：格式中的fo:中间支撑的自然频率(Hz) CR:中间支撑橡胶元件的径向刚性(N/mm) M:中间支撑的停止质量(kg)，这相当于传动轴落入中间支撑，传动轴共振具有第一次共振、第二次共振和第三次共振。中间

13、支承的计算，第一、二、三、传动轴的谐振：单传动轴的谐振频率相对较高，一般具有在传动轴工作速度范围内工作的两个谐振频率的两个传动轴和中间支承系统，第一振动频率约在20 30赫兹之间。二次振动频率约在40 50赫兹之间，需要采取技术措施防止严重的振动和噪音发生。关于三个传动轴和两个中间支撑系统，情况更加复杂。模态分析方法：1，使用实验分析方法(即振动器)在驱动轴系统中输入1000余震力。频率从低到慢增长，测量谐振频率的一、二、三次，然后将振动器固定在谐振频率上，测量振幅，绘制模式形状曲线。这是基本方法，结果可靠，但比较麻烦。2.计算机模态分析：如果具有模态分析软件，并构建驱动轴系统数学模型，合理确定边界约束，则可以执行实际系统的模态分析。油是方便快捷的，但结果的可靠性取决于软件水平、数学模型模拟程度、边界约束的合理性。传动轴模态分析系统的构建要经过多次实验验证才能使用。为了防止传动轴系统在谐振状态下工作时发生严重振动，将模态分析结果应用于传动轴系统设计中，可以取得显着的效果。将传动轴支承设置为模式形状的节距(即振幅为零的节距)，可以防止振动通过支承