传动轴设计指南.
传动轴设计说明书
商用汽车万向传动轴设计摘要万向传动轴在汽车上应用比较广泛。
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。
本设计注重实际应用，考虑整车的总体布置，改进了设计方法，力求整车结构及性能更为合理。
传动轴是由轴管、万向节、伸缩花键等组成。
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发生变化时实现两轴的动力传输；万向节由十字轴、十字轴承和凸缘叉等组成。
传动轴的布置直接影响十字轴万向节、主减速器的使用寿命，对汽车的振动噪声也有很大影响。
在传动轴的设计中，主要考虑传动轴的临界转速，计算传动轴的花键轴和轴管的尺寸，并校核其扭转强度和临界转速，确定出合适的安全系数，合理优化轴与轴之间的角度。
关键字：万向传动轴、伸缩花键、十字轴万向节、临界转速、扭转强度概述汽车上的万向传动轴一般是由万向节、轴管及其伸缩花键等组成。
主要是用于在工作过程中相对位置不断变化的两根轴间传递转矩和旋转运动。
在动机前置后轮驱动的汽车上，由于工作时悬架变形，驱动桥主减速器输入轴与变速器输出轴间经常有相对运动，普遍采用万向节传动（图1—1a、b）。
当驱动桥与变速器之间相距较远，使得传动轴的长度超过1.5m时，为提高传动轴的临界速度以及总布置上的考虑，常将传动轴断开成两段，万向节用三个。
此时，必须在中间传动轴上加设中间支承。
在转向驱动桥中，由于驱动桥又是转向轮，左右半轴间的夹角随行驶需要而变，这是多采用球叉式和球笼式等速万向节传动（图1—1c）。
当后驱动桥为独立悬架结构时也必须采用万向节传动（图1—1d）。
万向节按扭转方向是否有明星的弹性，可分为刚性万向节和挠性万向节两类。
刚性万向节又可分为不等速万向节（常用的为普通十字轴式），等速万向节（球叉式、球笼式等），准等速万向节（双联式、凸块式、三肖轴式等）。
传动轴设计指南范文
传动轴设计指南范文传动轴是一种将动力从发动机传输到车轮或其他驱动装置的机械装置。
在传动系统中，传动轴起着至关重要的作用。
本文将介绍传动轴设计的一些基本原则和指南。
首先，传动轴的设计必须符合所需的扭矩和转速要求。
传动轴必须能够承受所施加的扭矩，并将动力传输到所需的转速。
其次，传动轴的材料选择非常重要。
传动轴通常由高强度合金钢或碳纤维等材料制成。
材料的选择要考虑扭矩和转速的要求，以及轴的重量和成本。
第三，传动轴的直径和长度也需要仔细设计。
较大的直径可以增加传动轴的强度和刚度，从而承受更大的扭矩。
然而，直径过大可能会增加轴的重量和成本。
轴的长度可以影响传输功率的效率，较长的轴可能引起振动和弯曲问题。
第四，传动轴的设计中需考虑自平衡的需求。
如果传动轴存在不平衡，将会引起振动和噪音，并可能导致轴的损坏。
因此，设计师应该采取措施来平衡轴，例如在适当的位置安装平衡块。
第五，传动轴的连接方法也非常重要。
连接方法应有效地传递扭矩，并保持轴的正确定位。
常用的连接方法有键槽连接、伞齿轮连接和膨胀连接等。
第六，传动轴的润滑也是一个重要的设计因素。
适当的润滑可以减少传动轴的摩擦和磨损，并提高传动效率。
润滑剂选择应考虑工作条件和轴的材料。
第七，传动轴的安装和维护也需要注意。
传动轴的正确安装可以确保轴和其他部件的正常运行。
定期检查和维护传动轴可以延长其寿命并避免故障。
最后，传动轴设计时应考虑实际应用环境的影响。
例如，在恶劣的工作条件下，如高温、高湿度或腐蚀性环境中，轴的材料和设计必须能够适应这些条件。
综上所述，传动轴的设计是传动系统中不可或缺的一部分。
合理的设计可以保证传动系统的正常运行和高效性能。
设计人员应该充分考虑扭矩和转速要求、材料选择、直径和长度、自平衡、连接方法、润滑、安装和维护等因素，以确保传动轴的正常运行和长寿命。
传动轴设计
nk = 1.2 × 10
8
Dc2 + d c2 L2 c
式中，Lc为传动轴长度（mm），即两万向节中心之间的距离；dc和Dc 分别为传动轴轴管的内、外径（mm）。
P22
在设计传动轴时，取安全系数K=nk/nmax=1.2～2.0， nmax为传动轴的最高转速（r/min）。 下限K=1.2用于精确动平衡、高精度的伸缩花键及万向 节间隙比较小时。 当传动轴长度超过1.5m时，为了提高nk以及总布置上 常将传动轴断开成两根或三根，万向节用三个或四 的考虑，常将传动轴断开成两根或三根 常将传动轴断开成两根或三根 个，而在中间传动轴上加设中间支承。
P4
§2 万向节结构方案分析
万向节分为刚性 刚性万向节和挠性 挠性万向节。 刚性 挠性 刚性万向节可分为不等速万向节 不等速万向节（如十字轴式）、准等速万向节 准等速万向节（如 不等速万向节 准等速万向节 双联式、凸块式、三销轴式）和等速万向节 等速万向节（如球叉式、球笼式）。 等速万向节
球笼式
P5
P20
传动轴在工作时，其长度和夹角是在一定范围变化的。 设计时应保证在传动轴长度处在最大值时，花键套与轴有足 够的配合长度；而在长度处在最小时不顶死。传动轴夹角的 大小直接影响到万向节的寿命、万向传动的效率和十字轴旋 转的不均匀性。
P21
在长度一定时，传动轴断面尺寸的选择应保证传动轴有 足够的强度和足够高的临界转速 临界转速。 足够的强度 临界转速 所谓临界转速，就是当传动轴的工作转速接近于其 弯曲固有振动频率时，即出现共振现象，以致振幅 急剧增加而引起传动轴折断时的转速。传动轴的临 界转速nk （r/min）为
十字轴万向节的力偶矩p14当主动叉存在且矢量垂直于矢量t的作用平面与十字轴不共平面必有合矢量2位置时当主动叉动叉上的附加弯矩p15附加弯矩可引起与万向节相连零部件的弯曲振动可在万向节主从动轴支承上引起周期性变化的径向载荷从而激起支承处的振动
传动轴设计指南
奇瑞汽车有限公司底盘部设计指南编制：校对：审核：批准：汽车工程研究院目录1简要说明1.1万向节和传动轴综述1.2万向的类型及适用范围1.3结构图1.4工作原理2设计构想2.1设计原则和开发流程2.2基本的设计参数2.2.1传动轴的布置要点2.2.2关键性能尺寸的确定2.2.3粗糙度和形位公差的确定2.2.4零件号要求2.2.5传动轴的主要结构参数与计算2.3环境条件、材料、热处理及加工要求3台架试验3.1十字轴式万向节传动轴台架试验3.2等速万向节传动轴台架实验4图纸模式4.1尺寸公差4.2文字说明1、简要说明1.1万向节和传动轴综述汽车上的万向节传动常由万向节和传动轴组成，主要用来在工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传替动力。
万向节传动应保证所连接两轴的相对位置在预计范围内变动，能可靠的传替动力；保证所连接两轴尽可能同步（等速）运转；允许相邻两轴存在一定角度；允许存在一定轴向移动。
1.2万向的类型及适用范围万向节按其在扭转方向上是否由明显的弹性可分为刚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（常用的十字轴式），准等速万向节（双联式、三销轴式等）和等速万向节（球叉式、球笼式等）。
等速万向节，英文名称Constant Velocity Universal Joint，简称等速节（CVJ）。
CVJ的种类如下:在发动机前置后轮驱动（或全轮驱动）的汽车上，由于工作时悬架变形，驱动桥主减速器输入轴与变速器（或分动器）输出轴间经常有相对运动，普遍采用万向节传动。
在转向驱动桥中，由于驱动轮又是转向轮，左右半轴间的夹角随行驶需要而变，这时多采用球叉式和球笼式等速万向节传动。
当后驱动桥为独立悬架结构时，也必须采用万向节传动。
万向传动装置除用于汽车的传动系外，还可用于动力输出装置和转向操纵机构。
1.3结构图1.3.1十字轴式刚性万向节,如图所示：1.3.2球笼式等速万向节,如图所示：1.3.3伸缩型球笼式万向节：1.3.4 一般的Drive Shaft主要构成零件以及机能【构成零件及其机能】BJ Assy：允许夹角很大的等速的固定式ＣＶＪTJ Assy：等速的Joint中心可以Slide的ＣＶＪIntermediate shaft：从TJ Assy到BJ Assy方向传动驱动力。
传动轴设计指南概要
奇瑞汽车有限公司底盘部设计指南编制：校对：审核：批准：汽车工程研究院目录1简要说明1.1万向节和传动轴综述1.2万向的类型及适用范围1.3结构图1.4工作原理2设计构想2.1设计原则和开发流程2.2基本的设计参数2.2.1传动轴的布置要点2.2.2关键性能尺寸的确定2.2.3粗糙度和形位公差的确定2.2.4零件号要求2.2.5传动轴的主要结构参数与计算2.3环境条件、材料、热处理及加工要求3台架试验3.1十字轴式万向节传动轴台架试验3.2等速万向节传动轴台架实验4图纸模式4.1尺寸公差4.2文字说明1、简要说明1.1万向节和传动轴综述汽车上的万向节传动常由万向节和传动轴组成，主要用来在工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传替动力。
万向节传动应保证所连接两轴的相对位置在预计范围内变动，能可靠的传替动力；保证所连接两轴尽可能同步（等速）运转；允许相邻两轴存在一定角度；允许存在一定轴向移动。
1.2万向的类型及适用范围万向节按其在扭转方向上是否由明显的弹性可分为刚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（常用的十字轴式），准等速万向节（双联式、三销轴式等）和等速万向节（球叉式、球笼式等）。
等速万向节，英文名称Constant Velocity Universal Joint，简称等速节（CVJ）。
CVJ的种类如下:在发动机前置后轮驱动（或全轮驱动）的汽车上，由于工作时悬架变形，驱动桥主减速器输入轴与变速器（或分动器）输出轴间经常有相对运动，普遍采用万向节传动。
在转向驱动桥中，由于驱动轮又是转向轮，左右半轴间的夹角随行驶需要而变，这时多采用球叉式和球笼式等速万向节传动。
当后驱动桥为独立悬架结构时，也必须采用万向节传动。
万向传动装置除用于汽车的传动系外，还可用于动力输出装置和转向操纵机构。
1.3结构图1.3.1十字轴式刚性万向节,如图所示：1.3.2球笼式等速万向节,如图所示：1.3.3伸缩型球笼式万向节：1.3.4 一般的Drive Shaft主要构成零件以及机能【构成零件及其机能】BJ Assy：允许夹角很大的等速的固定式ＣＶＪTJ Assy：等速的Joint中心可以Slide的ＣＶＪIntermediate shaft：从TJ Assy到BJ Assy方向传动驱动力。
传动轴设计
K’ —花键转矩分布不均匀系数，取1.3
花键许用挤压应力为 则 满足花键挤压强度。
STEP5 5
df — 滑动花键齿侧工作表面的中径 B — 花键齿宽
STEP1 1
长度一定时，传动轴断面尺寸的选择应保证传 动轴有足够的强度和足够高的临界转速。所谓临 界转速，就是当传动轴的工作转速接近于其弯曲 固有振动频率时，即出现共振现象，以致振幅急 剧增加而引起传动轴折断时的转速。
Dc dc Lc
— — —
传动轴轴管外径 传动轴轴管内径 传动轴的支撑长度
安全系数K取0.7
1-盖子；2槽； 8-油封；9-油封盖； 10-传动轴管
万向传动轴—花键轴结构简图
已知参数：
发动机的输出扭矩：最大扭矩594N·m/ 最高转速：4000r/min； 主减速器传动比:i0=6.1 主减速器从动齿轮到车轮的传动比：im=1
最大转速
由上可知，由于nmax < n 故传动轴的转速在安全转速范围内
STEP2 2
STEP3 3
传动轴扭转应力为
上式说明设计参数满足扭转强度要求
STEP4 4
花键轴的花键外径 Dh = 38mm 花键内径dh =30mm 花键有效工作长度 Lh = 103mm 花键齿数 n0 = 12
花键挤压强度校核
传动轴设计及校核作业指导书
传动轴设计及校核作业指导书编制：日期：审核：日期：批准：日期：发布日期：年 月 日 实施日期：年 月 日前言为使本中心传动轴设计及校核规范化，参考国内外汽车设计的技术规范，结合公司标准和已开发车型的经验，编制本作业指导书。
意在对本公司设计人员在设计过程中起到指导操作的作用，提高设计的效率和成效。
本作业指导书将在本中心所有车型开发设计中贯彻，并在实践中进一步提高完善。
本标准于2011年XX月XX日起实施。
本标准由上海同捷科技股份有限公司第五研发中心底盘总布置分院提出。
本标准由上海同捷科技股份有限公司第五研发中心底盘总布置分院负责归口管理。
本标准主要起草人：张士华一、传动系概述 (3)1.1传动系功能 (3)1.2传动系布置形式 (3)1.3传动系的构成 (7)1.4传动轴的主要结构形式 (8)1.5驱动半轴的紧固方式 (12)二、传动轴的设计流程 (15)2.1传动轴的主要设计流程 (15)2.2传动轴的设计过程及要求 (17)三．传动轴的校核过程 (22)3.1设计校核输入 (22)3.2传动轴校核 (24)3.3结论及分析 (25)3.4传动轴跳动校核 (26)3.5技术文件的编制 (26)3.6传动轴图纸确认 (26)四．试制装车及生产中经常出现的问题 (28)五．参考文献 (28)一、传动系概述1.1 传动系功能A、保证汽车在各种行驶条件下所必需的牵引力与车速，使它们之间能协调变化并有足够的变化范围。
B、使汽车具有良好的动力性和燃油经济性。
C、保证汽车能倒车及左右车轮能适应差速要求。
D、使动力传递能根据需要而顺利接合与分离1.2 传动系的布置形式• 前置后驱动• 前置前驱动• 后置后驱动• 四轮驱动• 中置发动机后轮驱动部分高级轿车也采用前置后驱布置 前置后驱整体桥前置前驱，应用最多前置前驱，应用最多前轮驱动的优点：1、前轮驱动在制造和安装方面都比后轮驱动成本要低很多。
它没有通过驾驶舱下面的驱动轴，也不用制造后桥壳，变速器和差速器被装配在一个壳体中，这样所需的零部件就更少。
轿车传动轴的设计与校核
轿车传动轴的设计与校核汽车传动轴（Drive shaft）是汽车发动机与后轴之间的连接杆件，它的设计与校核对于汽车的性能和安全至关重要。
下面将详细介绍轿车传动轴的设计和校核，并阐述其重要性。
一、轿车传动轴的设计1.传动轴材料选择：传动轴需要承受发动机输出的扭矩和转速，因此需要选择具有高强度和耐疲劳性能的材料。
常用的材料包括碳素钢和合金钢。
2.传动轴的长度和直径：传动轴的长度和直径直接影响其刚度和承载能力。
根据发动机和后桥的布置，需要根据一定的分析和计算确定传动轴的合适长度和直径。
3.传动轴连接形式：传动轴通常是由两个或多个连接件组成的。
连接件通常采用螺纹连接、键式连接或插销连接等形式。
设计时需要考虑连接的强度和可靠性。
4.传动轴的平衡：传动轴在高速运转时会产生振动和失衡力。
为了提高行驶的平稳性和减少振动，传动轴需要进行动平衡。
二、轿车传动轴的校核1.扭矩校核：传动轴需要承受发动机输出的扭矩，并将其传递到后轴。
校核时需要考虑发动机的最大输出扭矩，计算传动轴受力情况并选择合适的材料和尺寸。
2.转速校核：传动轴的转速会影响其受力情况和疲劳寿命。
校核时需要根据发动机的最大转速和后桥的传动比，计算传动轴的转速，并选择合适的材料和尺寸。
3.弯曲校核：传动轴在运行过程中会受到弯曲力的作用。
校核时需要根据传动轴的长度、支撑方式和承载情况，计算传动轴的弯曲应力，并选择合适的材料和尺寸。
4.疲劳寿命校核：传动轴在长时间的运行过程中需要承受来自发动机的扭矩和转速的交替作用，容易产生疲劳破坏。
校核时需要根据传动轴的应力、材料的疲劳强度和工作寿命要求，进行疲劳强度校核。
三、轿车传动轴设计与校核的重要性1.提高传动效率：良好的传动轴设计可以减少能量的损耗，提高传动效率，使汽车在行驶过程中更加经济高效。
2.保证安全性：传动轴承载着发动机输出的扭矩和转速，如果传动轴设计不合理或存在缺陷，可能导致传动轴断裂或失效，严重影响行车安全。
驱动轴设计指南
第一章传动轴编者：何迅奇瑞汽车工程研究院底盘部1 简要说明1.1万向节和传动轴综述汽车上的万向节传动常由万向节和传动轴组成，主要用来在工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传替动力。
万向节传动应保证所连接两轴的相对位置在预计范围内变动，能可靠的传替动力；保证所连接两轴尽可能同步（等速）运转；允许相邻两轴存在一定角度；允许存在一定轴向移动。
1.2万向的类型及适用范围万向节按其在扭转方向上是否由明显的弹性可分为刚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（常用的十字轴式），准等速万向节（双联式、三销轴式等）和等速万向节（球叉式、球笼式等）。
等速万向节，英文名称Constant Velocity Universal Joint，简称等速节（CVJ）。
等速万向节根据是否可以轴向移动可分为固定万向节（Fixed Joint）和移动万向节（Plunging Joint）。
而根据结构的不同，固定节可分为RJ（Rzeppa Joint）和BJ(Birfield Joint)，RJ结构复杂带导向机构，目前已逐渐被淘汰;BJ 不带导向机构，结构结单有效，为目前常用结构型式。
移动节常用结构型式有DOJ(Double Offset Joint)、三销式万向节(TJ:Tripod Joint)和斜滚道万向节(VL).在发动机前置后轮驱动（或全轮驱动）的汽车上，由于工作时悬架变形，驱动桥主减速器输入轴与变速器（或分动器）输出轴间经常有相对运动，普遍采用万向节传动。
在转向驱动桥中，由于驱动轮又是转向轮，左右半轴间的夹角随行驶需要而变，这时多采用球叉式和球笼式等速万向节传动。
当后驱动桥为独立悬架结构时，也必须采用万向节传动。
万向传动装置除用于汽车的传动系外，还可用于动力输出装置和转向操纵机构。
1.3结构图及其他(1)万向节结构①、十字轴式刚性万向节,如图所示：等速驱动轴结构简图：1、固定端万向节；2、轴杆；3、阻尼块；4、移动端万向节 ③、固定球笼式等速万向节,如图所示：12341234561、ABS 齿圈；2、钟形壳；3、保持架；4、星形套；5、钢球；6、挡圈1、筒形壳；2、保持架；3、钢球；4、星形套5、挡圈⑤、三球销式万向节：1、三销架；2、挡圈；3、滚针保持圈；4、滚针外圈；5、滚针；6、滑套1324 5512324 56⑥、斜滚道万向节：24131、外球壳；2、钢球；3、保持架；4、星形套(2)一般的驱动轴主要构成零件以及机能：固定端万向节（FJ Assy）：允许夹角很大的等速的固定式万向节；移动端万向节（PJ Assy）：可轴向移动的等速万向节；中间轴（Intermediate shaft）：传递移动节到固定节的驱动力；阻尼（Damper）：衰减由于中间轴的弯曲共振产生的振动和噪音。
传动轴总成及零件设计
传动轴总成及零件设计一、设计目标：1、产品的安全性：保证所设计的产品对使用者及车辆是安全的、可靠的。
即在传动轴整个使用寿命周期内，不发生断裂、脱落等可导致人体或车辆伤害的故障。
2、用户满意的性能：a，传递扭矩的能力。
b，运动范围：转速、万向节摆角、长度伸缩量、回转空间。
c，用户满意的使用寿命：一般要求十字轴及滚针轴承寿命十万公里以上、滑动花键及叉子等其他主要零件，二十万公里以上。
国外先进厂家已达到整个总成使用寿命三十万公里以上。
d，便于使用保养，连接方式便于装拆，密封、润滑可靠，使用成本低。
e，制造成本低，性价比高。
3、满足一般设计要求：标准化、系统化、通用化。
对于设计者耒说，保证产品的安全性是头等重要的，设计不允许存在安全隐患。
用户需要的必要性能也应充分满足。
二、失效模式和安全性：传动轴可能发生断裂、脱落、扭曲、磨损等失效，有些失效方式可危及人体及车辆安全，如断裂、脱落；有些失效方式不会危及人体和車辆，如花键磨损、十字轴磨损。
我们设计的传动轴应不发生危及人体及車辆安全的故障。
因此，传动轴总成及零件的设计失效模式，应该是：万向节或花键付磨损达到限值而失效。
在使用期内不允许发生冲击断裂、疲劳断裂等一类故障。
即使在非常规冲击下，也只允许轴管扭曲，其他零件不应断裂。
根据设计失效模式，提出一个传动轴强度设计原则---按疲劳强度设计，即零件危险奌应力值应小于疲劳强度，并且按屈服强度计祘的安全系数应不小于离合器后备系数。
但是，零件疲劳强度是一个受材料、热处理、零件结构、零件表面状态等多个因素影响的复杂问题，很难具体确定它的数值。
经过传动轴专业人员在设计、使用、改进传动轴中的长期积累，形成了一套传动轴零件强度设计的安全系数，或应力限值的经验数据，可供设计时参考。
最终还是要通过试验验证，证明已达到要求的疲劳寿命才能定型。
必须强调说明，不同吨位、不同用途的汽車传动轴，安全系数或应力限值是不同的。
所以，最好的办法是把设计的传动轴零件应力值，与公认是成功的同类型、相同用途的传动轴零件应力值作比较，使处于同一应力水平上。
传动轴设计手册
传动轴临界转速公式：
nk=1.2×108
nmax＜0.7 nk
nmax= n·i5
nk传动轴临界转速
nmax传动轴最大输入转速
n发动机最高转速
i5变速箱五档速比
nmax传动轴最大输入转速，可由发动机的最高转速及变速箱的速比计算得出，及由整车的设计转速反推出，取两者中的较大者。若该单传动轴的临界转速不能满足设计要求，可通过使用双节传动轴，或将轴管壁厚减薄（必须在该轴管满足设计扭矩的前提下），以使用传动轴的临界转速满足使用要求。
rk车轮的滚动半径
ψ车轮与地面的附着系数
io主减速器速比
b按发动机最大扭矩计算传动轴的额定负荷公式：
Mψmax=M·ik1·ip/n
M发动机最大扭矩
ik1变速器一档速比
ip分动器低档速比
n使用分动器时的驱动轴数
按《汽车传动轴总成台架试验方法》中贯定选取以上二者较小值为额定负荷。考虑到出现最大附着力时的工况是紧急制动工况此时的载荷转移系数为μ因此实际可利用最大附着力矩：
Mψmaxo=Mmax·μ
传动轴的试验扭矩：
由汽车设计丛书《传动轴和万向节》中得知：一般总成的检查扭矩为设计扭矩的1.5-2.0倍。传动轴设计中轴管与万向节的设计扭矩也应选取1.5-2.0倍的计算扭矩，以满足整车使用中的冲击载荷。
轴管扭转应力公式:
τ=<[τ] =120N/ mm2
D轴管直径；
d轴管内径；
传动轴设计
1概述
在汽车传动轴系或其它系统中，为了实现一些轴线相交或相对置经常变化的转轴之间的动力传递，必须采用万向传动装置。万向传动装置一般由万向节和传动轴组成，当距离较远时，还需要中间支承。在汽车行业中把连接发动机与前、后轴的万向传动装置简称传动轴。传动轴设计应能满足所要传递的扭矩与转速。现轻型载货汽车多采用不等速万向节传动轴。
传动轴设计指南综述
奇瑞汽车有限公司乘研三院底盘部设计指南编制：梁晋审核：吕波涛批准：冯贺平目录§1 概述 (2)§1.1万向节和传动轴综述 (2)§1.2万向节的类型及适用范围 (2)§1.3万向节结构及工作原理 (2)§2 设计构想 (8)§2.1设计原则和开发流程 (8)§2.2 基本的设计参数制定 (9)§2.3 台架试验 (25)§3 材料及加工 (26)§4 图纸模式 (27)§4.1 尺寸公差 (27)§4.1 文字说明 (27)§1 概述§1.1万向节和传动轴综述汽车上的万向节传动常由万向节和传动轴组成，主要用来在工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传递动力。
万向节传动应保证所连接两轴的相对位置在预计范围内变化时，能可靠的传递动力；保证所连接两轴尽可能同步（等转速）运转；允许相邻两轴存在一定的角度；允许存在一定轴向的移动。
§1.2万向节的类型及适用范围万向节按其在扭转方向上是否由明显的弹性可分为刚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（常用的十字轴式），准等速万向节（双联式、三销轴式等）和等速万向节（球叉式、球笼式等）。
等速万向节，其英文名称为Constant Velocity Universal Joint，简称等速节（CVJ）。
CVJ的分类如下（德国分类）:Fixed Joint(固定端万向节)——AC：椭圆截面滚道——RF: 圆形截面滚道——UF：尖拱形截面滚道Plunging Joint(移动端万向节)——DOJ：双偏置式万向节——GI: 三球销式万向节——VLJ：斜滚道球笼万向节以上是乘用车常用等速节的英文及德文缩写，对应着不同的结构与性能，这在下边的章节中会提到。
在发动机前置后轮驱动（或全轮驱动）的汽车上，由于工作时悬架变形，驱动桥主减速器输入轴与变速器（或分动器）输出轴间经常有相对运动，因此普遍采用万向节传动。
传动轴设计说明书
IV
广西大学专业课程设计说明书
4.3.1 滚针轴承初选尺寸 .................................. 16 4.3.2 一个滚针所受的最大载荷 ............................ 17 4.3.3 滚针轴承的接触应力 ................................ 17 4.4 传动轴初步设计 .......................................... 17 4.4.1 传动轴初选尺寸 .................................... 17 4.4.2 传动轴临界转速 .................................... 18 4.4.3 传动轴强度校核 .................................... 18 4.5 花键轴设计 ............................................. 19 4.5.1 花键轴初选尺寸 .................................... 19 4.5.2 花键齿侧挤压应力 .................................. 20 4.5.3 花键轴杆部扭转应力 ................................ 20 4.6 万向节凸缘叉连接螺栓设计 ............................... 21 4.7 万向节凸缘叉叉处断面校核 ............................... 21 4.7.1 弯曲应力 .......................................... 22 4.7.2 扭转应力 .......................................... 22 5 中间支承的设计 ............................................... 24 5.1 中间支承的结构分析与选择 ................................ 24 6 万向传动装置总成的技术要求、材料及使用保养 ................... 26 6.1 普通万向传动轴总成的主要技术要求 ........................ 26 6.2 万向传动轴的使用材料 ................................... 26 6.3 传动轴的使用与保养 ..................................... 27 小结 ........................................................... 28 参考文献 ....................................................... 29 致谢 ........................................................... 30
传动轴设计
传动轴设计1.设计参数1．所设计的汽车的载重量为32吨，驱动形式为发动机前置、6轮驱动，汽车的最高时速为max 85Km/h a V =。
斯达—斯太尔1491.280/038/66? ，其发动机的型号为WD 615.67。
2 .WD 615.67发动机的参数如表2—1：max P e ?最大功率，KW ；r η?传动系效率，取0.95r η=； g ?重力加速度，210m/s g =；r f ?滚动阻力系数，货车取0.02f =； D C ?空气阻力系数，0.9D C =；A ?汽车正面投影面积，2m1A B H =，1B ?前轮距，对于重型汽车：12m B ≈；H ?汽车总高，3m H ≈。
所以：21236m A B H ==?=max a V ?最高车速，max 85Km/h a V =；a m ?汽车总质量，Κg a m =32000。
emax T ?发动机的最大输出转矩，emax T N m =1070静态滚动半径 Rstat=0.376m 动态滚动半径 Rdyn=0.401m(N m/r/min)1070/14002.传动轴驱动形式的汽车的传动轴有主传动轴，中、后桥传动轴和前桥驱动轴。
662.1 传动轴概述传动轴是由轴管、伸缩套和万向节组成。
伸缩套能自动调节变速器与驱动桥之间的距离的变化。
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、十字轴承和凸缘叉等组成，重型汽车中，为了达到传递较大转矩的目的，十字轴承采用滚柱十字轴轴承，并配合以短而粗的十字轴。
在轴承端面设蝶形弹簧，以压紧滚柱。
十字轴的端面增加具有螺旋槽的强化尼龙垫片以防止大角或大转矩传递动力时烧结。
传统结构的传动轴伸缩套是将花键套与凸缘叉焊接在一起，将花键轴焊接在传动轴管上。
我们决定采用的是GWB公司所生产的传动轴，它是将花键轴与传动轴关焊接成一体，将花键轴与凸缘叉制成一体以便于挤压成型。
传动轴设计指南范文
传动轴设计指南范文传动轴是连接两个或多个旋转物体的重要部件，广泛应用于汽车、工程机械、风力发电、机床等领域。
传动轴的设计直接影响到整个传动系统的性能和可靠性。
为了正确设计传动轴，以下是一些值得关注的设计指南和注意事项。
1.材料选择：传动轴通常由高强度合金钢或铸铁制成。
材料的选择应综合考虑轴的强度、硬度、韧性和耐磨性等方面。
此外，还需要考虑到材料的可加工性、可焊性和成本等因素。
2.尺寸和几何形状：传动轴的尺寸和几何形状应满足传递扭矩和转速的要求。
轴的直径和长度等参数应根据所需的刚度和弯曲振动要求进行选择。
此外，还需要考虑到轴的安装和组装方便性。
3.强度设计：传动轴在工作过程中承受着巨大的扭矩和弯曲载荷，因此强度设计是非常重要的。
根据传动轴所在的应用领域和工作条件，选择合适的强度曲线和安全系数。
通常，设计中会考虑疲劳寿命、弯曲强度、扭转强度和受力集中等因素。
4.表面硬化处理：传动轴的耐磨性对于其长时间的运行非常重要。
通过表面硬化处理可以提高轴的硬度和耐磨性，常见的处理方式有渗碳、淬火和氮化等。
5.螺纹连接设计：传动轴与其他部件之间通常通过螺纹连接进行固定。
螺纹连接设计应考虑到连接的可靠性和方便拆卸的要求。
需要选择适当的螺纹类型、螺纹尺寸和螺纹精度，并结合使用合适的紧固剂，以确保连接的密封性和抗松动性。
6.平衡设计：传动轴的平衡性对于减小振动和噪音非常重要。
在设计中，应对轴进行静平衡和动平衡的考虑，以确保轴的旋转平衡性。
7.温度影响：传动轴在工作过程中可能会受到高温影响，尤其是在摩擦剧烈的情况下。
因此，在设计中需要考虑轴的热膨胀系数和热导率等参数，以确保传动轴的稳定性和可靠性。
8.加工和装配：传动轴的加工和装配应满足精度要求，保证轴的圆度、直径和轴承孔的配合度。
此外，装配时需要避免轴与其他部件之间的磨擦和干涉。
总之，传动轴的设计需要综合考虑材料选择、尺寸和几何形状、强度设计、表面硬化处理、螺纹连接设计、平衡设计、温度影响、加工和装配等方面的要求。
万向传动轴设计说明书
万向传动轴设计说明书万向传动轴设计1.1概述...............................................................021.1结构方案选择...................................................031.2计算传动轴载荷................................................041.3十字轴万向节设计.............................................051.4传动轴强度校核................................................071.5传动轴转速校核及安全系数.................................071.6参考文献 (09)万向传动轴通常就是由万向节、传动轴和中间车轴共同组成。
主要用作在工作过程中相对边线不断发生改变的两根轴间传达转矩和转动运动。
万向传动轴设计应当满足用户如下基本建议：1.保证所连接的两根轴相对位置在预计范围内变动时，能可靠地传递动力。
2.确保所相连接两轴尽可能SWEEPS运转。
3.由于万向节夹角而产生的附加载荷、振动和噪声应在允许范围内。
4.传动效率高，使用寿命短，结构直观，生产便利，修理难等。
变速器或分动器输入轴与驱动桥输出轴之间广泛使用十字轴万向传动轴。
在转为驱动桥中，多使用SWEEPS万向传动轴。
当后驱动桥为单一制的弹性，使用万向传动轴。
1.传动轴与十字轴万向节设计要求1.1结构方案挑选十字轴万向节结构简单，强度高，耐久性好，传动效率高，生产成本低，但所连接的两轴夹角不宜太大。
当夹角增加时，万向节中的滚针轴承寿命将下降。
普通的十字轴式万向节主要由主动叉，从动叉，十字轴，滚针轴承及轴向定位件和橡胶封件等共同组成。
1.组成：由主动叉、从动叉、十字轴、滚针轴承、轴向定位件和橡胶密封件组成2.特点：结构直观、强度低、耐久性不好、传动效率高、成本低，但夹角不必过小。
传动轴设计说明书
传动轴设计说明书所谓机械加⼯⼯艺规程，是指规定产品或零部件机械加⼯⼯艺过程和操作⽅法等的⼯艺⽂件。
⽣产规模的⼤⼩、⼯艺⽔平的⾼低以及解决各种⼯艺问题的⽅法和⼿段都要通过机械加⼯⼯艺规程来体现。
因此，机械加⼯⼯艺规程的设计是⼀项⼗分重要⽽⼜⾮常严肃的⼯作。
制订机械加⼯⼯艺规程的原则是：在⼀定的⽣产条件下，在保证持量和⽣产进度的前提下，能获得最好的经济效益。
制订⼯艺规程时，应注意以下三⽅⾯的问题：1、技术上的先进性；2、经济上的合理性；3、有良的劳动条件，避免环境污染。
第⼀节传动轴（批量为200件）机械加⼯⼯艺规程设计⼀、传动轴的⽤途⼆、传动轴的技术要求三、审查传动轴的⼯艺性四、确定传动轴的⽣产类型第⼆节确定⽑坯、绘制⽑坯简图⼀、选择⽑坯⼆、确定⽑坯的尺⼨公差和机械加⼯余量三、绘制传动轴锻造⽑坯简图第三节拟定传动轴⼯艺路线⼀、定位基准的选择⼆、表⾯加⼯⽅法的确定三、加⼯阶段的划分四、⼯序的集中与分散五、⼯序顺序的安排六、确定⼯艺路线第四节机床设备及⼯艺装备的选⽤⼀、机床设备的选⽤⼆、⼯艺装备的选⽤第五节加⼯余量、⼯序尺⼨和公差的确定⼀、G轴外圆⾯φ40的确定⼆、E轴外圆⾯φ30的确定三、M轴外圆⾯φ35的确定四、F轴右边部分外圆⾯φ30的确定五、F轴左边部分外圆⾯φ30的确定六、N轴外圆⾯φ25的确定七、M20x1.5螺纹的加⼯第六节切削⽤量、时间定额的计算⼀、切削⽤量的计算⼆、时间定额的计算第七节⼼得体会第⼋节参考⽂献第九节附录第⼀节传动轴（批量为200件）机械加⼯⼯艺规程设计⼀、传动轴的⽤途传动轴在各种机械或传动系统中⼴泛使⽤，⽤来传递动⼒。
在传⼒过程中主要承受交变扭转负荷或有冲击，因此该零件应具有⾜够的强度、刚度和韧性，以适应其⼯作条件。
该零件的主要⼯作表⾯为E、M、F、N四个阶梯轴的外圆表⾯，它们的精度和表⾯粗糙度要求很⾼，在设计⼯艺规程时应重点予以保证。
⼆、传动轴的技术要求⽆该传动轴零件形状为较简单的阶梯轴，结构简单。
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奇瑞汽车有限公司乘研三院底盘部设计指南编制：梁晋审核：吕波涛批准：冯贺平目录§1 概述 (2)§1.1万向节和传动轴综述 (2)§1.2万向节的类型及适用范围 (2)§1.3万向节结构及工作原理 (2)§2 设计构想 (8)§2.1设计原则和开发流程 (8)§2.2 基本的设计参数制定 (9)§2.3 台架试验 (25)§3 材料及加工 (26)§4 图纸模式 (27)§4.1 尺寸公差 (27)§4.1 文字说明 (27)§1 概述§1.1万向节和传动轴综述汽车上的万向节传动常由万向节和传动轴组成，主要用来在工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传递动力。
万向节传动应保证所连接两轴的相对位置在预计范围内变化时，能可靠的传递动力；保证所连接两轴尽可能同步（等转速）运转；允许相邻两轴存在一定的角度；允许存在一定轴向的移动。
§1.2万向节的类型及适用范围万向节按其在扭转方向上是否由明显的弹性可分为刚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（常用的十字轴式），准等速万向节（双联式、三销轴式等）和等速万向节（球叉式、球笼式等）。
等速万向节，其英文名称为Constant Velocity Universal Joint，简称等速节（CVJ）。
CVJ的分类如下（德国分类）:Fixed Joint(固定端万向节)——AC：椭圆截面滚道——RF: 圆形截面滚道——UF：尖拱形截面滚道Plunging Joint(移动端万向节)——DOJ：双偏置式万向节——GI: 三球销式万向节——VLJ：斜滚道球笼万向节以上是乘用车常用等速节的英文及德文缩写，对应着不同的结构与性能，这在下边的章节中会提到。
在发动机前置后轮驱动（或全轮驱动）的汽车上，由于工作时悬架变形，驱动桥主减速器输入轴与变速器（或分动器）输出轴间经常有相对运动，因此普遍采用万向节传动。
在转向驱动桥中，由于驱动轮又是转向轮，左右半轴间的夹角随行驶需要而不断变化，这时多采用球叉式和球笼式等速万向节传动。
当后驱动桥为独立悬架结构时，也必须采用万向节传动。
万向传动装置除用于汽车的传动系外，还可用于动力输出装置和转向操纵机构。
因为轿车普遍采用等速万向节，所以本设计指南重点介绍等速节驱动轴。
§1.3万向节结构及工作原理§1.3.1万向节结构§1.3.1.1十字轴式刚性万向节,如下图所示：§1.3.1.2固定端球笼式等速万向节,如下图所示（AC/RF/UF仅钢球滚道截面形状不同）：§1.3.1.3移动端球笼式等速万向节（DOJ）,如下图所示：§1.3.1.4移动端球笼式等速万向节（GI）,如下图所示：§1.3.1.5移动端球笼式等速万向节（VL）：§1.3.1.6等速驱动轴结构上图所示为常见的轿车等速驱动轴结构，包括固定端万向节与移动端万向节及中间花键轴杆，万向节由防尘罩进行密封，内部充入润滑油脂，防尘罩通过卡箍联接固定到万向节与轴杆上，轴杆上装有阻尼减震圈，其作用是在工作中衰减轴杆的振动，从而降低噪声，这个效果也可以通过将轴杆制成空心来实现。
驱动轴两侧的花键与轮毂和差速器分别配合联接。
传动系的动力经过移动节、轴杆传递到固定节，移动节具有可轴向伸缩的功能，但允许的轴间角度较小；固定节不可以轴向伸缩，但具有较大的轴间角度,以适应转向要求。
§1.3.2等速驱动轴的安装方法以奇瑞公司S12+1.3L 车型为例，如下所示：固定节 防尘罩 卡箍 阻尼减震圈 防尘罩 移动节 差速弹簧圈花键 螺纹 花键 轴杆1将左等速节驱动轴总成2的内球笼花键插入变速箱输出端。
依靠弹性挡圈涨开与变速箱限位固定。
如图A所示。
将左等速节驱动轴总成2的外球笼花键插入左前转向节带盘式制动器总成3的前轮毂的花键槽中，如图B所示，通过驱动轴锁紧螺母4将驱动轴总成与前轮毂相连，螺母锁紧力矩270±10N²m。
使用工具对准驱动轴外球笼槽口处将驱动轴锁紧螺母4外缘砸入最终锁紧。
安装过程中注意对防尘罩的保护，避免被尖锐外物划伤。
右等速节驱动轴总成1的安装同左等速节驱动轴总成2的装配方式。
§1.3.3万向节的工作原理§1.3.3.1十字轴万向节的工作原理差速弹簧圈34A 变速箱端连接示意图B 前轮毂端连接示意图传统型式的万向节，主动轴（即动力输入轴）与从动轴（即动力输出轴）之间通过十字形的关节联接，可以传递不同角度方向上的回转运动。
其数学模型如下图所示，输入轴＝ａ轴在A 平面上作旋转运动。
输出轴＝ｂ轴在B 平面上作旋转运动。
a 轴和b 轴在同一条直线上时，a 轴和b 轴的转速相同。
a 轴和b 轴之间有一定的角度旋转时，当ａ轴从V 旋转到W 位置（转角为45°）时，b 轴从 V ´旋转到W ´位置（转角大于45°）。
当ａ轴从W 继续旋转到X 位置（转角为45°）时，b 轴从W´旋转到X ´位置（小于45°）。
在此90°区间内，从动轴转速大于主动轴转速，且先加速后减速，当a 轴转到90°时，b 轴也转到90°。
当ａ轴从X 旋转到Y 位置（转角为45°）时，b 轴从 X ´旋转到Y ´位置（转角小于45°）。
当ａ轴从Y 继续旋转到Z 位置（转角为45°）时，b 轴从Y ´旋转到Z ´位置（大于45°）。
在此90°区间内，从动轴转速小于主动轴转速，且先减速后加速，当a 轴转到90°时，b 轴也转到90°。
下一个180°的运动情况重复上述过程。
由此可见，主动轴以等角速转动时，从动轴转动则是时快时慢，即指单个十字轴万向节在有夹角时传动具有不等速性。
这里所谓的“传动的不等速性”，是指从动轴在运转一周的过程中角速度不均而言，而主、从动轴的平均转速是相等的，即主动轴转过一周，从动轴也转过一周。
单个十字轴万向节在有夹角时传动具有不等速性，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，会影响传动系零部件寿命。
为了实现两轴间的等角速传动必须使用两个十字节，并且满足以下两个条件：①第一万向节两轴间夹角1α与第二万向节两轴间夹角2α相等；②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。
这样，第一个十字节的不等速效应就会被第二个十字节的不等速效应所抵消，最终取得两轴等速的效果。
在双十字节使用中，针对每一个十字节而言，只要存在轴间夹角1α或2α，万向节在工作过程中内部零件之间就有相对运动，因而导致摩擦损失，降低传动效率。
夹角越大，则效率越低。
§1.3.3.2等速万向节的工作原理上述双万向节传动虽能近似地解决等速传动问题，但在某些情况下，例如转向驱动桥的分段半轴间，在布置上受轴向尺寸限制，不可能布置双万向节，而且转向轮要求偏转角度大（30°～40°），因而上述双万向节传动已经难以适应，况且十字节的运转噪声大，转向效果也差。
所以需要利用一个万向节便能实现等角速传动，因而出现了等速万向节。
CVJ的传动与轴间夹角没有关系，如下图所示（AC节），当输入轴A与输出轴B的轴间夹角发生变化时，6个传动钢球的中心始终位于夹角的平分面上，因此，钢球中心到A、B轴的垂线段长度相等，而钢球在A轴的回转面A面与在B轴的回转面B面的啮合点位于钢球中心，所以两轴的角速度相同。
§2 设计构想§2.1设计原则和开发流程对于转向驱动桥,前轮既是转向轮又是驱动轮,作为转向轮,要求驱动轴固定节能在最大转向角范围内任意偏转到某一角度;作为驱动轮,则要求驱动轴在车轮偏转过程中不间断地把动力从差速器传递到车轮。
因此转向驱动桥的驱动轴不能制成整体而要分段,中间用万向节连接,以适应汽车行驶时驱动轴各段的交角不断变化的需要。
若采用独立悬架,则在靠近差速器处也需要有万向节;若采用非独立悬架,只需要在转向轮附近装一个万向节。
等速驱动轴设计开发流程见下图：§2.2 基本的设计参数制定驱动轴基本的设计参数包括万向节的结构和规格，与差速器和轮毂的接口尺寸、万向节中心距、移距-摆角参数，强度、刚度和耐久性寿命的计算校核，NVH性能计算等等。
一般来讲驱动轴的布置是在强度、刚度及耐久性计算完毕，选定万向节结构和规格后进行的，但是考虑到以上计算中使用到的一些参数是在布置后确定下来的，所以我们首先介绍驱动轴的布置。
§2.2.1驱动轴的布置在结构上，由于悬挂系统的上下运动，使万向节的角度发生变化，同时从变速箱端到车轮端的驱动轴有效工作长度发生变化，如下图所示，ｒ2 ＞ｒ1。
针对这一变化，要求驱动轴位于变速箱侧的万向节具备一定量的轴向伸缩滑移功能，同时具有一定量的摆角，以保证悬挂系统工作时可以正常的传递动力。
这个滑移和摆角功能经过量化，便成为了移动节的移距-摆角功能曲线。
下面以奇瑞公司S18+1.3L的驱动轴布置为例进行说明。
S18+1.3L驱动轴的布置流程在驱动轴内外端万向节的主要结构及接口尺寸确定之后，万向节的中心点也就确定了。
在Catia软件中将外球笼数模与前转向节带盘式制动器总成、前滑柱的数模在整车坐标系下进行装配。
模拟前悬架的运动行程，从而找到前悬架上跳极限、满载、半载、空载、下跳极限时所对应的外球笼中心点坐标，并将其记录下来。
同时，将内球笼与差速器的数模在整车坐标系下进行装配，找到内球笼的中心点坐标，并将其记录下来。
（注：因内球笼为移动节，在滑移过程中其转动中心的位置是动态变化的，所以这里记录的只是一个参考中心点的坐标）如下图所示：左轴右轴根据以上布置图，记录左、右驱动轴万向节的中心点在各个运动位置的坐标，并测量相应位置的内外端万向节中心距，编制如下表所示的布置数据。
通常选择满载与空载位置下的内外端万向节中心距的平均值作为轴杆的特征长度，以此长度为半径，各位置固定节中心为球心，求得与差速器轴线的交点，此交点与参考移动节中心的位移为移距（滑出为负），然后将固定节中心与相应交点连线，测量连线与差速器轴线的夹角。
外球笼因为不具有伸缩滑移功能，所以只测量轴杆与轮毂轴线的夹角。
将上表中所测量的各位置移距与摆角数据，与所选定的移动节的移距-摆角功能曲线做对比，如果测量的数据合理的分布在功能曲线内，即表示布置成功，否则便要重新调整轴杆长度或者选择新的万向节结构。