传动轴和万向节设计复习课程

目录

传动轴与十字轴万向节设计

1.1结构方案选择 (02)

1.2计算传动轴载荷 (03)

1.3传动轴强度校核 (04)

1.4十字轴万向节设计 (04)

1.5传动轴转速校核及安全系数 (07)

1.6参考文献 (09)

1•传动轴与十字轴万向节设计要求

1.1万向传动轴总体概述

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3000~7000r/min,振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10~40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CJ+CJ型、BJ+BJ型(靠花键产生滑移)BJ+DOJ型、BJ+TJ 型、BJ+LJ型5种类型。

传动布置型式的选择

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⑺。图2.1为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

1.2计算传动轴载荷

由于发动机前置后驱，根据表 4-1,位置采用：用于变速器与驱动桥之间 ① 按发动机最大转矩和一档传动比来确定

T se1=k d T emax ki l i f n /n T ss1= G 2 m 2 © r i o i m n m

发动机最大转矩T emax =235.3Nm 驱动桥数n=1,

发动机到万向传动轴之间的传动效率n =0.85,

液力变矩器变矩系数k={(k 0 -1) /2}+仁1.6

满载状态下一个驱动桥上的静载荷 G 2=65%m a g=0.65*950*9.8=6051.5N , 发动机最大加速度的后轴转移系数 m 2=1.2, 轮胎与路面间的附着系数 © =0.85,

车轮滚动半径r r =0.35

主减速器从动齿轮到车轮之间传动比i m = 1, 主减速器主动齿轮到车轮之间传动效率n

m =

n 发动机n 离合器=0.9*0.85=0.765,

因为0.195 m a g/T emax <16,f j >0,所以猛接离合器所产生的动载系数 k d =2，主减速

比 i 0=3.98 所以

:

T se1=k d T emax ki 1i f n /n=

2 235.

3 1.6 2.5 1 3.98

1

=7491.952N

(b )两轴三万向节式 图2.1汽

车的万向传动方案 ⑺

6051.5 1.2 0.85 0.35

T ss仁G2 m2 © r i0i m n=709.556N

m = -

3.98 1 0.765

•' T1=min{ T se1, T ssi} T1= T ss1=709.556N

1.3传动轴强度校核

按扭转强度条件

955000卡

0.2D c 3(1-(/d cc )4)

式中，T T 为扭转切应力，取轴的转速 n=4000r/min ，轴传递的功率P=65kw ,

D c =60mm , d c =81mm 分别为传动轴的外内直径，根据机械设计表

15-3得［T T ］

为

15-25 Mpa

9550000 65

故传动轴的强度符合要求

1.4十字轴万向节设计

万向节类型的选择

对万向节类型及其结构进行分析，并结合技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中轻型货车，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。

十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 ① 设作用于十字轴轴颈中点的力为 F ,则

F= T”2rcos a =709.556/2*50x10-3*cos8°=7165.292N

T T =T/W T 心 4000 0.2 603

1

4

52 60

=8.242 Mpa<[ T T ]

② 十字轴轴颈根部的弯曲应力c w 和切应力T 应满足

T

= n (d 1 2i -d 22)W [ T ]

式中，取十字轴轴颈直径 d i =38.2mm ,十字轴油道孔直径d 2=10mm ,合力F 作 用线到轴颈根部的距离s=14mm, [ c w ]为弯曲应力的许用值，为250-350Mpa,[ T ] 为切应力的许用值，为

80-120 Mpa

32d 1Fs

32 38.2 10 3 7165.292 14 10 3

c w

=n( d 14-d 42)

=18.32Mpa<[ c w ]

4F

T

= n (d 21-d 2)'

=

4 7165.292

n 38.2 10-3 2 - 10 10-3 2

=6.711Mpa<[T ]

故十字轴轴颈根部的弯曲应力和切应力满足校核条件

式中，取滚针直径d 0=3mm ，滚针工作长度L b =27mm ,

4 6F

在合力F 作用下一个滚针所受的最大载荷 F n ==

以上时，许用接触应力[c j ]为3000-3200 Mpa

1 1

F n

"=27珂(d 1+d 0)匚=

1 1 749 09

272J -------- !

3 ―—

3 =0.859 Mpa<[ c j ]

V 38.2 10 3 3 10 3 27 103

故十字轴滚针轴承的接触应力校核满足

④万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

32d i Fs (T w =

n

d i 4-d 42)

2 235.

3 1.6 2.5 1 3.98 w [ c

w ]-

1

3 4

3 4

n 38.2 10

- 10 10

4.6 716

5.292

1 44

=749.09N,当滚针和十字轴轴颈表面硬度在

58HRC

③ 十字轴滚针的接触应力应满足