课程设计说明书--万向传动轴设计

万向传动轴设计

1．车型及其相关参数

1.1车型图片

设计所选车型为：一汽解放赛龙中卡(CA1145PK2L2AEA80)

1.2车型参数：

驱动形式4*2 轴距4920m

车身长度8.45m 车身宽度 2.5m

车身高度 2.56m 最高车速93km/h 轮胎规格8.25-16 发动机最大输出功率103kw

整车质量 5.8吨发动机最大转矩450N·m 最大总质量13.8吨最大扭矩转速1400

发动机额定转速2500rpm 档数6档

变速器最大输出扭矩610N·m 一档传动比 6.515

后桥允许载荷8950Kg 六档传动比0.813

刚性万向节安徽工程大学

万向节

------课程设计说明书

挠

性

万

不等速万向节准等速万向节等速万向节向

节十

字轴式双

联

式

凸

块

式

三

销

轴

式

球

面

滚

轮

式

圆

弧

槽

滚

刀

式

球

叉

式

直

槽

滚

道

式

伸

缩

型

球

笼

式

Bir

fiel

d型

Rze

ppa

型图 2.1万向节的分类

在方案选择时，我们考虑到它是用于变速器与驱动桥之间，并且在满足万向传动轴设计基本要求后，我们选择了十字轴万向节。其结构如下图所示，

注油嘴

套筒滚针

轴承座

注油孔

油道图 2.2十字轴结构图

因为这种万向节结构简单紧凑，强度高，耐久性好，传动效率高，生产成本低，能使不在同轴线或轴线角较大，轴向移动较大的两轴等角速连续回转，与可伸缩的传动轴搭配在一起，构成的十字轴万向传动轴被广泛采用。

十字轴万向传动可分为单十字轴和双十字轴两种。单十字轴万向节传动，传动

轴被封闭在一套管中，套管将牵引力或制动力从驱动桥传至车架或车身。但其结构笨重，增加了非悬挂部分的重量。而且，由于这种结构中只用了一个十字轴万向节传动，因此不能保证主减速器主动轴与变速器第二轴的转速恒等，引起了工作不均匀性，这种万向节应用很少。目前应用最广泛的是双十字轴万向节。双十字轴万向节直接用两个简单十字轴万向节和一根传动轴连接。另外双十字轴万向节的重量轻，对载重汽车

而言通常只占 1.0~1.4%。所以我们选了双十字轴万向节。如下图所示，

十字轴万向节

传动轴

图 2.2双万向节结构图

对于十字轴式万向节，滚针轴承的轴向需要定位，常见的形式有普通盖板式、弹性盖板式、外卡式、内卡式、瓦盖固定式、塑料环定位式五种。由于普通盖板工作可靠，拆装方便，故我们此次选择的普通盖板式结构来定位。如下图所示，用螺栓 1 和盖板2将套筒固定在万向节叉4上并用锁片5将螺栓锁紧。

1

5

2

4

3

轴管滑动花键

安徽工程大学

万向节叉

花键套

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传动轴

挡环花键轴

图 2.4传动轴结构图

2.4中间支承选择

解放CA1145的车身长度为8.45m,其传动轴必超过 1.5m,所以我们在总布置时将传动轴分成两根，在中间传动轴上加设中间支承，来提高传动轴的临界转速。中间支撑通常安装在车架横梁上，以补偿传动轴轴向和角度方向的安装误差，以及车辆行驶过程中由于弹性支承的发动机的窜动和车架等变形所引起的位移，目前广泛采用的橡胶弹性中间支承，此次设计时我们也选择的是橡胶弹性支承。因为这种弹性中间支承能吸收传动轴的振动，降低噪声，主要承受传动轴因不平衡，偏心等因素引起的径向力，以及万向节上附加弯矩所引起的径向力。如下图所示，

橡胶圈

金属挡环

轴承

支承座

图 2.5中间支承结构图

2.5传动方案确定

本课程设计选择双十字轴式万向传动。由于这款车的轴距约5m,所以我们在设计时将其一根传动轴分成三段，与四个万向节共同构成整个传动轴。传动轴1前端用十字轴万向节与变速器输出轴相连，后端用十字轴万向节与传动轴2的前端相连，且在近后端处用安装在车架横梁上的橡胶弹性中间支承支承。传动轴2前端通过十字轴万向节与传动轴1后端相连，后端用十字

轴万向节与后桥主减速器相连。传动轴轴管和花键轴焊接在一起而成。前端与由万向节叉和花键套制成一体的万向节滑动叉相配合，构成了整个万向传动装置。具体方案图如下所示：

凸缘叉

十字轴万向节

传动轴1

中间支承

传动轴2

图2.6 万向传动装置方案图

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M max = M e max i1i t

N

N·m

式中，M e max——发动机的最大扭矩；i t——变速器一档速比

Mmax=2931.7 i1——分动器抵挡速比；N——驱动桥数。5N·m

M max = M e max i1i t N=450 ⨯ 6.515 1 =2931.75N·m

此数据将作为下面我们初选数据的依据。

3.1.2十字轴万向节设计

十字轴万向节的损坏形式主要有十字轴颈或滚针轴承的磨损，十字轴轴颈和滚针

轴承碗工作表面出现压痕和剥落。一般情况下，当磨损或压痕超过0,15mm时便应报

废。十字轴主要失效形式是轴颈根部断裂，为此设计是因保证该处有足够的弯曲强度。

1)十字轴的设计

设作用于十字轴轴颈中点的力为F，则

d1

d o

L b

F

d2 s

r F

十字轴受力图

F= T1/2rcosα

其中：T 1万向传动轴的计算转矩；r为合力F作用线到十字轴中心之间的距离； α为主、从动叉轴的最大夹角。

由参考文献[5]知，我们初选取r=67mm; α =20 。

所以F= T1/2rcosα=3588.46 ⨯ 1000/2 ⨯ 67 ⨯ cos20 =32986.64N 2）十字轴轴颈根部的弯曲应力σw和切应力τ应满足r=67mm; α =20