【正文】 定的緩沖減振作用。 兩段傳動軸間轉(zhuǎn)矩是靠主傳動軸花鍵與中間傳動軸花鍵傳遞的， 這兩處花鍵的設(shè)計(jì)也是這一章的重中這重。 將 989860?T 、 ??K 、 400 ?hD mm、 36?hd mm、 500 ?hL mm、 8?N代入公式（ ）得： 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD圖紙 401339828 17 8502 36404 364024 0000????????? ??????? ????????? ??????? ???NLdDdDKThhhhhy?MPa ][ y?? 經(jīng)校核中間傳動軸花鍵 齒側(cè)擠壓應(yīng)力符合設(shè)計(jì)要求。 h? 的計(jì)算公式如下： 3016][ kh dT?? ? （ ） 將 mmNT 選取 中間傳動軸花鍵 鍵型為 矩型花鍵，主要尺寸參照表 ：初選花鍵小徑360 ?kd mm，大徑 400 ?kD mm，鍵齒數(shù) N=8，鍵寬 B=7mm。有時對于有嚴(yán)重沖擊載荷的傳動，還采用具有彈性的傳動軸。mm）； K? — 花鍵轉(zhuǎn)矩分布不均勻系數(shù)， ~??K ，取 ??K ； hD 、 hd — 分別為花鍵外徑和內(nèi)徑（ mm）； hL — 花鍵的有效工作長度（ mm）； N— 花鍵齒數(shù)； ][ y? — 許用擠壓應(yīng)力 (MPa) 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD圖紙 401339828 15 當(dāng)花鍵的齒而硬度大于 35HRC 時 ， 滑動花鍵 50~25][ ?y? MPa。 在選定花鍵尺寸后，還應(yīng)對作用在花鍵軸上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 h? (MPa)和作用在齒側(cè)的擠壓應(yīng)力 y? (MPa)進(jìn)行校核。本設(shè)計(jì)選矩形花鍵，其主要參數(shù)可按照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》選取 [9]。 由于中間傳動軸比主傳動軸短，所以主傳動軸軸管的外徑和管壁厚度同樣適用于中間傳動軸。mm 將傳動軸計(jì)算扭矩 989860?T Nm。mm； W— 抗扭斷面模量，對空心軸 )(16 44 D dDW ?? ? 將 W 代入上式，則傳動軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度應(yīng)滿足以下要求： ][)( 16 44 ??? ??? dD DT （ ） 式中 ： ][? — 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ， 300][ ?? MPa 傳動軸計(jì)算扭計(jì)算 公式 如下 : n iTkT ed ?1max? （ ） 式中 ： maxeT — 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 (N設(shè)主傳動軸外徑為 2cD ，內(nèi)徑為 2cd ，傳動軸管厚度為 B。 5maxmax ke inn ?? 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD圖紙 401339828 10 式中 ： maxen — 發(fā)動機(jī)最大功率時的轉(zhuǎn)速 3400max ?en r/min； 5ki — 變速器最高檔傳動比 ?ki ；則 ：2 5 3 4 0 05m a xm a x ????? ke inn r/min。在某些轎車上，為了縮短傳動軸的長度而采用加長的變速器。mm；對 5t 以上的貨車，在 1000~4000r/min 時不 大于 10N 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD圖紙 401339828 9 ~m ax ?? nnk ko （ ） 式中 ： maxn — 為對應(yīng)于車輛最大行駛速度時，傳動軸的轉(zhuǎn)速 如果傳動軸的動平衡很好，而且花鍵連接制造精度很高，此時 臨界轉(zhuǎn)速的安全系數(shù)，可取較小值。 當(dāng)傳動軸外徑相同時，空心軸的臨界轉(zhuǎn)速比實(shí)心的要高。 從上面公式可以看出：當(dāng)傳動軸外徑相同時，空心軸的臨界轉(zhuǎn)速比實(shí)心的 要高。作用在傳動軸上的離心力則為： 2)( ?aymF ?? （ ） 式中 :m— 傳動軸的質(zhì)量 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD圖紙 401339828 7 這 時 離心力被與長度成正比的材料彈性力 p 所平衡，由材料力學(xué)得知： 8LEIcyP? （ ） 式中 ： E— 傳動軸材料的抗拉彈性模數(shù) ， 101021??E N/mm2； L— 支承長度，取兩萬向節(jié)的中心距離（ m）； I— 軸剖面對其對稱軸線（直徑）的轉(zhuǎn)動慣量（ m4）； 系數(shù) c 與受載情況、支承型式有關(guān)，當(dāng)載荷在兩端自由支承的梁上沿長度平均分布時 5384?c ，而在同樣受載情況下，對兩端固定支架支承的梁 384?c ； P— 材料彈性力 由平衡條件得： 32)( LEIcyaym ?? ? （ ） 解得： 232??mLEIcamy?? （ ） 式中 ： a— 初撓度 ； Y— 附加撓度 ； ω— 傳動軸角速度 當(dāng) 23 ?mLEIc ?時，軸的撓度 y 趨于無窮大，即若軸以與此相應(yīng)的角速度 0h? 旋轉(zhuǎn)時必將折斷。即傳動軸的旋轉(zhuǎn)，將伴隨有彎曲振動，它的頻率即等于傳動軸的轉(zhuǎn)速。其許用的傳動軸轉(zhuǎn)速，不應(yīng)超過臨界轉(zhuǎn)速。 傳動軸斷面尺寸的確定與強(qiáng)度校核 傳動軸的運(yùn)動分析 傳動軸的長度和夾角及它們變化范圍，由汽車總布置設(shè) 計(jì)決定。這時常采用一根或多根傳動軸、兩個或多個十字軸萬向節(jié)的傳動[7]。 車輛的萬向節(jié)傳動，主要應(yīng)用于非同心軸間和工 作中相對位置不斷改變的兩軸之間的動力傳遞。為選型設(shè)計(jì)提供依據(jù)，傳動軸分為 CJ+CJ 型、 BJ+BJ 型（靠花鍵產(chǎn)生滑移 )BJ+DOJ型、 BJ+TJ 型、 BJ+LJ 型 5 種類型。傳動軸選用與設(shè)計(jì)的合理與否直接影響傳動系的傳動性能。 在設(shè)計(jì)中間支承時，應(yīng)合理選擇橡膠彈性元件的徑向剛度 RC ，固有頻率 0f 對應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)速 060fn? r/min 盡可能低于傳動軸的常用轉(zhuǎn)速范圍，以免共振，保證隔振效果好。 萬向節(jié)叉 萬向節(jié)叉與十字軸組成連接支承，在力 F 作用下產(chǎn)生支承反力，在與十字軸軸孔中心線成 ?45 截面處，萬向節(jié)叉承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，應(yīng)對其彎曲應(yīng)力 w? 和扭應(yīng)力 b?進(jìn)行校核。 十字軸滾針軸承 滾針軸承的結(jié)構(gòu)分析： 汽車萬向節(jié)用滾針軸承的結(jié)構(gòu)型式較多，但就滾針來說、主要有三種型式 ： 錐頭滾針 、 平頭滾針 及圓頭滾針。目前，最常見的滾針軸承軸向定位方式有蓋板式、卡環(huán)式、瓦蓋固定式和塑料環(huán)定位式等 [4]。兩個萬向節(jié)叉上的孔分別松套在十字軸的兩對軸頸上。 根據(jù)給定的發(fā)動機(jī)功率 、變速器最大傳動動比、主速器傳動動比計(jì)算出最大剪應(yīng)力和彎曲應(yīng)力， 選取 鋼材 的材料并查得其屈服極 限， 傳動軸臨界轉(zhuǎn)速的校核。 由于近年來 Pro/E、 CATIA、 Matlab 等軟件的開發(fā)與應(yīng)用，國內(nèi)的企業(yè)、科研單位也致力于基于 CATIA、 Matlab 等的模糊、仿真設(shè)計(jì)，從而大大提高了我國對萬向節(jié)的設(shè)計(jì)、制造水平?？煞譃殄幮匀f向節(jié)和撓性萬向節(jié)。 傳動軸模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)中 ， 既考慮設(shè)計(jì)參數(shù)的隨機(jī)性和模糊性 ， 又能進(jìn)行多參數(shù)設(shè)計(jì) ， 使設(shè)計(jì)方案最優(yōu) ， 且在設(shè)計(jì)后能預(yù)測新產(chǎn) 品的可靠度 [3]。 因載荷的隨機(jī)性及切削加下時下件表而凹凸不平及材料軟硬不均 。 汽車和 工 程機(jī)械用傳動軸在高速轉(zhuǎn)動時要產(chǎn)生彎曲振動 。因此對傳動系重要組成部分萬向節(jié)振動特性必須進(jìn)行分析 [2]。傳動軸選用與設(shè)計(jì)的合理與否直接影響傳動系的傳動性能。 39 致謝 38 參考文獻(xiàn) 34 軸承的選取 18 十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)分析 18 萬向節(jié)類型的選擇 6 傳動軸斷面尺寸的計(jì)算與校核 6 傳動軸的運(yùn)動分析 5 萬向傳動軸總體概述 1 選題的目的和意義 在確定了傳動方案后， 對傳動軸、萬向節(jié)總成、中間支承總成進(jìn)行 設(shè)計(jì)，使該總成能夠在正常使用的情況及規(guī)定的使用壽命內(nèi)不發(fā)生失效。在 本世紀(jì)初萬向節(jié)與傳動軸的發(fā)明與使用 ，在汽車工業(yè)的發(fā)展中起到了極其重要的作用。萬向傳 動軸主要用于工作過程中相對位置不斷改變的兩根軸間傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。 在給定 整車主要技術(shù)參數(shù) 以及 發(fā)動機(jī)、變速器等主要總成 安裝位置 確定的 條件下，對整車結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，確定了傳動軸布置方案，采用兩軸三萬向節(jié)帶中間支承的布置形式。 2 萬向節(jié)類型的選擇 2 十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu) 分析 2 萬向節(jié)總成主要參數(shù)的確定與校核 3 中間支承的設(shè)計(jì)與校核 5 傳動布置型式的選擇 15 本章小結(jié) 17 第 3 章 萬向節(jié)總成的設(shè)計(jì) 20 雙十字軸萬向節(jié)傳動 31 十字軸總成的潤滑 32 本章小結(jié) 33 第 4 章 中間支承的設(shè)計(jì) 34 中間支承的結(jié)構(gòu)分析與選擇 40 附錄 而傳動軸及萬向節(jié)的設(shè)計(jì)裝配不良將產(chǎn)生振動和噪聲，增添未能估算在內(nèi)的符加動載荷，還可能導(dǎo)致傳動系不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)和早期破壞，萬向傳動軸是汽車傳動系的重要組成部件之一 [1]。近年來由于對汽車低能耗，低成本 的要求越來越高，汽車必須輕量化，汽車變得更易產(chǎn)生振動和噪聲。 基本方法是把傳統(tǒng)設(shè)計(jì)公式中的參量看作隨機(jī)變量，進(jìn)行概率計(jì)算，從中找出規(guī)律，得出合理的校核強(qiáng)度 和截面參數(shù)。 確定其臨界轉(zhuǎn)速 .常規(guī)優(yōu)化設(shè)計(jì)是為了使傳動軸在 工 作時不出現(xiàn)共振現(xiàn)象 .使傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速盡 量 避開其實(shí)際最高轉(zhuǎn)速 。 而 模糊可靠性設(shè)計(jì)理論應(yīng)用于具有振動的傳動軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)中 ， 提出傳動軸的模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 ，建立了在滿足給定模糊可靠要求設(shè)計(jì)條件 下 優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型 。 從 19 世紀(jì)初虎克式萬向節(jié)在汽車上應(yīng)用以來，經(jīng)過 100 多年的發(fā)本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD圖紙 401339828 2 展己經(jīng)有十幾種形式。由于等速萬向節(jié)傳動軸應(yīng)是用橡膠護(hù)套來密封的，橡膠護(hù)套的壽命從很大程度上決定了傳動 軸總成的使用壽命， 因 此橡膠護(hù)套 設(shè)計(jì)和 考核試驗(yàn) 也成了等速萬向節(jié)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一 。在變速器與驅(qū)動橋之間距離較遠(yuǎn)的情況下，應(yīng)將傳動軸分成兩段，并用三個十字軸式萬向節(jié)連接起來，且在中間傳動軸后端加裝中間支承。 十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)分析 十字軸式萬向節(jié)的基本構(gòu)造，一般由一個十字軸、兩個萬向節(jié)叉、和滾針軸承等組成。這樣，當(dāng)主動軸轉(zhuǎn)動時，從動軸既可隨之轉(zhuǎn)動，又可繞十字軸中心在任意方向擺動。十字軸主要失效形式是軸頸根部 斷裂，所以設(shè)計(jì)時應(yīng)保證該處有足夠的抗彎強(qiáng)度。 聯(lián)接螺栓 在發(fā)動機(jī)前置后驅(qū)動的汽車中，連接變速器與驅(qū)動橋之間的傳動軸是靠萬向節(jié)叉與驅(qū)動橋或 變速器的法蘭盤組成的聯(lián)軸器來傳遞轉(zhuǎn)矩的，由于螺栓聯(lián)接工作時即承受剪切力又承受軸向力，所以需校核抗拉強(qiáng)度，抗剪強(qiáng)度和抗擠壓強(qiáng)度。當(dāng)傳動軸分段時，需加設(shè)中間支承。 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD圖紙 401339828 5 第 2章 傳動軸總成的設(shè)計(jì) 萬向傳動軸總體概述 萬向傳動軸是汽車傳動系的重要組成部件之一。盡管采取涂層技術(shù)來減小滑移阻力，但產(chǎn)生的滑移阻力仍為等速萬向節(jié)的 10~40 倍，而滑移阻力將產(chǎn)生振動。選用與布置不當(dāng)會給傳動系增添不必要的和設(shè)計(jì)未能估算在內(nèi)的附加動負(fù)荷，可能導(dǎo)致傳動系不能正常運(yùn)轉(zhuǎn) 和早期損壞。有的裝載機(jī)在車橋與車架間裝有穩(wěn)定油缸、鉸接式裝載機(jī)在轉(zhuǎn)向時均會使變速箱與驅(qū)動橋之間的相對位置和它們的輸出、輸出入軸之間的夾角不斷發(fā)生變化。 由于參考車型軸距為 米，故選取如圖 b 的傳動方案。 當(dāng)傳動軸長度確定后，其斷面尺寸必須保證有足夠的強(qiáng)度，并能承受相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速。由于重力的大小和方向是不變的，而離心力的大小與方向是改變的，故使傳動軸的彎曲力（垂直力與離心力的向量和）也周期性的變化著，從而傳動軸的撓度也隨時在變化。設(shè)傳動軸轉(zhuǎn)速為)/( srad? 。如為閉式傳動軸，可按兩端