【正文】 middle supporting is posed. The universal joint energy conservation realization changes the angle power transmission。 Universal Joint。 1 概 述 2 研究汽車(chē)萬(wàn)向傳動(dòng)軸的目的和意義 3 研究汽車(chē)萬(wàn)向傳動(dòng)軸的目的 3 萬(wàn)向傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及基本要求 7 汽車(chē)傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)方案概述 7 萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)型式 10 傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)方案 12 本章小結(jié) 15 傳動(dòng)軸計(jì)算載荷的確定 24 十字軸萬(wàn)向節(jié) 的設(shè)計(jì)及校核 27 萬(wàn)向節(jié)叉的設(shè)計(jì)及校核 41 本章小結(jié) 43 參考文獻(xiàn) 49 1 第 1 章 緒 論 概述 萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)用于在不同軸心的兩軸間甚至在工作過(guò)程中相對(duì)位置不斷變化的兩軸間傳遞動(dòng)力。5~3 。20~15 ，對(duì)于短軸距的 44 越野汽車(chē)，最大可達(dá) 176。42~32 。 本課題使用 CAD、 Pro/E、 ANSYS 技術(shù)對(duì)萬(wàn)向傳動(dòng)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)與制造的一體化，具有明顯的優(yōu)越性。 2 汽車(chē)傳動(dòng)軸的國(guó)內(nèi)外 研究 現(xiàn)狀 萬(wàn)向傳動(dòng)軸在汽車(chē)上的應(yīng)用比較廣泛。其中十字軸式萬(wàn)向節(jié)是目前在汽車(chē)上應(yīng)用最廣泛的；雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)在越野車(chē)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)用增多；球籠式萬(wàn)向節(jié)在轎車(chē)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋得到廣泛應(yīng)用。這次課題設(shè)計(jì)中選的是目前汽車(chē)上應(yīng)用廣泛的十字軸萬(wàn)向節(jié)。有的汽車(chē)也采用擺動(dòng)式中間支承。隨著對(duì)環(huán)境問(wèn)題的益重視，在車(chē)輛及發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)中已普遍采用各種分析工具，采取各種有效措施，來(lái)改善和減少車(chē)輛的振動(dòng)和噪聲。 （ 4） 流場(chǎng)分析 是有限元方法在流體力學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。 對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)、結(jié)構(gòu)形狀參數(shù)進(jìn)行分析與優(yōu)化，可在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期對(duì)其剛度和強(qiáng)度有充分的認(rèn)識(shí)，使產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過(guò)程就可保證使用要求，縮短設(shè) 計(jì)試驗(yàn)周期，節(jié)省試驗(yàn)和生產(chǎn)費(fèi)用。汽車(chē)傳動(dòng)軸市場(chǎng)潛在需求與潛在機(jī)會(huì)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模具有非常大的擴(kuò)展空間，單個(gè)企業(yè)規(guī)模也會(huì)越來(lái)越大。而傳動(dòng)軸及萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)裝配不良將產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，因此該總成設(shè)計(jì)是汽車(chē)設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)之一。在縮短了設(shè)計(jì)周期的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，系列化，提高了加工效率及加工質(zhì)量，有利于提高企業(yè)自身應(yīng)變能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，給企業(yè)帶來(lái)綜合效率。主要用于工作過(guò)程中相對(duì)位置不斷改變的兩根軸間傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 傳動(dòng)軸是一個(gè)高轉(zhuǎn)速、少支承的旋轉(zhuǎn)體，因斷改變的兩根軸間 傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 6 6 驅(qū)動(dòng)形式的汽車(chē)不僅有中間傳動(dòng)軸、主傳動(dòng)軸和中、后橋傳動(dòng)軸，而且還有前橋驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸。因 此，一組傳動(dòng)軸是配套出廠的，在使用中就應(yīng)特別 注意。 ，使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，維修容易等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中避免振動(dòng)，傳動(dòng)動(dòng)軸斷裂，十字軸折斷，及滾針軸承過(guò)早損壞等問(wèn)題。 7 第 2 章 汽車(chē)傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu) 方案分析與選擇 汽車(chē)傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)方案概述 萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)型式 汽車(chē)后驅(qū)動(dòng)橋的萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置通常稱(chēng)為汽車(chē)的萬(wàn)向傳動(dòng)軸或簡(jiǎn)稱(chēng)為傳動(dòng)軸，它由萬(wàn)向節(jié)、軸管及其伸縮花鍵等組成。當(dāng)承受轉(zhuǎn)矩的花鍵在伸縮時(shí)，產(chǎn)生軸向摩擦力為 aF 。可減小摩擦阻力及磨損。花鍵齒與鍵槽應(yīng)按對(duì)應(yīng)標(biāo)記裝配 ，以免破壞傳動(dòng)軸總成的動(dòng)平衡。它安裝在車(chē)架橫梁或車(chē)身底架上，應(yīng)能補(bǔ)償傳動(dòng)軸的安裝誤差及適應(yīng)行駛中由于彈性懸置的發(fā)動(dòng)機(jī)的竄動(dòng)和車(chē)架變形引起的位移，而其軸承應(yīng)不受或少受由此產(chǎn)生的附加載荷。擺臂式中間支承的擺臂用于適應(yīng)中間傳動(dòng)軸軸線在縱向平面內(nèi)的位置變化 如圖 。 普通十字 軸 萬(wàn)向節(jié) 普通十字軸萬(wàn)向節(jié)如圖 所示，由兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)叉及聯(lián)接它們的十字軸、滾針軸承及訥封等組成。為了提高其使用壽命。 軸蕊中的滾針直徑的差值應(yīng)控制在 以?xún)?nèi)，否則會(huì)加重載荷在滾針間的分配不均勻性。為防止十字軸軸向竄動(dòng)及避免摩擦發(fā)熱，有的在十字軸軸端和 軸承碗之間加裝端面滾針軸承。不宜過(guò)大．當(dāng) α 由 176。5 的兩軸間傳遞轉(zhuǎn)矩。考慮到用到這些地方的撓性萬(wàn)向節(jié)常要在掛直接檔時(shí)的高轉(zhuǎn)速 下工作，為保證傳動(dòng)軸總成的平衡精度，則必須使萬(wàn)向節(jié)兩側(cè)的軸線對(duì)中。 等速萬(wàn)向節(jié)的 “等角速 ”工作原理，可以一對(duì)大 小相同的圓錐齒輪傳動(dòng)為例來(lái) 說(shuō)明。其常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)型式有球籠式、球叉式、雙聯(lián)式、凸塊式和三銷(xiāo)式等。 14 第 3 章 萬(wàn)向傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 汽車(chē)的 主要 技術(shù) 參數(shù) 根據(jù)任務(wù)書(shū)所提 供的 設(shè)計(jì)參數(shù) 如表 所示。 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 1,300m a x =?= de kmNT ， ]2/)[(1)]1[( 0 =+=+kk ，1i =， %%99%96ηηη === 離變 ， n =1， 2G = = ， 16 39。通常，萬(wàn)向傳動(dòng)軸由中間部分和端部組成。 電焊鋼管參數(shù)應(yīng)按冶金部標(biāo)準(zhǔn) 摘自 YB24263 選取 如表 32 所示 。 傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速與其長(zhǎng)度及斷面尺寸等有關(guān)。設(shè)軸的質(zhì)量 m 集中于 O點(diǎn) ，且 O 點(diǎn)偏離旋轉(zhuǎn)軸線的量為 e ，當(dāng)軸以角速度 W 旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生的離心力為 F )(2 yemWF += () 式中 ： y —軸在其離心力作用下產(chǎn)生的撓度。 18 將上述 mjc 及、 的表達(dá)式代人式 (),令 30/π cc nW = 則得傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速 min)/(rnc 為 2 L dDnc += （ ） 圖 傳動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速 計(jì)算用簡(jiǎn)圖 (a)兩端為剛性球鉸支承； (b)前端與加長(zhǎng)的變速器相連； (c)帶有彈性中間支承的雙傳動(dòng)軸傳動(dòng) 因?yàn)? 05max iinrUga = () hkmU a / a x = ， ,1,3 9 3 2 05 === iimr g 所以 m in/ rn = 19 當(dāng) 176。100 1 ==== 由于傳動(dòng)軸動(dòng)平衡的誤差、伸縮花鍵聯(lián)接的間隙以及支承的非剛性等，傳動(dòng)軸的實(shí)際臨界轉(zhuǎn)速要低于按上式計(jì)算的值。 萬(wàn)向傳動(dòng)軸的斷面尺寸除應(yīng)滿足臨界轉(zhuǎn)速的要求外，還應(yīng)保證有足夠的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。 傳動(dòng)軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度為： M p aM p adD TD cc cc 300][ )(π 16τ c44 1 =≤== τ 因?yàn)?cτ 的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度符合 cτ 的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度許用最大值，所以 本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)軸滿足扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的要求。 由于矩形花鍵聯(lián)接傳動(dòng)具有 接觸 面積大、承載能力高、定心性能和導(dǎo)向性能好，鍵槽淺、應(yīng)力集中小，對(duì)軸和轂的強(qiáng)度削弱小，同時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，因此，常應(yīng)用于傳遞較大的轉(zhuǎn)矩和定心精度要求高的靜聯(lián)接和動(dòng) 聯(lián)接。保證傳動(dòng)軸運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠。對(duì)于花鍵軸： D取花鍵的內(nèi)徑，且其許用應(yīng)力一般按安全系數(shù)為 2～ 3 確定。 將已知數(shù) 據(jù) 代入 ()得： ≤= Mpaj Mpaj 50~25][ =σ 因此花鍵的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)的要求。當(dāng)傳動(dòng)系的橫向振動(dòng)固有頻率一定時(shí)，傳動(dòng)軸的這種支承系統(tǒng)會(huì)使其振動(dòng)特性有明顯的改變。當(dāng)傳動(dòng)系的橫向振動(dòng)固有頻率一定時(shí)，傳動(dòng)軸的這種支承系統(tǒng)會(huì)使其振動(dòng)特性有明顯的改變。提高變速器加長(zhǎng)部分的剛 度則可使系統(tǒng)避開(kāi)在這一頻率下的共振。其中一個(gè)最低的固有頻率與中間支承有關(guān)。 (a) 初始位置 176。這時(shí) 22 at FFQ 及、 均達(dá)最大值： 26 αααt an)2/()c o s2()c o s2/(1m a x11m a x21m a xRTFRTFRTQat=== （ ） 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 1T 取在發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩下且變速器處于 Ι 檔是的轉(zhuǎn)矩和滿載是的驅(qū)動(dòng)車(chē)輪最大附著力矩（ ?? ）的換算轉(zhuǎn)矩兩者中的較小值。=4α ， mmR 39? 。 根據(jù) HGC1050 貨車(chē)的載重質(zhì)量為 ，因此初選滾針軸承型號(hào)為 20/22NKI , mmsmmdmmd 10,4,22 21 === 。 27 圖 十字軸及萬(wàn)向節(jié)叉的計(jì)算用圖 (a) 十字軸； (b) 萬(wàn)向節(jié)叉 十字軸的彎曲應(yīng)力應(yīng)不大于 MPa350~250 ；剪切應(yīng)力應(yīng)不大于 MPa120~80 ，由鋼 Cr20 或 20CrMnTi CrMnTi20 ， ACrNi312 等低碳合金鋼制造，經(jīng) 滲碳淬火處理，表面硬度 65~58HRC 。合適的間隙為 ~ ，滾針軸承的周向總間隙以 ~ 為好。 因此 M p aM p alFdd jnj 3 2 0 0~3 0 0 0][ 9 1 0)11(2 7 2 21 =≤=+= σσ 滾針軸承的許用載荷檢驗(yàn)按下式進(jìn)行： 3 1m a x αt a n79][ gt inZ dlQ = （ ） 式中 ： Z ——滾針數(shù)， 26?Z ； ld, ——滾針的直徑和工作長(zhǎng)度， mm ； tn ——發(fā)動(dòng)機(jī)在最大轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速， min/2020 rnt ? ； 1gi ——自發(fā)動(dòng)機(jī)至萬(wàn)向節(jié)間的變速機(jī)構(gòu)的低檔傳動(dòng)比， =gi ； ? ——萬(wàn)向節(jié)工作夾角，