【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ） 解得： 232??mLEIcemy?? （ ） 式中： e— 初撓度； y— 附加撓度； ω— 傳動(dòng)軸角速度 。 當(dāng) 23 ?mLEIc ?時(shí)，軸的撓度 y 趨于無(wú)窮大，即若軸以與此相應(yīng)的角速度 0h? 旋轉(zhuǎn)時(shí)必將折斷。這時(shí)： 300 602 mLcE In kh ?? ?? （ ） 對(duì)于直徑為 D 的實(shí)心軸，由力學(xué)得知 644DI ?? ， LDm ??42? （ ） 式中： ? — 傳動(dòng)軸材料單位體積重量。 由此，對(duì)于兩端自由支承（開(kāi)式傳動(dòng)軸），且載荷沿軸長(zhǎng)平均分布的軸，其臨界 10 轉(zhuǎn)速為： 280 LDnk ?? r/min （ ） 對(duì)于兩端有固定支承的軸（軸封閉于傳動(dòng)軸套管中 的閉式傳動(dòng)軸），則： 280 LDn k ??r/min （ ） 對(duì)于大量采用的空心軸，若其剖面外徑 D，內(nèi)徑為 d，則： ))((64)(64 222244 dDdDdDI ????? ?? LdDm ?? )(4 22 ?? 于是兩端自由支承的軸： 22280 L dDn k ???r/min （ ） 對(duì)兩端固定支承的軸，則： 22280 L dDn k ???r/min （ ） 以上各式中 D、 d、 L 均用同樣的長(zhǎng)度單位（毫米）。對(duì)于絕大多數(shù)開(kāi)式傳動(dòng)軸，可按兩端自由支承的軸來(lái)計(jì)算，工作長(zhǎng)度 L 可取兩萬(wàn)向節(jié)中心間距離。如為閉式傳動(dòng)軸，可按兩端固定支承的軸承計(jì)算，工作長(zhǎng)度 L 可取兩軸承中心間距離。 從上面公式可以看出：當(dāng)傳動(dòng)軸外徑相同時(shí)，空心軸的臨界轉(zhuǎn)速比實(shí)心的要高。這就是為什么傳動(dòng)軸廣泛采用空心軸的原因之一。同時(shí)還可看出當(dāng) L 增加， 0kn 下 降，為了提高 0kn 可縮短傳動(dòng)軸長(zhǎng)度，增大軸管內(nèi)外徑。所以當(dāng) 1500?L mm 時(shí)，常采用中間支承。當(dāng)傳動(dòng)軸外徑相同時(shí)，空心軸的臨界轉(zhuǎn)速比實(shí)心的要高。為了提高 0kn 在制造方面采取的主要措施是；用質(zhì)量分面比較均勻的焊接鋼管代替無(wú)縫鋼管；作軸管的鋼板厚度一般取 ～ ；對(duì)每根傳動(dòng)軸總成應(yīng)進(jìn)行動(dòng)平衡檢驗(yàn)，保證不平衡度在規(guī)定范圍以內(nèi)，如果不合格應(yīng)進(jìn)行校正（貼焊平衡塊）并使偏心振擺也在公差以內(nèi)。 11 在確定 傳動(dòng)軸截面尺寸時(shí)，一定要使傳動(dòng)軸的實(shí)際最大轉(zhuǎn)速小于其臨界轉(zhuǎn)速，其安全系數(shù) k 應(yīng)在以下范圍內(nèi)。 ~m a x ?? nnk ko （ ） 式中： maxn — 為對(duì)應(yīng)于車(chē)輛最大行駛速度時(shí)，傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速。 如果傳動(dòng)軸的動(dòng)平衡很好，而且花鍵連接制造精度很高，此時(shí)臨界轉(zhuǎn)速的安全系數(shù)，可取較小值。 當(dāng)傳動(dòng)軸質(zhì)量不平衡或花鍵連接處磨損出間隙后，傳動(dòng)軸就能在低于臨界轉(zhuǎn)速下發(fā)生破壞。 表 為某載重汽車(chē)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， vn 表示傳動(dòng)軸破壞轉(zhuǎn)速。 傳動(dòng)軸總成應(yīng)進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，其不平衡度為：對(duì)轎車(chē)及輕型客、貨車(chē)，3000~6000r/min 時(shí)不大于 1~2Nmm；對(duì) 5t 以上的貨車(chē)，在 1000~4000r/min 時(shí)不大于10Nmm。十字軸端面磨損會(huì)使其軸向間隙及竄動(dòng)增大而影響動(dòng)平衡，因此應(yīng)嚴(yán)格控制該間隙或采用彈性蓋板，有的可加裝端面滾針軸承，傳動(dòng)軸總成的徑向全跳動(dòng)動(dòng)應(yīng)不大 ~。由公式 可以確定傳動(dòng)軸總成的最大可能長(zhǎng)度，如果它小 于汽車(chē)總布置所要求的傳動(dòng)軸尺寸，則需在變速器和后驅(qū)動(dòng)橋之間安置兩根萬(wàn)向傳動(dòng)軸，且在它們的聯(lián)接處（在前傳動(dòng)軸后端）需設(shè)置固定在車(chē)架車(chē)身上的中間支承。在某些轎車(chē)上，為了縮短傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度而采用加長(zhǎng)的變速器。 表 某載重汽車(chē)傳動(dòng)軸的破壞轉(zhuǎn)速與行駛里程的關(guān)系 行駛里程（ km） 0 17000 100000 在重心平面上的振擺（ mm） 破壞轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速之比 （ 0/ kv nn ） 傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速 本設(shè)計(jì)傳動(dòng) 方式為開(kāi)式、兩軸，三個(gè)萬(wàn)向節(jié)帶中間支承形式。 解放牌 CA1140 重型 載貨汽車(chē)主要技參數(shù)見(jiàn)附錄。 由安全系數(shù)maxnnk ko? ，得計(jì)算臨界轉(zhuǎn) maxknnko ? ，取 k=，轉(zhuǎn)速 maxn 為對(duì)應(yīng) 12 于車(chē)輛最大行駛速度時(shí)，傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速 5m axm ax ke inn ?? 式中： maxen — 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速 2600max ?en r/min； 5ki — 變速器最高檔傳動(dòng)比 15?ki ；則：2 6 0 012 6 0 05m a xm a x ????? ke inn r/min。 將 2600max ?n r/min 代入 maxknnko? 得： 3 9 0 02 6 0 a x ???? knn ko r/min 取 4000?kon r/min 傳動(dòng)軸管內(nèi)外徑確定 選取主傳動(dòng)軸進(jìn)行計(jì)算：電焊管參數(shù)應(yīng)按冶金部標(biāo)準(zhǔn) YB24263 選取。表 給出外徑 D=60~95mm的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值。 表 60～ 95mm電焊鋼管 YB24263 （ mm） 外徑（ mm） 鋼管厚度（ mm） 60 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 70 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 75 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 83 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 89 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 95 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 13 由于傳動(dòng)軸為開(kāi)式，兩端自由支承所以臨界轉(zhuǎn)速按公式 計(jì)算。設(shè)主傳動(dòng)軸外徑為 2cD ，內(nèi)徑為 2cd ，傳動(dòng)軸管厚度為 B。初選傳動(dòng)軸管外徑 95?cD mm，厚度2?B mm，則 914952 ????? BDd cc mm 將 4000?kon r/min，主傳動(dòng)軸長(zhǎng)度1400?cL mm，外徑 95?cD mm，內(nèi)徑 91?cd mm代入 得： m i n/8 0 5 41 4 0 0 2 2282 2280 rL dDnccck ???????? 經(jīng)計(jì)算主傳動(dòng)軸符合臨界轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)要求。 傳動(dòng)軸扭矩強(qiáng)度校核 在按臨界轉(zhuǎn)速 0kn 初選軸管斷面尺寸以后，還需要進(jìn)行扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度驗(yàn)算，由于傳動(dòng)軸夾角 α 引起的附加扭矩和彎矩很小，所以為了計(jì)算簡(jiǎn)單，將不考慮由于夾角 α 而引起的附加扭矩和彎矩，只按純扭矩計(jì)算其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。傳動(dòng)軸 的最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ? (MPa)可按下式計(jì)算： WT?? （ ） 式中： T — 傳動(dòng)軸的計(jì)算扭矩， Nmm； W— 抗扭斷面模量，對(duì)空心軸 )(16 44 D dDW ?? ? 。 將 W 代入上式，則傳動(dòng)軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度應(yīng)滿足以下要求： ][)( 16 44 ??? ???cc dDDT （ ） 式中： ][? — 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力， 300][ ?? MPa 傳動(dòng)軸計(jì)算扭計(jì)算公式如下 : n iTkT ed ?1max? （ ） 式中： maxeT — 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 (Nmm)， 3m ax 10608 ??eT Nmm； n — 計(jì)算 驅(qū)動(dòng)橋數(shù)， CA1140 為后橋驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，所以取 1?n ； 1i — 變速器一擋傳動(dòng)比， CA1140 裝配的變速器一擋傳動(dòng)比 ?i ； ?— 發(fā)動(dòng)機(jī)到萬(wàn)向傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)效率，取 ?? ； 14 dk — 猛接離合器所產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)，液力自動(dòng)變速器 1?dk ，具有手動(dòng)操縱 機(jī)械變速器的高性能賽車(chē) 3?dk ，性能系數(shù) 0?jf 的汽車(chē)： 1?dk ， 0?jf 的汽車(chē)： 2?dk 或由經(jīng)驗(yàn)選定。 性能系數(shù) jf 計(jì)算由下式計(jì)算： ???????? ??m a x1 9 0 01eaj T gmf 當(dāng) m ax ?eaT gm 時(shí) 0?jf 當(dāng) m ax ?eaT gm 時(shí) 式中： am — 汽車(chē)滿載質(zhì)量（若有掛車(chē)，則要加上掛車(chē)質(zhì)量）， kg； maxeT 由 CA1140 技術(shù)參數(shù)查得： 14100?am Kg， 608max?eT Nm。代入 eaT gm得： 0 8 4 1 0 01 9 9 m a x ????e aT gm ， 0?jf ，取 1?dk 。 將 3m ax 10608 ??eT Nmm、 1?n 、 ?i 、 ?? 、 1?dk 代入公式 得： ?????? 1 8 0 811m a xn iTkT ed ? 3987400Nmm 將傳動(dòng)軸計(jì)算扭矩 3987400?T Nmm，傳動(dòng)軸管外徑 95?cD mm，內(nèi)徑91?cd mm 代入公式 得： 9)9195( 39 87 40 09516)( 16 4444 ???????ccc dD TD?? MPa ][?? 經(jīng)計(jì)算主傳動(dòng)軸軸管符合設(shè)計(jì)要求，能保證在各種工況下有效的傳遞轉(zhuǎn)矩。 由于中間傳動(dòng)軸比主傳動(dòng)軸短，所以主傳動(dòng)軸軸管的外徑和管壁厚度同樣適用于中間傳動(dòng)軸。 連接花鍵的設(shè)計(jì) 主傳動(dòng)軸滑動(dòng)花鍵的設(shè)計(jì) 15 汽車(chē)行 駛過(guò)程中，變速器與驅(qū)動(dòng)橋的相對(duì)位置經(jīng)常變化。為避免運(yùn)動(dòng)干涉，傳動(dòng)軸中設(shè)有由滑動(dòng)叉和矩形或漸開(kāi)線花鍵軸組成的滑動(dòng)花鍵來(lái)以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸長(zhǎng)度的變化?；瑒?dòng)花鍵有矩形花鍵和漸開(kāi)線花鍵兩種形式。本設(shè)計(jì)選矩形花鍵，用于補(bǔ)償由于汽車(chē)行駛時(shí)傳動(dòng)軸兩端萬(wàn)向節(jié)之間的長(zhǎng)度變化。為減小滑動(dòng)花鍵的軸向滑動(dòng)阻力及磨損，有時(shí)對(duì)花鍵齒進(jìn)行磷化處理或噴涂尼龍層，外層設(shè)有防塵罩，間隙小一些，以免引起傳動(dòng)軸的振動(dòng)。有的則是在花鍵槽中放入滾針、滾柱或滾珠等滾動(dòng)元件，以滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦，從而提高傳動(dòng)效率?；ㄦI齒與鍵槽按對(duì)應(yīng)標(biāo)記裝配，以保持傳動(dòng)軸總成 的動(dòng)平衡。動(dòng)平衡的不平衡度由電焊在軸管外的平衡片補(bǔ)償。裝車(chē)時(shí)傳動(dòng)軸的伸縮花鍵一端應(yīng)靠近變速器，減小其軸向阻力和磨損。其結(jié)構(gòu)圖如圖 所示 : 圖 萬(wàn)向傳動(dòng)軸 — 花鍵軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1蓋子； 2蓋板； 3蓋墊； 4萬(wàn)向節(jié)叉； 5加油嘴； 6花鍵套； 7滑動(dòng)花鍵槽； 8油封； 9油封蓋； 10傳動(dòng)軸管 其主要參數(shù)可按照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取。下表 給出了部分系列花鍵的基本尺寸：初選花鍵斷面基本尺寸 NdDB 為 1662726。 矩形花鍵主要有下圖 所示四種形 式：由于汽車(chē)上所用的花鍵要求可以沿軸向滑動(dòng)，所以選 A 型花鍵。表 給出了部分矩形內(nèi)花鍵長(zhǎng)度： 根據(jù)表 所給出的長(zhǎng)度，初選花鍵長(zhǎng)度 95?l mm，花鍵軸孔長(zhǎng)度 185?L mm。 在選定花鍵尺寸后，還應(yīng)對(duì)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。 16 表 矩形花鍵基本尺寸系列 （ 摘自 GB/T 11442020） （ mm） 規(guī)格 N D d N 鍵數(shù) N 大徑 D 小徑 d 鍵寬 N 10 103 93 14 10 102 92 14 10 113 103 16 112 102 16 10 125 113 18 125 112 18 10 140 125 20 140 125 20 10 160 145 22 160 145 22 16 50 43 5 16 50 43 5 16 60 53 5 60 52 5 16 73 63 6 72 62 6 16 83 73 7 82 72 7 注：表中 N鍵齒數(shù)； D花鍵大徑； d花鍵小徑； B鍵寬； 表 矩形內(nèi)花鍵長(zhǎng)度系列 (摘自 GB/T 100811988) （ mm） 花鍵小徑 d 36～ 52 花鍵長(zhǎng)度 l 或 21 ll ? 22～ 120 孔的最大長(zhǎng)度 L 200 花鍵長(zhǎng)度 l 或 21 ll ? 系列 10,12,15,18,22,25,28,30,32,