【文章內(nèi)容簡介】 ） 解得： 232??mLEIcemy?? （ ） 式中： e— 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。這時： 300 602 mLcE In kh ?? ?? （ ） 對于直徑為 D 的實心軸，由力學(xué)得知 644DI ?? ， LDm ??42? （ ） 式中： ? — 傳動軸材料單位體積重量。 由此，對于兩端自由支承（開式傳動軸），且載荷沿軸長平均分布的軸，其臨界 10 轉(zhuǎn)速為： 280 LDnk ?? r/min （ ） 對于兩端有固定支承的軸（軸封閉于傳動軸套管中 的閉式傳動軸），則： 280 LDn k ??r/min （ ） 對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 均用同樣的長度單位（毫米）。對于絕大多數(shù)開式傳動軸，可按兩端自由支承的軸來計算，工作長度 L 可取兩萬向節(jié)中心間距離。如為閉式傳動軸，可按兩端固定支承的軸承計算，工作長度 L 可取兩軸承中心間距離。 從上面公式可以看出：當(dāng)傳動軸外徑相同時，空心軸的臨界轉(zhuǎn)速比實心的要高。這就是為什么傳動軸廣泛采用空心軸的原因之一。同時還可看出當(dāng) L 增加， 0kn 下 降，為了提高 0kn 可縮短傳動軸長度，增大軸管內(nèi)外徑。所以當(dāng) 1500?L mm 時，常采用中間支承。當(dāng)傳動軸外徑相同時，空心軸的臨界轉(zhuǎn)速比實心的要高。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縫鋼管；作軸管的鋼板厚度一般取 ～ ；對每根傳動軸總成應(yīng)進行動平衡檢驗，保證不平衡度在規(guī)定范圍以內(nèi)，如果不合格應(yīng)進行校正（貼焊平衡塊）并使偏心振擺也在公差以內(nèi)。 11 在確定 傳動軸截面尺寸時，一定要使傳動軸的實際最大轉(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)傳動軸質(zhì)量不平衡或花鍵連接處磨損出間隙后，傳動軸就能在低于臨界轉(zhuǎn)速下發(fā)生破壞。 表 為某載重汽車的實驗數(shù)據(jù)， vn 表示傳動軸破壞轉(zhuǎn)速。 傳動軸總成應(yīng)進行動平衡試驗，其不平衡度為：對轎車及輕型客、貨車，3000~6000r/min 時不大于 1~2Nmm；對 5t 以上的貨車，在 1000~4000r/min 時不大于10Nmm。十字軸端面磨損會使其軸向間隙及竄動增大而影響動平衡，因此應(yīng)嚴格控制該間隙或采用彈性蓋板，有的可加裝端面滾針軸承，傳動軸總成的徑向全跳動動應(yīng)不大 ~。由公式 可以確定傳動軸總成的最大可能長度，如果它小 于汽車總布置所要求的傳動軸尺寸，則需在變速器和后驅(qū)動橋之間安置兩根萬向傳動軸，且在它們的聯(lián)接處（在前傳動軸后端）需設(shè)置固定在車架車身上的中間支承。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。 表 某載重汽車傳動軸的破壞轉(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 ） 傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速 本設(shè)計傳動 方式為開式、兩軸，三個萬向節(jié)帶中間支承形式。 解放牌 CA1140 重型 載貨汽車主要技參數(shù)見附錄。 由安全系數(shù)maxnnk ko? ，得計算臨界轉(zhuǎn) maxknnko ? ，取 k=，轉(zhuǎn)速 maxn 為對應(yīng) 12 于車輛最大行駛速度時，傳動軸的轉(zhuǎn)速 5m axm ax ke inn ?? 式中： maxen — 發(fā)動機最大功率時的轉(zhuǎn)速 2600max ?en r/min； 5ki — 變速器最高檔傳動比 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 傳動軸管內(nèi)外徑確定 選取主傳動軸進行計算：電焊管參數(shù)應(yīng)按冶金部標準 YB24263 選取。表 給出外徑 D=60~95mm的標準參數(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 由于傳動軸為開式，兩端自由支承所以臨界轉(zhuǎn)速按公式 計算。設(shè)主傳動軸外徑為 2cD ，內(nèi)徑為 2cd ，傳動軸管厚度為 B。初選傳動軸管外徑 95?cD mm，厚度2?B mm，則 914952 ????? BDd cc mm 將 4000?kon r/min，主傳動軸長度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)計算主傳動軸符合臨界轉(zhuǎn)速設(shè)計要求。 傳動軸扭矩強度校核 在按臨界轉(zhuǎn)速 0kn 初選軸管斷面尺寸以后，還需要進行扭轉(zhuǎn)強度驗算，由于傳動軸夾角 α 引起的附加扭矩和彎矩很小，所以為了計算簡單，將不考慮由于夾角 α 而引起的附加扭矩和彎矩，只按純扭矩計算其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。傳動軸 的最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ? (MPa)可按下式計算： WT?? （ ） 式中： T — 傳動軸的計算扭矩， Nmm； 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 傳動軸計算扭計算公式如下 : n iTkT ed ?1max? （ ） 式中： maxeT — 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 (Nmm)， 3m ax 10608 ??eT Nmm； n — 計算 驅(qū)動橋數(shù)， CA1140 為后橋驅(qū)動車輛，所以取 1?n ； 1i — 變速器一擋傳動比， CA1140 裝配的變速器一擋傳動比 ?i ； ?— 發(fā)動機到萬向傳動軸之間的傳動效率，取 ?? ； 14 dk — 猛接離合器所產(chǎn)生的動載系數(shù)，液力自動變速器 1?dk ，具有手動操縱 機械變速器的高性能賽車 3?dk ，性能系數(shù) 0?jf 的汽車： 1?dk ， 0?jf 的汽車： 2?dk 或由經(jīng)驗選定。 性能系數(shù) jf 計算由下式計算： ???????? ??m a x1 9 0 01eaj T gmf 當(dāng) m ax ?eaT gm 時 0?jf 當(dāng) m ax ?eaT gm 時 式中： am — 汽車滿載質(zhì)量（若有掛車，則要加上掛車質(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 將傳動軸計算扭矩 3987400?T Nmm，傳動軸管外徑 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)計算主傳動軸軸管符合設(shè)計要求，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。 連接花鍵的設(shè)計 主傳動軸滑動花鍵的設(shè)計 15 汽車行 駛過程中，變速器與驅(qū)動橋的相對位置經(jīng)常變化。為避免運動干涉，傳動軸中設(shè)有由滑動叉和矩形或漸開線花鍵軸組成的滑動花鍵來以實現(xiàn)傳動軸長度的變化。滑動花鍵有矩形花鍵和漸開線花鍵兩種形式。本設(shè)計選矩形花鍵，用于補償由于汽車行駛時傳動軸兩端萬向節(jié)之間的長度變化。為減小滑動花鍵的軸向滑動阻力及磨損，有時對花鍵齒進行磷化處理或噴涂尼龍層，外層設(shè)有防塵罩，間隙小一些，以免引起傳動軸的振動。有的則是在花鍵槽中放入滾針、滾柱或滾珠等滾動元件，以滾動摩擦代替滑動摩擦，從而提高傳動效率?；ㄦI齒與鍵槽按對應(yīng)標記裝配，以保持傳動軸總成 的動平衡。動平衡的不平衡度由電焊在軸管外的平衡片補償。裝車時傳動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 萬向傳動軸 — 花鍵軸結(jié)構(gòu)簡圖 1蓋子； 2蓋板； 3蓋墊； 4萬向節(jié)叉； 5加油嘴； 6花鍵套； 7滑動花鍵槽； 8油封； 9油封蓋； 10傳動軸管 其主要參數(shù)可按照《機械設(shè)計手冊》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：由于汽車上所用的花鍵要求可以沿軸向滑動，所以選 A 型花鍵。表 給出了部分矩形內(nèi)花鍵長度： 根據(jù)表 所給出的長度，初選花鍵長度 95?l mm，花鍵軸孔長度 185?L mm。 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)花鍵長度系列 (摘自 GB/T 100811988) （ mm） 花鍵小徑 d 36～ 52 花鍵長度 l 或 21 ll ? 22～ 120 孔的最大長度 L 200 花鍵長度 l 或 21 ll ? 系列 10,12,15,18,22,25,28,30,32,