【文章內(nèi)容簡介】 性能系數(shù) 的汽車：，的汽車：或由經(jīng)驗(yàn)選定。性能系數(shù)計(jì)算由下式計(jì)算： 當(dāng)時 當(dāng)時式中：—汽車滿載質(zhì)量（若有掛車，則要加上掛車質(zhì)量），kg；由CA1041技術(shù)參數(shù)查得：Kg，Nm。代入得：，取。將Nmm、：Nmm將傳動軸計(jì)算扭矩Nmm，傳動軸管外徑Nmm，內(nèi)徑N：MPa 經(jīng)計(jì)算主傳動軸軸管符合設(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。 主傳動軸滑動花鍵的設(shè)計(jì)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(yùn)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(shí)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(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]。：初選花鍵斷面基本尺寸NdDB 為846509。：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。：，初選花鍵長度mm，花鍵軸孔長度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(MPa)和作用在齒側(cè)的擠壓應(yīng)力(MPa)進(jìn)行校核。 矩形花鍵基本尺寸系列（摘自GB/T 11442001） （mm）小徑d輕系列規(guī)格NdDB輕系列r輕系列c2862326632832366368364074284246846846509528525810注：表中 N鍵齒數(shù)；D花鍵大徑；B鍵寬；r倒角；c倒角 矩形內(nèi)花鍵長度很系列(摘自GB/T 100811988) （mm）花鍵小徑d36～52花鍵長度或22～120孔的最大長度L200花鍵長度或系列10,12,15,18,22,25,28,30,32,36,38,42,45,48,50,56,60,63,71,75,80,85,90,95,100,110,120,130,140,160,180,200對于傳動軸上的花鍵軸，通常以底徑計(jì)算扭轉(zhuǎn)應(yīng)力(MPa)，的計(jì)算公式如下： （）式中：T—傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（Nmm）；d—花鍵軸的花鍵內(nèi)徑（mm）；—許用應(yīng)力，按安全系數(shù)確定，取，則：MPa；、：MPa 經(jīng)校核主傳動軸花鍵的齒根扭轉(zhuǎn)應(yīng)力符合設(shè)計(jì)要求。傳動軸花鍵的齒側(cè)擠壓應(yīng)力MPa計(jì)算公式如下： （） 矩形花鍵的主要形式 式中：T—傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（Nmm）；—花鍵轉(zhuǎn)矩分布不均勻系數(shù)，??；、—分別為花鍵外徑和內(nèi)徑（mm）；—花鍵的有效工作長度（mm）；N—花鍵齒數(shù)；—許用擠壓應(yīng)力(MPa)當(dāng)花鍵的齒而硬度大于35HRC時，滑動花鍵MPa。、mm、mm、mm、代入公式（）得：MPa 經(jīng)校核主傳動軸花鍵齒側(cè)擠壓應(yīng)力符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)傳遞轉(zhuǎn)矩的花鍵伸縮時，產(chǎn)生的軸向阻力為： （）式中：—傳動軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩，Nmm；r—滑動花鍵齒側(cè)工作表面的中徑，mm；f—摩因數(shù)，取：N為了減小滑動花鍵的軸向滑動阻力和磨損，有時對花鍵齒進(jìn)行磷化處理或噴涂尼龍層，有的則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。但這種結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高。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。傳動軸上的花鍵應(yīng)有潤滑及防塵措施，花鍵齒與鍵槽間隙不宜過大，且應(yīng)按對應(yīng)標(biāo)記裝配，以免裝錯而破壞傳動軸總成的動平衡[10]。 中間傳動軸花鍵的設(shè)計(jì) 由于所所設(shè)計(jì)的傳動軸為兩段，為中間傳動軸和主傳動軸，所以要考慮兩段軸的連接問題。通常將中間傳動軸加工出一段花鍵和一段螺紋，花鍵與中間傳動軸凸緣叉組成花鍵副，再用一個開槽螺母將凸緣叉軸向定位，防止凸緣叉軸向竄動；再將凸緣叉與萬向節(jié)叉相連實(shí)現(xiàn)動力的傳遞。 選取中間傳動軸花鍵鍵型為矩型花鍵，：初選花鍵小徑mm，大徑mm，鍵齒數(shù)N=8，鍵寬B=7mm。，取鍵長 mm。 選定花鍵尺寸后，對作用在花鍵軸上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力(MPa)和作用在齒側(cè)的擠壓應(yīng)力(MPa)進(jìn)行校核。對于傳動軸上的花鍵軸，通常以底徑計(jì)算其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力MPa，其許用應(yīng)力同上， MPa。的計(jì)算公式如下： （）將、：MPaMPa 經(jīng)校核中間傳動軸齒根扭轉(zhuǎn)應(yīng)力符合設(shè)計(jì)要求。中間傳動軸花鍵的齒側(cè)擠壓應(yīng)力MPa應(yīng)滿足： （）式中：T—傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（Nmm）；—花鍵轉(zhuǎn)矩分布不均勻系數(shù)，取；、—分別為花鍵外徑和內(nèi)徑（mm）；—花鍵的有效工作長度（mm）；N—花鍵齒數(shù)；—許用擠壓應(yīng)力當(dāng)花鍵的齒而硬度大于35HRC時，非滑動花鍵許用擠壓應(yīng)力 MPa，取MPa。、mm、mm、mm、代入公式（）得：MPa 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。 本章小結(jié)本章完成了對中間傳動軸、主傳動軸的設(shè)計(jì)。在給定了發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩、變速器低擋傳動比的情況下確定了中間傳動軸與主傳動軸的內(nèi)、外徑，保證發(fā)動機(jī)在各工況工作時傳動軸不發(fā)生共振行成傳動軸的折斷。在確定了傳動軸尺寸后對其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力進(jìn)行了校核，使傳動軸在各種工況以及沖載荷情況下不會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。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。本設(shè)計(jì)中選用了相對漸開線花鍵定心精度更高、加工更容易的矩型花鍵，這種形式提高了傳動軸高速轉(zhuǎn)動時的穩(wěn)定性，也減少了花鍵的磨擦從而提高了傳動軸整體的使用壽命。由于花鍵配合間隙小，減小了車輛行駛時的振動的噪聲，提高了駕駛舒適性。第3章 萬向節(jié)總成的設(shè)計(jì) 萬向節(jié)類型的選擇萬向節(jié)是轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)軸之間實(shí)現(xiàn)變角度傳遞動力的基本部件，按其在扭轉(zhuǎn)方向上是否有明顯的彈性，可分為撓性萬向節(jié)和剛性萬向節(jié)。剛性萬向節(jié)的動力是靠零件之間的鉸鏈?zhǔn)竭B接傳遞的；而撓性萬向節(jié)的動力則靠彈性零件傳遞的，且有一定的緩沖減振作用。剛性萬向節(jié)根據(jù)其運(yùn)動特點(diǎn)又可分為不等速萬向節(jié)、準(zhǔn)等速萬向節(jié)和等速萬向節(jié)和等速萬向節(jié)三種形式[11]。不等速萬向節(jié)是指萬向節(jié)連接的兩軸夾角大于零時，輸出軸和輸入軸之間以變化的瞬時角速度比傳遞運(yùn)動，但平均角速度相等的萬向節(jié)。準(zhǔn)等速萬向節(jié)是指在設(shè)計(jì)角度下以相等的瞬時角速度傳遞運(yùn)動，而在其他角度下以近似相等的瞬時角速度傳遞運(yùn)動的萬向節(jié)。輸出軸和輸入軸以始終相等的瞬時角速度傳遞運(yùn)動的萬向節(jié)，稱之為等速萬向節(jié)。： 萬向節(jié)剛性萬向節(jié)不等速萬向節(jié)十字軸式準(zhǔn)等速萬向節(jié) 雙聯(lián)式 凸塊式三銷軸式球面滾輪式樣等速萬向節(jié) 球叉式 球籠式 撓性萬向節(jié) 萬向節(jié)的分類由于十字軸式萬向節(jié)具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動可靠、效率高、且制造成本低，被廣泛應(yīng)用于各類汽車的傳動系統(tǒng)中。根據(jù)本設(shè)計(jì)適用的車型，選用十字軸式萬向節(jié)。 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。兩個萬向節(jié)叉上的孔分別松套在十字軸的兩對軸頸上。為了減少磨擦損失、提高效率、在十字軸軸頸和萬向節(jié)間有由滾針和套筒組成的滾針軸承。然后，將將套筒固定在萬向節(jié)叉上，以防止軸承在離心力作用下從萬向節(jié)叉內(nèi)脫出。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。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[12]。最普通的蓋板式軸承軸向定位結(jié)構(gòu)是用螺栓和蓋板將套筒固定在萬向節(jié)叉上，并用鎖片將螺栓鎖緊。它工作可靠，拆裝方便，但零件數(shù)目較多。有時將彈性蓋板點(diǎn)焊于軸承座底部，裝配后，彈性蓋板對軸承座底部有一定的預(yù)壓力，用來防止高速轉(zhuǎn)動時由于離心力作用，在十字軸端面與軸承座底之間出現(xiàn)間隙而引起十字軸軸向竄動，并避免了由于這種竄動所造成的傳動軸動平衡狀態(tài)的破壞。[13]卡環(huán)式又分為外卡式和內(nèi)卡式兩種。它們具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、零件少和質(zhì)量小的優(yōu)點(diǎn)。瓦蓋固定式結(jié)構(gòu)中的萬向節(jié)叉與十字軸頸配合的圓孔不是一個整體，而分成兩半，再用螺釘連接起來。這各結(jié)構(gòu)具有拆裝方便、使用可靠的優(yōu)點(diǎn)，但加工藝復(fù)雜。塑料環(huán)定位結(jié)構(gòu)是在軸承碗外圓和萬向節(jié)叉的軸承孔中部開一環(huán)形槽，當(dāng)滾針軸承動配合裝入萬向節(jié)叉到正確位置時，將塑料經(jīng)萬向節(jié)叉上的小孔壓注到環(huán)槽中，待萬向節(jié)叉上另一與環(huán)槽垂直的小孔有塑料溢出時，表明塑料己充滿環(huán)槽。這種結(jié)構(gòu)軸向定位可靠，十字軸軸向竄動小，但拆裝不方便。為了防止十字軸軸向竄動和發(fā)熱，保證在任何工況下，十字軸的端間隙始終為零，有的結(jié)構(gòu)在十字軸軸端與軸承碗之間加裝端面止推滾針或滾柱軸承。滾針軸承的潤滑和密封好壞直接影響十字軸萬向節(jié)的使用壽命。毛氈油封由于漏油多，防塵、防水效果差，加注潤滑油時，在個別滾針軸承中可能出現(xiàn)空氣阻塞而造成缺油，故應(yīng)用己越來越少。在結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的雙刃口復(fù)合油封中反裝的單刃口橡膠油封，用作徑向密封；另一雙刃口橡膠油封用作端面密封。當(dāng)向十字軸內(nèi)腔注入潤滑油時，陳油、磨損產(chǎn)物及多余的潤滑油便從橡膠油封內(nèi)圓表面與十字軸軸頸接觸處溢出，不需安裝安全閥，防塵、防水效果良好。在灰塵較多的條件下使用時，可顯著提高萬向節(jié)壽命。十字軸萬向節(jié)結(jié)構(gòu)簡單，強(qiáng)度高，耐久性好，傳動效率高，生產(chǎn)成本低；但所連接的兩軸夾角不宜過大。當(dāng)夾角由增至于時，萬向節(jié)中的滾針軸承壽命將下降到原來壽命的1/4。 萬向節(jié)的受力分析 單十字軸萬向節(jié)的受力分析當(dāng)十字軸萬向節(jié)的主、從動軸之間的夾角為α?xí)r，主、從動軸的角速度ωω2 之間存在如下關(guān)系： （）式中：—主動叉轉(zhuǎn)角，定義為萬向節(jié)主動叉所在平面與萬向節(jié)主、從動軸所在平面的夾角。由于是周期為2π的周期函數(shù)，所以也為同周期的周期函數(shù)。當(dāng)為0、π時，ω2達(dá)到最大值，；當(dāng)為、時，ω2達(dá)到最小值。因此，當(dāng)主動軸以等角速度轉(zhuǎn)動時快、時慢，此即為普通十字軸萬向節(jié)傳動的不等速性[15]。十字軸萬向節(jié)傳動的不等速性可用轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù)K來表示： （）如不計(jì)萬向節(jié)的磨擦損失，主、從動軸轉(zhuǎn)矩T1和T2與各自相應(yīng)的角速度有的關(guān)系，這樣有 （）顯然，當(dāng)ω1/ω2最小時，從動軸上的轉(zhuǎn)矩為最大值，；當(dāng)最大時，從動軸上的轉(zhuǎn)矩為最小值。當(dāng)T1與α一定時，T2在其最大值與最小值之間每一轉(zhuǎn)變化兩次。具有夾角α的十字軸萬向節(jié)，由于其主、從動叉軸上的轉(zhuǎn)矩T1 、T2作用在不同的平面上，因此僅在主動軸驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和從動軸反轉(zhuǎn)的作用下是不能平衡的。在不計(jì)萬向節(jié)慣性力矩時，主、從動叉軸上的轉(zhuǎn)矩T1 、T2和矢量互成一角度而不能自行封閉，此時在萬向節(jié)上必然還作用有另外的力矩。從萬向節(jié)叉與十字軸之間的約束關(guān)系分析可知，主動叉樹十字軸的作用力矩，除主動軸驅(qū)動轉(zhuǎn)矩T1之外，還有作用在主動叉平面的彎曲力矩 。同理，從動叉對十字軸也作用有從動軸反轉(zhuǎn)矩T2和作用在從動叉平面的彎曲力矩在這四個力矩的作用下，使十字軸萬向節(jié)得以平衡。當(dāng)主動叉在兩特殊位置時，附加彎曲力矩的大小及變化特點(diǎn)：當(dāng)主動叉處于和π位置時，（a）,由于T1作用在十字軸軸線平面上，故必為零，而T2的作用平面與十字軸不共面，必有存在，且矢量垂直于矢量T2，