【文章內(nèi)容簡介】 3為用于汽車變速箱與驅(qū)動橋之間的不同萬向傳動方案。 （ a） 單軸雙萬向節(jié)式 （ b） 兩軸三萬向節(jié)式 圖 33 傳動軸形式布置 9 如圖 a為常用的單軸雙萬向節(jié)傳動，如圖 b為連接距離較長且不宜于采用單軸雙萬向節(jié)傳動的連接。由于參考車型軸距為 米，故選取如圖 b 的傳動方案。 綜上可確定，解放 CA1041 輕型貨車的萬向傳動裝置設(shè)計為：三個十字軸式萬向節(jié)和兩個傳動軸。此時的傳動軸分段，因此需加中間支撐。 萬向傳動軸的計算載荷 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 10210 ??eT Nmm； N— 計算驅(qū)動橋數(shù)， CA1041 為后橋驅(qū)動車輛，所以取 1?n ； 1i — 變速器一擋傳動比， CA1041 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 ?? ； 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 ，具有手動操縱的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 xeaj T gmf 當 max ?eaT gm 時 0?jf 當 max ?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 CA1041 技術(shù)參數(shù)查得： 4060?am Kg， 210max ?eT Nm。代入 eaT gm 得： 10 m a x ????e aT gm ， 0?jf ，取 1?dk 。 將 3m ax 10210 ??eT Nmm、 1?n 、 ?i 、 ?? 、 1?dk 代入公式 得： 989 8601 a x ?????? n iTkT ed ? Nmm 傳動軸軸管形勢的選擇 當傳動軸長度確定后，其斷面尺寸必須保證有足夠的強度，并能承受相當?shù)霓D(zhuǎn)速。其許用的傳動軸轉(zhuǎn)速，不應(yīng)超過臨界轉(zhuǎn)速。所謂臨界轉(zhuǎn)速，即當某個長度為 L 的傳動軸，在兩支點中旋轉(zhuǎn)時，如圖 34 所示，由于軸自身的重力作用，使傳動軸中心（即質(zhì)量中心）相對軸線有一偏移量（初撓度） a，如果再考慮到軸與孔的間隙，傳動軸質(zhì)量的不均勻，則 a 將再增大。當此軸旋轉(zhuǎn)時，在質(zhì) 量中心必有離心力的作用，這個別離心力又將引起傳動軸的進一步彎曲，產(chǎn)生附加撓度y。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。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。當傳動軸的轉(zhuǎn)速接近于它的彎曲自然振動頻率時，即出現(xiàn)共振現(xiàn)象，振幅（撓度）急劇增加，致使傳動軸折斷，這一轉(zhuǎn)速即稱為傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速。 圖 34 萬向節(jié)傳動軸的彎曲振動 傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速與軸的直徑、長度和支承點數(shù)目有關(guān)。 設(shè)傳動軸轉(zhuǎn)速為)/( srad? 。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 這時離心力被與長度成正比的材料彈性力 p 所平衡，由材料力學得知： 11 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 ?? ? （ ） 232??mLEIcamy?? （ ） 式中： a— 初撓度； Y— 附加撓度； ω— 傳動軸角速度 當 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 mLc E In kh ?? ?? （ ） 對于直徑為 D 的實心軸，由力學得知 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，其臨界轉(zhuǎn)速為： 280 LDn k ?? （ ） 12 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 （ ） 從上面公式可以看出：當傳動軸外徑相同時，空心軸的臨界轉(zhuǎn)速比實心的要高。 因此本設(shè)計選用空心軸管 . 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)。 傳動軸鋼管尺寸的選擇 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。 13 表 60— 95mm 電焊鋼管 YB24263 （ mm） 外徑 鋼 管 厚 度 60 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 70 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 75 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 83 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 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 752 ?cD mm，厚度 ?B mm，則 70575222 ????? BDd cc mm 傳動軸的計算與強度校核 傳動軸的臨界速度校核 本設(shè)計傳動方式為開式、兩軸三萬向節(jié)帶中間支承形式。 解放牌 CA1041 載貨汽車主要技參數(shù)見 第二章原始數(shù)據(jù) 。 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)于車輛最大行駛速度時，傳動軸的轉(zhuǎn)速。 5maxmax ke inn ?? 式中： maxen — 發(fā)動機最大功率時的轉(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。 將 2533max ?n r/min 代入 maxknnko? 得： 7 9 92 5 3 a x ???? knn ko r/min 14 取 4000?kon r/min 主傳動軸長度 9702 ?cL mm， 752 ?cD mm， 702 ?cd mm代入 得： 12183970 2 2282 2280 ???????? L dDn k r/min 經(jīng)計算主傳動軸符合臨界轉(zhuǎn)速設(shè)計要求。 傳動軸扭轉(zhuǎn)強度計算與校核 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 ??? ??? dD DT （ ） 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 10210 ??eT Nmm； N— 計算驅(qū)動橋數(shù)， CA1041 為后橋驅(qū)動車輛，所以取 1?n ； 1i — 變速器一擋傳動比， CA1041 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 ?? ； 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 15 縱的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 xeaj T gmf 當 max ?eaT gm 時 0?jf 當 max ?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 CA1041 技術(shù)參數(shù)查得： 4060?am Kg， 210max ?eT Nm。代入 eaT gm 得： m a x ????e aT gm ， 0?jf ，取 1?dk 。 將 3m ax 10210 ??eT Nmm、 1?n 、 ?i 、 ?? 、 1?dk 代入公式 3 暗戰(zhàn) .13 得： 989 8601 a x ?????? n iTkT ed ? Nmm 將傳動軸計算扭矩 989860?T Nmm，傳動軸管外徑 752 ?cD Nmm，內(nèi)徑702 ?cd Nmm代入公式 得： )7075( 98 98607516)( 16 4444 ??????? dD DT?? 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。 傳動軸花鍵設(shè)計 主傳動軸花鍵設(shè)計 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， 16 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?；瑒踊ㄦI有矩形花鍵和漸開線花鍵兩種形式。本設(shè)計選矩形花鍵，其主要參數(shù)可按照《機械設(shè)計手冊》選取 [9]。下表 給出了部分輕系列花鍵的基本尺寸：初選花鍵斷面基本尺寸 NdDB 為 846509。 矩形花鍵主要有下圖 35 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 85?l mm，花鍵軸孔長度 150?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。 表 矩形花鍵基本尺寸系列（摘自 GB/T 11442021） （ mm） 小徑 d 輕系列