【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 速度相等。多數(shù)等速 萬(wàn) 向節(jié)工作時(shí)的特點(diǎn)也都在于：它們所有的傳力點(diǎn) 總 是位于兩軸夾角的等分平面上，這樣，被萬(wàn)向節(jié) 所聯(lián) 接的兩軸的角速度就永遠(yuǎn)相等。 圖 等速 萬(wàn) 向節(jié)的工作原理 在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋、斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋和 de Dion 式驅(qū)動(dòng)橋的車輪傳動(dòng)裝置中，廣泛地采 用 各種型式的等速萬(wàn)向節(jié)和近似等速的萬(wàn)向節(jié)。其常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)型式 有球籠式、球叉式、雙聯(lián)式、凸塊式和三銷式等。 綜上所述，確定傳動(dòng)軸的基本方案。 本設(shè)計(jì)所選 車型為前置后驅(qū)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用十字軸萬(wàn)向節(jié)；并且 兩萬(wàn)向節(jié)中心距 為 2186mm（＞ 1500mm 一般須有中間支撐），需采用中 間支撐。故最終決定采用帶中間支撐的兩軸三萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)方案。方案如 圖 所示 1變速器 ； 2中間支撐 ； 3差速器 ； 4后傳動(dòng)軸 ； 5軸承 ； 6前傳動(dòng)軸 ； 圖 萬(wàn)向傳動(dòng)裝置總體方案簡(jiǎn)圖 14 本章小結(jié) 本章介紹了萬(wàn)向傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)類型及各自特點(diǎn)，對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行了初步的結(jié)構(gòu)選擇， 根據(jù)本車的驅(qū)動(dòng)型式及軸距的要求選擇兩軸三個(gè)萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)型式。 15 第 3 章 萬(wàn)向 傳動(dòng) 裝置 設(shè)計(jì) 萬(wàn) 向節(jié)傳動(dòng)的計(jì)算載荷 萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置因布置的不同，計(jì)算轉(zhuǎn)矩也不同，設(shè)計(jì)載荷的選取也是不一樣的。 本次設(shè)計(jì)為貨車傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)，多數(shù)選用機(jī)械變速器，所以設(shè)計(jì)中不考慮液力變矩器的變扭比，則計(jì)算載荷如下： 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和一檔傳動(dòng)比來(lái)計(jì)算 n kiTkT edse η1m a x? 其中 ： maxeT 為發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 430NM n 為驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目 n =1 1i 為變速器 1 擋傳動(dòng)比 1i =（ 由變速器設(shè)計(jì)知 ） ? 為發(fā)動(dòng)機(jī)到萬(wàn)向傳動(dòng)軸的傳動(dòng)效率 ? =93% k 為液力變矩器的變矩系數(shù) k=1 dk 為猛接離合器所產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù) 1?dk 即，對(duì)于性能系數(shù) 0?fi的汽車（一般貨車、礦用汽車和越野車） 計(jì)算可得： 6 0 51 %935 1 3 011m a x ?????? n iTkT edse ? mN? 按驅(qū)動(dòng)輪打滑來(lái)計(jì)算 mmrss ii rmGT η039。22= 其中 ： G2 為滿載狀態(tài)下一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋上的靜載荷 2G = ?? =35035N ； 2m? 為汽車最大加速度時(shí)的后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù) ，貨車： 2m? =~,取 16 2m? =； ? 為輪胎與路面間的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路用汽車，在良好的混凝土或?yàn)r青路面上， ? 可取 ； r 為車輪滾動(dòng)半徑 (m)，本設(shè)計(jì)已知輪胎規(guī)格： ， 根據(jù)輪胎標(biāo)號(hào)取 r = m ； oi 為主減速器傳動(dòng)比， oi =； mi 為主減速器從動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)比 ， mi =1； m? 為主減速器主動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)效率 ,取 m? = 計(jì)算可得： % 39。22 ??? ????? mm rss ii rmGT ?? mN? 對(duì)萬(wàn)向傳動(dòng)軸進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，計(jì)算載荷取兩者之間的最小值，所以取n kiTkT edse η1m a x? =m 萬(wàn)向傳動(dòng)軸的計(jì)算載荷 初選是十字軸萬(wàn)向節(jié)尺寸 由于十字軸萬(wàn)向節(jié)主、從動(dòng)叉軸轉(zhuǎn)矩 21,TT 的作用，在主、從動(dòng)萬(wàn)向節(jié)叉上產(chǎn)生相應(yīng)的切向力 21, tt FF 和軸向力 21, aa FF ? ?? ?? ?? ? ???????????????????????t a ns i n1s i nc o s2/t a ns i n2/c o s/c o sc o ss i n2/2/12112111212121211RTFRTFRTFRTFaatt 式中 ： R—— 切向力作用線與萬(wàn)向節(jié)叉軸之間的距離； 1?—— 轉(zhuǎn)向節(jié)主動(dòng)叉軸之轉(zhuǎn)角； ?—— 轉(zhuǎn)向節(jié)主、從動(dòng)叉軸之夾角。 17 (a) 初始位置 ??? 021 ?? 時(shí)； (b) 主動(dòng)叉軸轉(zhuǎn)角 ??901? 時(shí) 圖 作用在萬(wàn)向節(jié)叉及十字軸上的力 在十字軸軸線所在的平面內(nèi)并作用于十字軸的切向力與軸向力的合力為 ?? 2121 t a ns in12 ?? RTQ 圖 （ a）為主動(dòng)叉軸位于初始位置的受力狀況。此時(shí) 221 ,0 aF???? 達(dá)到最大值： ? ? ?s in2/12 RTFa ? 圖 （ b）為主動(dòng)叉軸轉(zhuǎn)角 ??901? 時(shí)的受力狀況。這時(shí) 22 at FFQ 及、 均達(dá)最大值： ? ?? ?? ? ???????????t an2/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 ? 檔是的轉(zhuǎn)矩和滿載是的驅(qū)動(dòng)車輪最大附著力矩（ ?? ）的換算轉(zhuǎn)矩兩者中的較小值。 即 ? ? mNTTT SSse ??? ,m in1 。而萬(wàn)向節(jié)工作夾角 ??4? ， mmR 45? 。將這些數(shù)據(jù)代入得 ? ? ? ?? ? ? ? NRTF NRTFa 0 2 44t a n10452/ 6 0 5t a n2/ 9 1 0 74c o s10452/ 6 0 5c o s2/31m a x131????? ????? ???? 十字軸 的 材料 選用 20CrMnTi 低碳合金鋼 ，軸頸表面進(jìn)行滲碳淬火處理，滲碳層深度為 1mm，表面硬度為 58~64HRC，軸頸端面硬度不低于 55HRC，芯部硬度為 33~48HRC。 根據(jù)汽車的噸位查 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 初步選定十字軸總成尺寸 如表 [11]。 18 表 推薦采用的十字軸總成及花鍵尺寸 汽車載重(t) 十字軸總成 (mm) 花鍵外行 外徑(mm) 花鍵工作長(zhǎng)度(mm) 十字軸 滾針 軸承套 H d1 h h1 d0 L n D 套 C 90 18 16 20 3 14 22 32 4 直 35 99 85 90 22 21 26 3 18 26 35 4 直 38 98 65 34 108 25 24 29 3 18 29 39 4 直 50 85 57 127 34 24 29 3 18 38 50 4 直 65 115 初選設(shè)計(jì)尺寸 : D=40mm d= H=118mm h=108mm 十字軸萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)與校核 十字軸萬(wàn)向節(jié)的損壞形式主要有十字軸軸頸和滾針軸承的磨損，十字軸軸頸和滾針軸承碗工作表面出現(xiàn)壓痕和剝落。一般情況下，當(dāng)磨損或壓痕超過(guò) 0． 15mm時(shí)，十字軸萬(wàn)向節(jié)便應(yīng)報(bào)廢。十字軸的主要失效形式是軸頸根部處的斷裂，所以在設(shè)計(jì)十字軸萬(wàn)向節(jié)時(shí)，應(yīng)保證十字軸軸頸有足夠的抗彎強(qiáng)度。 設(shè)各滾針對(duì)十字軸軸頸作用力的合力為 F(圖 )。 則 ： s2 cosTF r ?? 式中， TS為萬(wàn)向傳動(dòng)的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， TS = min[Tse， Tss]min； r為合力 F作用線到十字軸中心之間的距離； α為萬(wàn)向傳動(dòng)的最大夾角 ，取 04 ， 0cos4 =。 作用力為： ? ? ? ? NRTF 1 2 9 1 0 74c o s10452/ 6 0 5c o s2/ 31 ????? ?? 19 圖 十字軸基本尺寸及受力圖 十字軸軸頸根部的彎曲應(yīng)力 σw 應(yīng)滿足 ? ?ww dd Fsd ??? ??? )(32 4241 1 ? ? ? ? ? ? M P aM P add Fsd ww 350~ 152910 444241 1 ???? ?????? ???? 式中， d為十字軸 軸頸直徑 ； 1d 為十字軸油道孔直徑 4mm； s為合力 F作用線到軸頸根部的距離 15mm； [σw]為彎曲應(yīng)力許用值，為 250~350MPa。 十字軸軸頸的切應(yīng)力 τ應(yīng)滿足 ? ?2214 )Fdd??????（ ? ? ? ? ? ? M P aM P add F 120~ 2 9 1 0 744 222221 ???????? ???? 式中， [τ]為切應(yīng)力 τ許用值，為 80~120MPa。 滾針軸承設(shè)計(jì) 滾針軸承初選尺寸 根據(jù)萬(wàn)向傳動(dòng)軸已知參數(shù)、設(shè)計(jì)要 求和十字軸尺寸，參考專業(yè)廠的系列產(chǎn)品初步選取滾針軸承尺寸（如表 ） 初選尺寸： 滾針數(shù) 1 滾針直徑 3 工作長(zhǎng)度 18 每列滾針數(shù) 35 滾針軸承的接觸應(yīng)力 滾針軸承中的滾針直徑一般不小于 ，以免壓碎，而且差別要小，否則 20 會(huì)加重載荷在滾針間分配的不均勻性，一般控制在 。滾針軸承徑向間隙過(guò)大時(shí)，承受載荷的滾針數(shù)減少，有出現(xiàn)滾針卡住的可能性；而間隙過(guò)小時(shí)，有可能出現(xiàn)受熱卡住或因臟物阻滯卡住， 合適的間隙為 ~，滾針軸承的周向總間隙以 ~。滾針的長(zhǎng)度一般不超過(guò)軸頸的長(zhǎng)度，使其既有較高的承載能力，又不致因滾針過(guò)長(zhǎng)發(fā)生歪斜而造成應(yīng)力集中。滾針在軸向的游隙一般不應(yīng)超過(guò) ~；選用雙列滾針，直徑為 3mm，滾針數(shù)量為 20，滾針軸承的接觸應(yīng)力為 0112 7 2 ( ) njbFd d L? ?? 式中， 0d 為滾針直徑 (mm)； bL 為滾針工作長(zhǎng)度 (mm)； Fn為在合力 F作用下一個(gè)滾針?biāo)艿淖畲筝d荷 (N)，由式 ()確定 NiZ FFn 8 2 5351 2 9 1 0 ????? 式中， i為滾針列數(shù) ， i=1； z為每列中的滾針數(shù) ， z=35。 滾針的材料采用軸承鋼， 滾針和十字軸軸頸表面硬度在 58HRC以上時(shí)，許用接觸應(yīng)力j?????為 3000~3200MPa。 ? ? M P aM P alFdd jnj 3 2 0 0~3 0 0 6 2 718 8 2 12 7 2112 7 21????????? ?????????? ?? ?? 滾針軸承的 材料 為軸 承鋼，許用應(yīng)力 ? ? M Paj 3200~3000?? ，所以設(shè)計(jì)的滾針軸承符合要求 。 萬(wàn)向節(jié)叉設(shè)計(jì)和校核 萬(wàn)向節(jié)叉采用 45中碳鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 18~33HRC； 萬(wàn)向節(jié)叉與十字軸組成連接支承。在萬(wàn)向節(jié)工作過(guò)程中產(chǎn)生支承反力，叉體受到彎曲和剪切，一般在與十字軸軸孔中心線成 45176。的某一截面 處 ， 萬(wàn)向節(jié)叉承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，其彎曲應(yīng)力 w? 和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 b? 應(yīng)滿足 ? ?wwFeW????? ? ?bbtFaW????? 式中， W 、 tW 分別為截面 B— B處的抗彎截面系數(shù)和抗扭截面系數(shù) 。 矩形截面系數(shù)： 2W=bh 6 ， 2tW khb? ； 21 橢圓形截面： 2bhW= 10 ， 2t hbW 16??； h， b 分別為矩形截面的高和寬或橢圓截面的長(zhǎng)軸和短軸， k 是與 hb 有關(guān)的系 數(shù)，查表 選取 取 mmemmakmmhmmb 42,25,68,20 ????? 表 系數(shù) k的選取 hb 10 k e， a 如圖 ， 彎曲應(yīng)力的許用 值 ? ?w? 為 MPa80~50 ，扭應(yīng)力的許用值??b? 為 MPa160~80 。 圖 萬(wàn)向節(jié)受力簡(jiǎn)圖 截面 B— B處為矩形，所以 322 4 136/68206/ mmbhW ???? 322 2 6 220682 6 mmk h bW t ????? ? ? M P aM P aWeF ww 80~ 5 4 1 6 0 5 ??????? ?? ? ? M P aM P aWaF ttt 1 6 0~ 2 6 2/ 6 0 5 ??????? ?? 因此，萬(wàn)向節(jié)叉的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 汽車傳動(dòng)軸的基本參數(shù) 包括傳動(dòng)軸長(zhǎng)度及變化范圍，主動(dòng) 軸與從動(dòng)軸之間的夾角，傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速及滑鍵的尺寸。在確定這些參數(shù)時(shí)，應(yīng)注意保證傳動(dòng) 22 軸在任何條件下工作可靠、壽命長(zhǎng)。 傳動(dòng)軸經(jīng)常處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，所以軸的材料查機(jī)械零件手冊(cè)選取4