【正文】 長度一定時，傳動軸斷面尺寸的選擇應保證傳動軸有足夠的強度和足夠高的臨界轉速。所謂臨界轉速，就是當傳動軸的工作轉速接近于其彎曲固有振動頻率時，即出現(xiàn)共振現(xiàn)象，以致振幅急劇增加而引起傳動軸折斷時的轉速。傳動軸的臨界轉速為 22821 .2 1 0 cck cDdn L ??? 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 34頁，共 48頁 式中， 為傳動軸的臨界轉速 (r／ min)； L 為傳動軸長度 (mm)，即兩萬向節(jié)中心之間的距離； dc和 Dc分別為傳動軸軸管的內(nèi)、外徑 (mm)。 在設計傳動軸時，取安全系數(shù) K= ／ max=～ ， K=、高精度的伸縮花鍵及萬向節(jié)間隙比較小時， max為傳動軸的最高轉速 (r／ min)。由式上式可知，在 Dc和 Lc相同時，實心軸比空心軸的臨界轉速低，且費材料。另外，當傳動軸長度超過 1． 5m時，為了提高以 及總布置上的考慮，常將傳動軸斷開成兩根或三根，萬向節(jié)用三個或四個，而在中間傳動軸上加設中間 支承。 傳動軸軸管斷面尺寸除滿足臨界轉速的要求外，還應保證有足夠的扭轉強度。軸管的扭轉切應力 τ c 應滿足 ? ?4416()csccccDTDd?????? 式中， [τ c]為許用扭轉切應力，為 300MPa；其余符號同前。 由于 此次設計 貨車軸距不算太長，且載重量 2 噸屬 輕 型貨車，所以不選中間支承，只選用一根主傳動軸，貨車發(fā)動機一般為前置后驅 ,由于懸架不斷變形，變速器或分動器輸出軸軸線之間的相對位置經(jīng)常變化 ,根據(jù)貨車的總體布置要求，將離合器與變速器、變速器與分動器之間拉開一段距離，考慮到它們之間很難保證軸與軸同心及車架的變形，所以采用十字軸萬向傳動軸，為了避免運動干涉 ,在傳動軸中設有由滑動叉和花鍵軸組成的伸縮節(jié) ,以實現(xiàn)傳動軸長度的變化?？招膫鲃虞S具有較小的質量，能傳遞較大的轉矩，比實心傳動軸具有更高的臨界轉速，所以此傳動軸管采用空心傳動軸。 傳動軸經(jīng)常處于高速旋轉狀態(tài)下 ，所以 軸的材料查機械零件手冊選 40CrNi，適用于很重要的軸，具有較高的扭轉強度。傳動軸管由低碳鋼板制壁厚均勻、壁?。?～ ）、管徑較大、易質量平衡、扭轉強度高、彎曲剛度高、適用高速旋轉的電焊鋼管制成。 傳動軸設計 （ 1） 傳動軸內(nèi)外 管徑確定 已知傳動軸支承長度 L =900mm，貨車 5檔傳動比 i=，根據(jù)已選貨車發(fā)動機性能知：發(fā)動機最大轉速 n=3200r/min，安全系數(shù) K取 2。所以 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 35頁，共 48頁 傳動軸管最大轉速 max=n/i=3200/=4000r/min m a x 2 400 0 800 0kn kn? ? ? ?r/min 2 2 2 288221 . 2 1 0 1 . 2 1 0 900c c c ck cD d D dn L ??? ? ? ? 所以 222916ccDd?? 又 1 .5 32ccDdm m m m???， 取 32ccDd mm? ? 聯(lián)立以上公式計算得： 取 c=46mm， dc=40mm。 現(xiàn)在對所選軸進行強度校核如下： ? ?4 4 4 416 1 6 4 6 1 4 0 6 8 . 9 1 . 7 2( ) ( 4 6 4 0 )csccccDT M P aDd???? ??? ? ? ??? 故所選軸符合本次設計要求。 （ 2） 伸縮花鍵選擇設計計算 選擇矩形花鍵，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。為減小阻力及磨損，對花鍵齒磷化處理或噴涂尼龍，外層設有防塵罩，間隙小一些，以免引起傳動軸的震動。花鍵齒與鍵槽按對應標記裝配，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靠近變速器，減小其軸向阻力和磨損。 現(xiàn)確定花鍵內(nèi)外徑如下： 1 .7 2 0 .8 622ch M P a?? ? ? ? 對于傳動軸上的花鍵軸，通常以底徑計算其扭轉切應力 Th，許用切應力一般按安全系數(shù)為 2～ 3確定，即 316 0 .0 8 6sh hT M Pad? ??? 計算得： d 4 mm 當傳動軸滑動花鍵采用矩形花鍵時，齒側擠壓應力為 /0( ) ( )42syh h h h hTKD d D dLn? ? ?? 式中： τ 為許用扭轉應力 ； K′ 為花鍵轉矩分布不均勻系數(shù)，取 ～ 1． 4； 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 36頁，共 48頁 花鍵外徑 ； d 花鍵內(nèi)徑； L 花鍵有效工作長度 ； B鍵齒寬 ； 0花鍵齒數(shù) 對于齒面硬度大于 35HRC的滑動花鍵，齒側許用擠壓應力為 2550MPa；對于不滑動花鍵，齒側許用擠壓應力為 50～ 100MPa。 由于花鍵齒側許用擠壓應力較小，所以選用 L 較大尺寸的花鍵，查GB/T11442021，取 d =42mm， =46mm， B=8mm， 0=8， L =140mm 花鍵強度校核如下： T K′( d 4 )（ d ） L 0 4 6 (46 4 4 )（ 46 4 ） 4 = [ ] 所選花鍵軸滿足要求。最終確定花鍵 d =42mm， =46mm， B=8mm， 0=8， L =140mm，花鍵總長 L=210mm。 傳動軸總成不平衡是傳動系彎曲振動的一個 原因 ， 他會引起 振動和噪聲。 為了減少這種振動和噪音，就要設法改善傳動軸的平衡度。在傳動軸裝車以前一般毒藥經(jīng)過動平衡調(diào)整，降低傳動軸的不平衡度主要措施有：減少 十字軸的軸向竄動、 提高傳動剛度 、 提高滑動花鍵的耐磨性和配合精度 ， 做到這些都能大大減少傳動軸的 不平衡度。為了消除點焊平衡片的熱影響，應在冷卻后再進行動平衡檢驗。傳動軸的不平衡度，對于轎車，在 3000～ 6000r／ min時應不大于 25～ 35g cm；對于貨車，在 1000～ 4000r／ min時不大于 50～ 100g cm。另外，傳動軸總成徑向全跳動應不大于 0． 5～ 0． 8mm。 傳動軸其余零件介紹 油封 油是傳動系統(tǒng)中最常見的液體物質，也泛指一般的液體物質之意 ，既然是液南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 37頁，共 48頁 體，就會流動。在設計的機械中，不可避免的存在間隙，這樣如果需要油潤滑的話肯定就會漏出來，所以必須用到油封。 油封 ，顧名思義， 是用來封油的機械元件， 是密封件的習慣稱謂，簡單解釋就是用來防止油泄露的， 它 是 將 機械運動中傳動部件中需要潤滑的部件與出力部件 分開 ，不至于讓潤滑油滲漏。 油封分類方法較多，一般按密封的運動狀態(tài)分 靜密封和動密封。油封的代表形式是 TC油封，這是一種橡膠完全包覆的帶自緊彈簧的雙唇油封，一般說的油封常指這種 tc（如圖 ） 骨架油封。 油封一般分為單體型和組裝型，組裝型是骨架與唇口材料可以自由組合，一般用于特殊油封。 圖 骨架油封剖析示意圖 油封的常用材料 為橡膠，當然，橡膠也分為很多種類，比如 ：丁腈橡膠，氟橡膠，硅橡膠，丙烯酸酯橡膠 等。 當設計 選擇油封的材料時，必須考慮材料 與工作介質 的相容性、 能否適應材料工作溫度范圍 和 旋轉軸高速旋轉時 時唇緣 的跟隨能力。油封 在 工作時 ， 其唇緣的溫度 一般 高于 潤滑液等工作介質 溫度 20~50℃ ，在選擇油封材料時應 特別 注意 這點 。詳情 可以 參照 :橡膠種類及特性。油封 溫度的工作范圍與油封 時 使用的材料有 很大關系 關 ，材料不同，工作溫度相差很大，如 材料為丁晴橡膠（ NBR）時為 40~120℃ ，氟橡膠（ FPM） 25~300℃ 。 滾針軸承 滾針軸承 ，是指滾動體是滾針的向心軸承，其英文名是 needle bearing。滾針是 圓柱滾子， 與滾子的直徑相比 ，滾子既細又長。 所以這種 滾子稱為滾針。 雖南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 38頁，共 48頁 然滾針截面積小 ， 但這中 軸承仍具有 很 高的 載 荷承受能力，因此， 滾針軸承 特別適用于 在 徑向空間 運動 受 到 限制的場合。 滾針軸承裝 的滾子細而長 （滾子直徑 D小于 5mm， L/D大于或等于 ， L為滾子長度）， 所以其 徑向結構 非常 緊湊， 與其他類型軸承的 內(nèi)徑尺寸和載荷能力 一樣時 ， 滾針軸承的 外徑最小，特別適用于 在 徑向安裝尺寸受 到 限制的支承 結構 。 滾針的選用根據(jù)其使用場合而定 ， 如當 選用無內(nèi)圈的軸承或滾針和保持架組件 時 ，此時與 滾針 軸承相配的軸頸 接觸 面和外殼孔 接觸面 就 直接作為軸承的內(nèi)、外滾動表面，為 了 保證 套圈軸承與滾動表面 載荷能力和運轉性能相同，軸或外殼孔滾道表面的硬度， 粗糙度 和表面 加工精度 應與軸承套圈的滾道相仿。 與一些軸承相比，滾針 軸承僅能承受徑向載 荷，其徑向承載能力大，適合安裝尺寸受到限制的支承結構，且無須對它進行軸向定位。安裝滾針軸承時，應該先注入適量的潤滑脂。 緊固件 緊固件在市場上也稱為標準件，是 用于聯(lián)接和緊固零部件的元件。它是將 兩個或兩個以上的零件（或構件）緊固連接成為一 個 整體時所采用的一類機械零件的總稱。它的特點是 種類 規(guī)格 多，性能用途各 不相同 ，而且這類零件 標準化、系列化、通用化的程度極高。緊固件是應用最廣泛的 一類 機械基礎件， 市場需求量非常 大。 緊固件包括：螺栓、螺柱、螺釘、螺母、墊圈、銷、擋圈、焊釘、鉚釘、連接副、木螺釘、自攻螺釘。 由于每個具體 型號的 緊固件產(chǎn)品的規(guī)格、尺寸、公差、重量、性能、 表面情況、標記方法，以及驗收檢查、標志和包裝等項目的具體要求， 都 分別 被 規(guī)定在幾個國家（行業(yè)）標準中， 所以緊固件不需設計，只需選擇標準即可。 緊固件 ，作為一類基礎零件，在各類機械制造中 是應用最廣泛的。隨著我國 21世紀 加入 WTO并步入國際貿(mào)易大國的行列。我國 生產(chǎn)的 緊固件 大量 暢銷 到世界各國、世界各國的緊固件產(chǎn)品也不斷涌入中國市場。緊固件作為我國進出口量較大的產(chǎn)品之一，實現(xiàn)與國際接軌，對推動中國緊固件企業(yè) 走向世界，促進緊固件企業(yè)全面參與國際合作與競爭，都具用重要的南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 39頁，共 48頁 現(xiàn)實 意義和戰(zhàn)略意義。 堵蓋 本次設計的堵蓋主要是用來對住花鍵聯(lián)接。在堵蓋和油封之間有潤滑油起潤滑作用。 防塵罩 防塵罩，顧名思義主要作用為防塵。 此處的防塵是在萬向節(jié)滑動叉和傳動軸之間起防塵，材料為塑料，用緊固件固定在傳動軸上，可以在汽車行駛過程中起到防塵作用，但對于一些油封性能較好的車，防塵罩可以不用安裝。 平衡片 平衡片主要用于平衡汽車行駛過程中的力矩。 動平衡的不平衡度由電焊在軸管外的平衡片補償 。 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 40頁，共 48頁 參考文獻 [1] 機械工程手冊 電機工程手冊編委會主編 .機械工程手冊（第二版）專用機械卷（三） [M] 北京：機械工業(yè)出版社， 1997 [2] 黃天澤，黃金陵主編 .汽車車身結構與設計 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 1997 [3] 王望予主編 .汽車設計（第 3版） [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2021 [4] 徐國榮 ，焊接技術發(fā)展概述及展望 [J].硅谷， 2021 [5] 蔡興旺，付曉光主編。汽車構造與原理（下冊 車身） [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2021 [6] 郭竹亭編著 .汽車車身設計 [M]. 長春：吉林科學技術出版社， 1998 [7] 于永泗，齊民主編 .機械工程材料 [M].大連：大連理工大學出版社， 2021 [8] 濮良貴，紀名剛 主編 .機械設計（第 8版） [M].北京 ： 高等教育出版社 ， 2021 [9] 王寬福，馮麗云 .焊接與化機焊接結構（第 2版） [M] .杭州：浙江大學出版社， 1992 [10] 張炳力主編 .汽車設計 [M].合肥：合肥工業(yè)大學出版社， 2021 [11] 大連理工大學工程畫教研室編 .機械制圖（第四版） [M].北京：高等教育出版社， 1993 （ 2021重?。? 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