【正文】 查與從動軸萬向節(jié)叉連接的滾針軸承的最大負(fù)荷，使其不超過許用值。這一最大作用力，可按如下公式計算： （）式中：z—滾針數(shù)；，—滾針的直徑和工作長度(mm)；—發(fā)動機(jī)在最大轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速；—自發(fā)動機(jī)至萬向節(jié)間的變速機(jī)構(gòu)的低檔傳動比；—萬向節(jié)工作夾角將z=26, mm,mm,r/min,N代入公式:NN 經(jīng)校核滾針軸承承能承受的最大負(fù)荷符合設(shè)計要求。當(dāng)軸承滾針沿圓周無間隙布置時，： (a) 滾針沿圓周無間隙布置 (b) 滾針沿圓周間隙布置 滾針布置圖 （）mm式中：Z—滾針數(shù)當(dāng)滾針間的距離為f時，： （）式中：—滾針軸承兩個滾針間的間隙~，~。當(dāng)mm時：mm 聯(lián)連接元件的設(shè)計 聯(lián)接螺栓 在發(fā)動機(jī)前置后驅(qū)動的汽車中，連接變速器與驅(qū)動橋之間的傳動軸是靠萬向節(jié)叉與驅(qū)動橋或變速器的法蘭盤組成的聯(lián)軸器來傳遞轉(zhuǎn)矩的，一般情況下，都是選用結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可傳遞較大轉(zhuǎn)矩的凸緣聯(lián)軸器。凸緣叉按標(biāo)準(zhǔn)初選螺栓孔中心圓直徑K=90mm，螺栓孔直徑L=14mm，凸緣叉邊緣厚度H=，螺栓數(shù)n=4,螺栓型號M12，螺栓類型為鉸制孔螺栓。由于螺栓聯(lián)接工作時即承受剪切力又承受軸向力，所以需校核抗拉強(qiáng)度，抗剪強(qiáng)度和抗擠壓強(qiáng)度?？估瓘?qiáng)度可按如下公式進(jìn)行校核： （）式中：—拉應(yīng)力（MPa）；—單個螺栓所受軸向力，；—螺栓最小直徑，mm；—許用拉應(yīng)，MPa；—滑動花鍵滑動時的磨擦力N將N，：MPa 經(jīng)校核螺栓的拉應(yīng)力符合要求?？辜魪?qiáng)度按如下公式進(jìn)行校核： （）式中：—剪應(yīng)力；—單個螺栓所受工作剪力（N）；—螺栓抗剪面直徑(mm）；m—螺栓抗剪面數(shù)；—螺栓的許用切應(yīng)(MPa)單個螺栓所受工作剪力可按如下公式計算：式中：T—傳動軸傳動遞的扭矩；K—螺栓孔中心圓直徑將MPa，m=1，：MPa 經(jīng)校核螺栓切應(yīng)力符合設(shè)計要求?？箶D壓強(qiáng)度按如下公式進(jìn)行校核： （）式中：—單個螺栓所受工作剪力（N），=；H—螺栓桿與孔壁擠壓面的最小長度（mm）；H=；—螺栓或孔壁較弱材料的許用擠壓應(yīng)力（MPa），MPa將=，H=，：MPa 經(jīng)校核螺栓的抗擠壓強(qiáng)度符合設(shè)計要求。 萬向節(jié)叉萬向節(jié)叉與十字軸組成連接支承，在力F作用下產(chǎn)生支承反力，在與十字軸軸孔中心線成的BB截面處，萬向節(jié)叉承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，其彎曲應(yīng)力和扭應(yīng)力應(yīng)滿足： （） （）式中：、—分別為截面BB處的抗彎截面系數(shù)和抗扭截面系數(shù)，矩形截面，；橢圓形截面，；h、b—分別為矩形截面的高和寬或橢圓形截面的長軸和短軸；k—與有關(guān)的系數(shù)，： 系數(shù)K的選取h/b10k e—與十字軸軸孔中心線成的BB截面到力F作用線的距離；a—萬向節(jié)叉中點(diǎn)與BB截面相垂直平面到力F作用線的距離；a=30mm，e=55mm，b=25，h=60mm，r=。則：，取，由表32得k=0.258，F(xiàn)=。B—B剖面為矩形，所以。彎曲應(yīng)力的許用值為50~80Mpa，扭應(yīng)力的許用值為80~160Mpa。將b=25mm、k=0.25h=60mm、e=：Mpa經(jīng)校核萬向節(jié)叉彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力均符合設(shè)計要求。 萬向節(jié)叉 十字軸總成的潤滑十字軸萬向節(jié)在工作中承受著較大的扭矩和交變負(fù)荷，其損壞形式主要是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面的壓痕與剝落。在車輛維護(hù)規(guī)范中規(guī)定:滑動叉鍵齒和中間軸承使用鈣基潤滑脂（黃油）；十字軸的滾針軸承和三橋驅(qū)動汽車的中間軸承使用齒輪油、但在實(shí)際工作中，因十字軸的注油嘴與黃油嘴相同，有時是為了操作方便，造成十字軸的早期損壞。下面對加注黃油為什么不能起到潤滑作用進(jìn)行分析[18]。（1）鈣基潤滑脂(黃油)是由稠化劑鈣和基礎(chǔ)潤滑油組成的，其結(jié)構(gòu)比較分散。如果汽車在大負(fù)荷下持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時間較長，則油膜中的基礎(chǔ)潤滑油大部分便被分離出來，油膜也就基本不存在了,而且黃油在常溫下的流動性很差，滾針在工作中又只能作原地轉(zhuǎn)動，因此，當(dāng)原有的油膜失效后難以立即形成新的油膜，致使?jié)L針軸承及十字軸呈半干摩擦或干摩擦狀態(tài)。（2）潤滑脂變質(zhì)蒸發(fā)后形成較硬的皂質(zhì)，本身不但不能起潤滑作用，而且還阻礙了滾針的滾動，再加上萬向節(jié)沒有溢流閥，變質(zhì)的潤滑脂既不能排出，新潤滑脂又不便注入。在保養(yǎng)作業(yè)時，注入的潤滑脂并不能進(jìn)人到滾針中間，而是從安全閥中擠出來，軸承內(nèi)的潤滑脂基本上仍是第一次注入的，并且已成了變質(zhì)的皂質(zhì)。因而軸承仍得不到良好的潤滑。（3）由于黃油油膜的堅韌程度度較差，而萬向節(jié)在工作中卻要承受較大的扭矩和交變負(fù)荷，因此在軸承中難以形成良好的油膜。所以，十字軸萬向節(jié)的潤滑不能用黃油，而應(yīng)加注齒輪油。齒輪油潤滑有以下優(yōu)點(diǎn)：首先，齒輪油具有適當(dāng)?shù)恼扯龋纬傻挠湍?qiáng)度較高，潤滑油不至于因離心力而從接觸面甩掉，能形成良好的彈性動壓潤滑。其次齒輪油具有優(yōu)良的油性和極壓性，能保證在壓力很高的工作條件下，也能建立起邊界潤滑油膜。綜上所述，由于軸承碗的密封性較差，齒輪油的流動性較大，故齒輪油有可能被逐漸甩出，從而造成半干摩擦或干摩擦也會加速十字軸及滾針的磨損。所以，應(yīng)定期對萬向節(jié)加注齒輪油予以潤滑，同時注意檢查軸承碗的密封性；或者采用鋰基潤滑脂，并結(jié)合保養(yǎng)作業(yè)，分解萬向節(jié)，將舊油清理出來，重新加重注新油予以潤滑。 本章小結(jié)本章對單個十字軸萬向節(jié)、雙十字軸萬向節(jié)、多十字軸萬向節(jié)進(jìn)行了運(yùn)動和受力分析；確定了十字軸主要尺寸參數(shù)，并對十字軸軸頸進(jìn)行了強(qiáng)度校核保證其能夠承受各種工況下的載荷；設(shè)計了聯(lián)接件的形式并對聯(lián)接螺栓和萬向節(jié)叉進(jìn)行了強(qiáng)度校核，保證了傳動的可靠性。本章的重點(diǎn)是滾針軸承設(shè)計，在按照標(biāo)準(zhǔn)選定了滾針軸承主要尺寸后，對滾針進(jìn)行了強(qiáng)度校核。該滾針軸承突出的優(yōu)點(diǎn)是先取了雙刃口復(fù)合橡膠油封，用作徑向密封；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。以及擋針圈的使用，解決了滾針軸承裝配和工作時掉針、卡針的問題。第4章 中間支承的設(shè)計 中間支承的結(jié)構(gòu)分析與選擇在長軸距汽車上，為了提高傳動軸臨界轉(zhuǎn)速，避免共振以及考慮整車總體布置上的需要，常將傳動軸分段。在乘用車中，有時為了提高傳動系的彎曲剛度，改善傳動系彎曲振動看特性，減小噪聲，也將傳動軸分成兩段。當(dāng)傳動軸分段時，需加設(shè)中間支承[19]。中間支承能常安裝在車架橫梁上或車身底架上，以補(bǔ)償傳動軸軸向和角度方向的安裝誤差，以及車車輛行駛過程中由于彈性支承的發(fā)動機(jī)的竄動和車架等變形所引起的位移。目前中間支承主要有橡膠彈性中間支承和擺臂式中間支承兩種形式。橡膠彈性中間支承在其結(jié)構(gòu)中采用單列滾子軸承，橡膠彈性元件能吸收傳動軸的振動，降低噪聲。這種彈性中間支承不能傳遞軸向力，它主要承受傳動軸因不平衡、偏心等因素引起的徑向力，以及萬向節(jié)上的附加彎矩所引起的徑向力。蜂窩軟墊式中間支承與車架橫梁相連接。單列球軸承可在軸承座內(nèi)滑動。由于蜂窩形橡膠墊的彈性作用，能適應(yīng)上述安裝誤差和行駛中出現(xiàn)的位移。此外還可吸收振動并減少噪聲。單列球軸承通過油嘴加入的潤滑脂來實(shí)現(xiàn)，并在球軸承兩端安裝油封加以密封。蜂窩軟墊式結(jié)構(gòu)簡單，效果良好，應(yīng)用廣泛。雙列圓錐滾子軸承中間支承，其特點(diǎn)是雙列圓錐滾子軸承可承受較大的軸向力，且便于調(diào)整，使用壽命長。有的汽車采用擺式中間支承。整個中間支承通過螺栓固定在支架和車架橫梁上。當(dāng)發(fā)動機(jī)軸向竄動時，擺臂可繞支承軸擺動，適應(yīng)中間傳動軸的軸線在縱向平面的位置變化，改善了軸承的受力狀況。此外橡膠襯套能適應(yīng)傳動軸軸線在橫向平面內(nèi)少量的位置變化。綜上所述，由于本設(shè)計適用車型CA1041載重小，行駛時傳動軸承受沖擊載荷小，而擺動式中間支承具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、制造容易、維修保養(yǎng)方便等優(yōu)點(diǎn)，故本設(shè)計選用擺動式中間支承。單列深溝球軸承套裝在中間傳動軸上，內(nèi)圈由凸緣叉和軸肩軸向定位，外圈由兩個卡環(huán)固定在軸承座孔上使之不能在軸向滑動。兩個支承銷管由兩個擋圈通過銷聯(lián)接在一起；銷管分別與軸承座和支架焊接，支架由螺栓固定在車架橫梁上。由于擺動式中間支承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，作用在軸承上的軸向力和徑向力都較小，故選用單列深溝球軸承。中間傳動軸花鍵大徑D=40mm，所以取軸承內(nèi)徑d=45mm,初選軸承外徑D=85mm，軸承寬度B=19mm。選定軸承型號后需對其使用壽命進(jìn)行校核。 擺動式中間支承 軸承的選取由機(jī)械設(shè)計手冊查得：對于每日8小時工作的機(jī)械（利用率不高），預(yù)期使用壽命=12000~2000h；每日8小時工作（利用率較高），預(yù)期使壽命=20000~30000h。取預(yù)期使用壽命[]=20000h計算[20]。計算公式（以小時數(shù)表示）如下： （）式中：n—軸承轉(zhuǎn)速（r/min），取n=2500r/min；ε—壽命指數(shù)，對球軸承；C—基本額定動載荷，C=20500N；P—當(dāng)量動載荷；Ft—溫度系數(shù)，工作溫時，當(dāng)量動載荷P的一般計算公式為： （）式中：—考慮載荷性質(zhì)引入的載荷系數(shù)，取；X、Y—徑向，軸向載荷系數(shù)；—軸承徑向載荷；—軸承軸向載荷，取N軸承徑向載荷可按如下公式計算：N （）式中：F—滑動花鍵滑動時的阻力，F(xiàn)=3030N；a—傳動軸工作時兩萬向節(jié)的夾角；—傳動軸重力作用在軸承上的分力由機(jī)械設(shè)計手冊查得：X=，Y=。將，X=，Y=，N，：N將n=2500r/min，，C=20500N，：經(jīng)計算軸承壽命符合設(shè)計要求。另外，還應(yīng)考慮中間支承的固有頻率，計算公式如下： （）式中：—中間支承的固有頻率（Hz）；—中間支承橡膠彈性元件的徑向剛度（N/mm）；m—中間支承懸置質(zhì)量（Kg），等于傳動軸落在中間支承上的一部分質(zhì)與中間支承軸承及其軸承座所陰承受的質(zhì)量之和。在設(shè)計中間支承時，應(yīng)合理選擇橡膠彈性元件的徑向剛度，固有頻率對應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)速r/min盡可能低于傳動軸的常用轉(zhuǎn)速范圍，以免共振，保證隔振效果好。許用臨界轉(zhuǎn)速為1000~2000r/min，對于乘用車，取下限。當(dāng)中間支承的固有頻率依此數(shù)據(jù)確定時，由于傳動軸不平衡引起的共振轉(zhuǎn)速1000~2000r/min ,而由于萬向節(jié)上的附加彎矩引起的共振轉(zhuǎn)速為500~1000r/min，這樣就避免了中間支承與傳動軸的諧振。 本章小結(jié)本章完成了中間支承總成的設(shè)計。擺動式中間支承具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、制造容易、維修保養(yǎng)方便等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)發(fā)動機(jī)軸向竄動時，擺臂可繞支承軸擺動，適應(yīng)中間傳動軸的軸線在縱向平面的位置變化，改善了軸承的受力狀況。橡膠襯套可以大大吸收、減小由于傳動軸引起的振動，進(jìn)而減小車輛行駛時的噪聲和振動。此外，還選擇了軸承的型號并對軸承的使用壽命進(jìn)行校核；設(shè)計了合理有效的潤滑及密封型式，從而提高了總成的使用壽命。結(jié) 論隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，車輛的多樣化、輕量化己成為發(fā)展趨勢，對車輛的操控性、行駛穩(wěn)定性、乘坐舒適性的要求也越來越高。而傳動軸及萬向節(jié)的布置、設(shè)計裝配不良將產(chǎn)生振動和噪聲，影響車輛的行駛性和舒適性。因此該總成設(shè)計是汽車設(shè)計中重要的環(huán)節(jié)之一。本題是依據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)車型的萬向傳動裝置作為設(shè)計原型，在給定變速器輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及發(fā)動機(jī)和主減速器安裝位置等條件下，設(shè)計出符合要求的萬向傳動裝置，著重設(shè)計了傳動軸、花鍵；萬向節(jié)總成及中間支承總成并對其進(jìn)行了校核計算。在對各種結(jié)構(gòu)件進(jìn)行了分析計算后，進(jìn)行了合理的總體布置，該總成己基本符合了設(shè)計要求。此外，在主傳動軸、十字軸滾針軸承、中間傳動軸總成上均采用了較先進(jìn)的潤滑及密封形式，從而保證了傳動軸總成工作的可靠性，并提高了使用壽命；主傳動軸滑動花鍵采用了直齒矩形花鍵，提高了定心精度，而使傳動軸的運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)，行駛時產(chǎn)生的振動的噪聲更小。在過去，國內(nèi)十字軸萬向節(jié)一般應(yīng)用在轉(zhuǎn)速相對不高的車輛上，而且十字軸上都設(shè)計有注油嘴，要求定期對十字軸軸承碗補(bǔ)充潤滑脂。隨著高檔商務(wù)車輛如豐田考斯特在國內(nèi)的推出，同時一些廠家要求在十字軸上取消注油嘴實(shí)現(xiàn)免維護(hù)的越來越多，因此高速免維護(hù)十字軸萬向節(jié)應(yīng)用日益廣泛，也必將成為十字軸萬向節(jié)的發(fā)展趨勢。本設(shè)計中也存在一些缺點(diǎn)和不足，由于采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法，在設(shè)計上不可避免的會有設(shè)計精度不高、和資源、材料的浪費(fèi)。展望：隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展、各種電腦輔助設(shè)計軟件的開發(fā)如： Pro\E、CAD、CATIA、等軟件的開發(fā)和對力學(xué)問題的有限元算法的普及，萬向傳動軸的設(shè)計的自動化，集成化，智能化己成為萬向傳動軸設(shè)計的發(fā)展趨勢，也使設(shè)計更加精確定可靠、更加節(jié)省材料。 參考文獻(xiàn)[01] [J].重型汽車,.[02] 盧曦,周萍,[J].機(jī)械設(shè)計與制造，.[03] [M].北京機(jī)械工業(yè)出版社,.[04] ,Graf von ,萬向節(jié)與傳動軸[M],.[05] 張立,[J].西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報,710032.[06] [M].清華大學(xué)出版社,.[07] 肖生發(fā),[J].機(jī)械工程師,[08] Joachim Quarg,Das Verbrauchsminimierte A