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（图纸+论文）轻型商用车传动轴及万向节设计（全套完整）

又可绕十字轴中心在任意方向摆动。目前，最常见的滚针轴承轴向定位方式有盖板式卡环式瓦盖固定式和塑料环定位式等。万向节总成主要参数的确定与校核十字轴十字轴万向节的损坏形式设计由于所所设计的传动轴为两段，为中间传动轴和主传动轴，所以要考虑两段轴的连接问题。通常将中间传动轴加工出段花键和段螺纹，花键与中间传动轴凸缘叉组成花键副，再用个开槽螺母将凸缘叉轴向定位，防止凸缘叉轴向窜动再将凸缘叉与万向节叉相连实现动力的传递。选取中间传动轴花键键型为矩型花键，主要尺寸参照表.初选花键小径，大径，键齿数，键宽。参照表.，取键长。选定花键尺寸后，对作用在花键轴上的扭转应力和作用在齿侧的挤压应力进行校核。对于传动轴上的花键轴，通常以底径计算其扭转应力，其许用应力同上，。的计算公式如下.将代入公式.得经校核中间传动轴齿根扭转应力符合设计要求。中间传动轴花键的齿侧挤压应力应满足.式中传动轴的计算转矩•花键转矩分布不均匀系数取分别为花键外径和内径花键的有效工作长度花键齿数许用挤压应力当花键的齿而硬度大于时，非滑动花键许用挤压应力，取。将.代入公式.得经校核中间传动轴花键齿侧挤压应力符合设计要求。.本章小结本章完成了对中间传动轴主传动轴的设计。在给定了发动机转矩变速器低挡传动比的情况下确定了中间传动轴与主传动轴的内外径，保证发动机在各工况工作时传动轴不发生共振行成传动轴的折断。在确定了传动轴尺寸后对其扭转应力进行了校核，使传动轴在各种工况以及冲载荷情况下不会产生扭转变形。两段传动轴间转矩是靠主传动轴花键与中间传动轴花键传递的，这两处花键的设计也是这章的重中这重。本设计中选用了相对渐开线花键定心精度更高加工更容易的矩型花键，这种形式提高了传动轴高速转动时的稳定性，也减少了花键的磨擦从而提高了传动轴整体的使用寿命。由于花键配合间隙小，减小了车辆行驶时的振动的噪声，提高了驾驶舒适性。第章万向节总成的设计.万向节类型的选择万向节是转轴和转轴之间实现变角度传递动力的基本部件，按其在扭转方向上是否有明显的弹性，可分为挠性万向节和刚性万向节。刚性万向节的动力是靠零件之间的铰链式连接传递的而挠性万向节的动力则靠弹性零件传递的，且有定的缓冲减振作用。刚性万向节根据其运动特点又可分为不等速万向节准等速万向节和等速万向节和等速万向节三种形式。不等速万向节是指万向节连接的两轴夹角大于零时，输出轴和输入轴之间以变化的瞬时角速度比传递运动，但平均角速度相等的万向节。准等速万向节是指在设计角度下以相等的瞬时角速度传递运动，而在其他角度下以近似相等的瞬时角速度传递运动的万向节。输出轴和输入轴以始终相等的瞬时角速度传递运动的万向节，称之为等速万向节。万向节分类如.主传动轴滑动花键的设计汽车行驶过程中，变速器与驱动桥的相对位置经常变化。为避免运动干涉，传动轴中设有由滑动叉和矩形或渐开线花键轴组成的滑动花键来以实现传动轴长度的变化。滑动花键有矩形花键和渐开线花键两种形式。本设计选矩形花键，其主要参数可按照机械设计手册选取。下表.给出了部分轻系列花键的基本尺寸初选花键断面基本尺寸为。矩形花键主要有下图.所示四种形式由于汽车上所用的花键要求可以沿轴向滑动，所以选型花键。表.给出了部分矩形内花键长度根据表.所给出的长度，初选花键长度，花键轴孔长度。在选定花键尺寸后，还应对作用在花键轴上的扭转应力和作用在齿侧的挤压应力进行校核。表.矩形花键基本尺寸系列摘自小径轻系列规格轻系列轻系列注表中键齿数花键大径键宽倒角倒角表.矩形内花键长度很系列摘自花键小径花键长度或孔的最大长度花键长度或系列,对于传动轴上的花键轴，通常以底径计算扭转应力，的计算公式如下.式中传动轴的计算转矩•花键轴的花键内径许用应力，按安全系数确定，取，则将.代入公式.得经校核主传动轴花键的齿根扭转应力符合设计要求。传动轴花键的齿侧挤压应力计算公式如下.图.矩形花键的主要形式式中传动轴的计算转矩•花键转矩分布不均匀系数取分别为花键外径和内径花键的有效工作长度花键齿数许用挤压应力当花键的齿而硬度大于时，滑动花键。将.代入公式.得经校核主传动轴花键齿侧挤压应力符合设计要求。当传递转矩的花键伸缩时，产生的轴向阻力为.式中传动轴所传递的转矩，滑动花键齿侧工作表面的中径，摩因数取代入公式.得为了减小滑动花键的轴向滑动阻力和磨损，有时对花键齿进行磷化处理或喷涂尼龙层，有的则在花键槽中放入滚针滚柱或滚珠等滚动元件，以滚动摩擦代替滑动摩擦，从而提高传动效率。但这种结构较复杂，成本较高。有时对于有严重冲击载荷的传动，还采用具有弹性的传动轴。传动轴上的花键应有润滑及防尘措施，花键齿与键槽间隙不宜过大，且应按对应标记装配，以免装错而破坏传动轴总成的动平衡。.中间传动轴花键.解得.式中初挠度附加挠度传动轴角速度当时，轴的挠度趋于无穷大，即若轴以与此相应的角速度旋转时必将折断。这时.对于直径为的实心轴，由力学得知，.式中传动轴材料单位体积重量由此，对于两端自由支承开式传动轴，且载荷沿轴长平均分布的轴，其临界转速为.对于两端有固定支承的轴轴封闭于传动轴套管中的闭式传动轴，则.对于大量采用的空心轴，若其剖面外径，内径为，则于是两端自由支承的轴.对两端固定支承的轴，则.以上各式中均用同样的长度单位厘米。对于绝大多数开式传动轴，可按两端自由支承的轴来计算，工作长度可取两万向节中心间距离。如为闭式传动轴，可按两端固定支承的轴承计算，工作长度可取两轴承中心间距离。从上面公式可以看出当传动轴外径相同时，空心轴的临界转速比实心的要高。这就是为什么传动轴广泛采用空心轴的原因之。同时还可看出当增加，下降，为了提高可缩短传动轴长度，增大轴管内外径。所以当时，常采用中间支承。当传动轴外径相同时，空心轴的临界转速比实心的要高。为了提高在制造方面采取的主要措施是用质量分面比较均匀的焊接钢管代替无缝钢管作轴管的钢板厚度般取对每根传动轴总成应进行动平衡检验，保证不平衡度在规定范围以内，如果不合格应进行校正贴焊平衡块并使偏心振摆也在公差以内。在确定传动轴截面尺寸时，定要使传动轴的实际最大转速小于其临界转速。其安全系数应在以下范围内。.式中为对应于车辆最大行驶速度时，传动轴的转速如果传动轴的动平衡很好，而且花键连接制造精度很高，此时临界转速的安全系数，可取较小值。当传动轴质量不平衡或花键连接处磨损出间隙后，传动轴就能在低于临界转速下发生破坏。表.为载重汽车的实验数据，表示传动轴破坏转速。传动轴总成应进行动平衡试验，其不平衡度为对轿车及轻型客货车，时不大于•对以上的货车，在时不大于•。十字轴端面磨损会使其轴向间隙及窜动增大而影响动平衡，因此应严格控制该间隙或采用弹性盖板，有的可加装端面滚针轴承，传动轴总成的径向全跳动动应不大。由公式.可以确定传动轴总成的最大可能长度，如果它小于汽车总布置所要求的传动轴尺寸，则需在变速器和后驱动桥之间安置两根万向传动轴，且在它们的联接处在前传动轴后端需设置固定在车架车身上的中间支承。在些轿车上，为了缩短传动轴的长度而采用加长的变速器。表.载重汽车传动轴的破坏转速与行驶里程的关系行驶轻型,商用,传动轴,万向节,设计,毕业设计,全套,图纸摘要第章绪论.选题的目的和意义.国内外研究现状发展趋势.研究内容及方法传动轴方案的选择及主要参数的确定万向节类型的选择十字轴式万向节的结构分析万向节总成主要参数的确定与校核中间支承的设计与校核第章传动轴总成的设计.万向传动轴总体概述.传动布置型式的选择.传动轴断面尺寸的确定与强度校核传动轴的运动分析传动轴断面尺寸的计算与校核.主传动轴滑动花键的设计.中间传动轴花键的设计.本章小结第章万向节总成的设计.万向节类型的选择.十字轴式万向节的结构分析.万向节的受力分析单十字轴万向节的受力分析双十字轴万向节传动多十字轴万向节传动.万向节总成主要参数的确定与校核十字轴滚针轴承.联接元件的设计联接螺栓万向节叉.十字轴总成的润滑.本章小结第章中间支承的设计.中间支承的结构分析与选择.轴承的选取.本章小结结论参考文献致谢第章绪论.选题的目的和意义随着汽车工业的迅猛发展，车型的多样化个性化已经成为发展趋势，对汽车节能舒适与轻量化的要求越来越高。而传动轴及万向节的设计装配不良将产生振动和噪声，增添未能估算在内的符加动载荷，还可能导致传动系不能正常运转和早期破坏，万向传动轴是汽车传动系的重要组成部件之。传动轴选用与设计的合理与否直接影响传动系的传动性能。选用设计不当会给传动系增添不必要的和设计未能估算在内的附加负荷，可能导致传动系不能正常运转，因此该总成设计是汽车设计中重要的环节之。.国内外研究现状发展趋势传动轴普遍采用具有较高的强度的薄钢板卷焊而成的空心轴，超重型货车的传动轴则直接采用无缝钢管制成。近年来由于对汽车低能耗，低成本的要求越来越高，汽车必须轻量化，汽车变得更易产生振动和噪声。因此对传动系重要组成部分万向节振动特性必须进行分析。目前国内外都将以噪音，振动，啸声为设计目标，为了满足这类要求，汽车制造厂对该总成的设计要求越来越严格。随着软件的开发，国内对传动轴的设计己从传统设计向模糊可靠性设计发展。基本方法是把传统设计公式中的参量看作随机变量，进行概率计算，从中找出规律，得出合理的校核强度和截面参数。汽车和工程机械用传动轴在高速转动时要产生弯曲振动。因此导致共振现象使传动轴断裂.尤其是高速轴。为避免共振产生应进行振动计算。确定其临界转速.常规优化设计是为了使传动轴在工作时不出现共振现象.使传动轴的临界转速尽量避开其实际最高转速。因载荷的随机性及切削加下时下件表而凹凸不平及材料软硬不均。临界转速具有离散性。它不是个点，而是个区域。而模糊可靠性设计理论应用于具有振动的传动轴的优化设计中，提出传动轴的模糊可靠性优化设计方法，建立了在满足给定模糊可靠要求设计条件下优化设计数学模型。传动轴模糊可靠性优化设计在设计中，既考虑设计参数的随机性和模糊性，又能进行多参数设计，使设计方案最优，且在设计后能预测新产品的可靠度。这是可靠性和最优化设计的有机结合。万向节是实现万向传动的关键，万向节性能的优劣直接影响到整车的行驶性能动力性舒适性。从世纪初虎克式万向节在汽车上应用以来，经过多年的发展己经有十几种形式。可分为铡性万向节和挠性万向节。刚性万向节又可分为不等速万向节准等速万向节和等速万向节。等速万向节因其加工制造精度高难度大，需成套引进国外专用加工生产设备，且投资费用大价格高，已成为实现国产化的关键问题之。由于等速万向节传动轴应是用橡胶护套来密封的，橡胶护套的寿命从很大程度上决定了传动轴总成的使用寿命，因此橡胶护套设计和考核试验也成了等速万向节设计的重要环节之。由于近年来等软件的开发与应用，国内的企业科研单位也致力于基于等的模糊仿真设计，从而大大提高了我国对万向节的设计制造水平。