（毕设全套）基于有限元分析的汽车万向传动装置设计（含CAD图纸）

此径向力作用在滚针轴承碗的底部，并在输入轴与输出轴的支承上引起反力。

图.附加弯矩对传动轴的作用多十字轴万向节传动多万向节传动的从动叉相对主动叉的转角差的计算公式与单万向节相似，可写成.式中，为多万向节传动的当量夹角为主动叉的初相位角为主动轴转角。

式.表明，多万向节传动输出轴与输入轴的运动关系，如同具有夹角而主动叉具有初相位的单万向节传动。

假如多万向节传动的各轴轴线均在同平面，且各传动轴两端万向节叉平面之间的夹角为或，则当量夹角为.式中，为各万向节的夹角。

式中的正负号这样确定当第万向节的主动叉处在各轴轴线所在的平面内，在其余的万向节中，如果其主动叉平面与此平面重合定义为正，与此平面垂直定义为负。

为使多万向节传动的输出轴与输人轴等速旋转，应使。

万向节传动输出轴与输入轴的转角差会引起动力总成支承和悬架弹性元件的振动，还能引起与输出轴相连齿轮的冲击和噪声及驾驶室内的谐振噪声。

因此，在设计多万向节传动时，总是希望其当量夹角尽可能小，般设计时应使空载和满载两种工况下的不大于。

另外，对多万向节传动输出轴的角加速度幅值加以限制。

对于轿车，对于货车，。

.结构方案的确定万向节与传动轴的结构型式汽车后驱动桥的万向节传动装置通常称为汽车的万向传动轴或简称为传动轴，它由万向节轴管及其伸缩花键等组成如图.，对于长轴距汽车的分段传动轴，还需有中间支承，如图.。

传动轴管伸缩花键及中间支承结构方案分析传动轴管由壁厚均匀易平衡壁薄管径较大扭转强度高弯曲刚度大适于高速旋转的低碳钢板卷制的电焊钢管制成。

带有中间支承并有两根轴管的分段传动轴具有根轴管的传动轴万向节传动轴管平衡片伸缩轴管防尘罩十字轴中间支承图.汽车传动轴的结构图伸缩花键具有矩形或渐开线齿形，用于补偿由于汽车运动时传动轴两端万向节之间的长度变化。

当承受转矩的花键在伸缩时，产生轴向摩擦力为式中传动轴所传递的转矩花键齿侧工作表面的中径摩擦系数。

由于花键齿侧工作表面面积较小，在大的轴向摩擦力作用下将加速伸缩花键的磨损，引起不平衡及振动。

应提高键齿表面硬度及光洁度，进行磷化处理喷涂尼龙，改善润滑。

可减小摩擦阻力及磨损。

也有用滚珠或滚柱的滚动摩擦代替花键齿间的滑动摩擦的结构如图.。

花键应有可靠的润滑及防尘措施，间隙不宜过大，以免引起传动轴振动。

内外花键应对中，为减小键齿摩擦表面间的压力及磨损应使键齿长与其最大直径之比不小于。

花键齿与键槽应按对应标记装配，以免破坏传动轴总成的动平衡。

动平衡的不平衡度由点焊在轴管外表面上的平衡片补偿。

装车时传动轴的仲缩花键端不应靠近后驱动桥，而应靠近变速器或中间支承，以减小其轴向摩擦力及磨损。

中间支承用于长轴距汽车的分段传动轴，以提高传动轴的临界转速，避免共滚柱带有滚柱内滚道的传动轴管带有滚柱外滚道的轴管图.带有滚柱的汽车传动轴振，减小噪声。

它安装在车架横梁或车身底架上，应能补偿传动轴的安装误差及适应行驶中由于弹性悬置的发动机的窜动和车架变形引起的位移，而其轴承应不受或少受由此产生的附加载荷。

以前中间支承多采用自位轴承，目前则广泛采用坐于橡胶弹性元件上的单列球轴承如图.，图.。

橡胶弹性元件能吸收传动轴的振动，降低噪声，承受径向力，但不能承受轴向力。

设计时应合理选择支承刚度，避免在传动轴常用转速内产生共振。

摆臂式中间支承的摆臂用于适应中间传动轴轴线在纵向平面内的位置变化。

越野汽车传动轴的中间支承常安装在中驱动桥壳上，多采用两个圆锥滚子轴承，轴承座应牢固地固定在中桥壳上如图.所示。

油封弹性挡圈轴承图.摆臂式中间支承传动轴及其中间支承中间支承方案挠性万向节前后传动轴弹性中间支承平衡片橡胶套横梁图.汽车传动轴的中间支承圈.越野汽车传动轴的中间支承万向节类型分析汽车用万向节分为刚性的挠性的等速的和不等速的几种。

汽车除转向驱动桥及带有摆动半轴的驱动桥的分段式半轴多采用等速万向节外，般驱动桥传动轴均采用对十字轴万向节，如图.。

普通十字辅万向节普通十字轴万向节如图.所示，由两个万向节叉及联接它们的十字轴滚针轴承及讷封等组成。

其结构简单，传动效率高。

十字轴万向节的损坏形式主要是十字轴轴颈和滚针轴承的磨损，以及十字轴轴颈和滚针轴承碗工作表面的压痕和剥落。

通常认为当磨损或压痕超过．时，十字轴万向节就应报废。

为了提高其使用寿命。

出现了各种有效的组合式润向节滑密封装置，以润滑和保护十字轴轴颈与轴承盖万向节油嘴滚针轴承如图.。

轿车和轻型客货车常于十字轴安全阀油封装配时封入润滑脂润滑以减少车辆的滚针轴承碗润滑点，这时应采用密封效果较好的双刃口或图.普通十字轴万向节多刃口橡胶油封。

当需定期加注润滑脂时，应如图.所示将油封反装以利在加注润滑脂时能将陈油和磨损产物排出。

轴蕊中的滚针直径的差值应控制在.以内，否则会加重载荷在滚针间的分配不均匀性。

滚针轴承的径向间隙过大会使受载的滚针数减少及引起滚针歪斜，间隙过小则可能受热卡住，合适的间隙为。

滚针的用向总间隙取为宜。

重型汽车有时采用较粗的滚针并分成两段以提高其寿命，也有以滚柱代替滚针的结构。

为防止十字轴轴向窜动及避免摩擦发热，有的在十字轴轴端和轴承碗之间加装端面滚针轴承。

防尘罩油封座圈止推环滚针间隙油封压配锥面图.十字轴的润滑与密封单个十字轴万向节不是等速万向节，其特点是当主动轴与从动轴之间有夹角时，不能等速传递而有转角差图.，使主从动轴的角速度周期性地不相等。

采用两个十字轴万向节并把与传动轴相连的两个万向节叉布置在同平面内，且使万向节的夹角图.，则可使处于同平面内的输出轴与输入轴等角速旋转。

图.转角差的关系图.双十字轴万向节的等速传动条件十字轴万向节两轴的夹角。

不宜过大．当由增至时，滚针轴承寿命将下降至原寿命的。

挠性万向节利用橡胶盘块环及橡胶金属套筒等橡胶弹性元件在夹角不大于的两轴间传递转矩。

其结构简单不需润滑，能减小传动系的扭振动载荷及噪声。

有的结构还允许定的轴向变形．当这种轴向变形量能满足使用要求时，可省去伸缩花键。

常用作轿车三万向节传动中的靠近变速器的第万向节或用在重型车的离台器与变速器，变速器与分动器之间。

考虑到用到这些地方的挠性万向节常要在挂直接档时的高转速下工作，为保证传动轴总成的平衡精度，则必须使万向节两侧的轴线对中。

图.给出了汽车挠性万向节及其橡胶弹性元件的典型结构图，其中图图分别为具有球面对中机构的环形和六角形挠性万向节图为橡胶金属套筒结构的挠性万向节图图分别为组合型和盘形橡胶元件。

金属套筒结构的橡胶应具有的物理机械特性为抗拉强度不小于相对拉伸率不小于肖氏硬度最大挤压应力为.剪切弹性模量.工作温度范围为。

等速万向节主从动轴的角速度在两轴之间的夹角变动时仍然相等的万向节，称为等角速万向节或等速万向节。

等速万向节的“等角速”工作原理，可以对大小相同的圆锥齿轮传动为例来说明。

如图.所球面对中机构的环形挠性万向节六角形挠性万向节橡胶金属套筒结构的挠性万向节组合型橡胶元件盘形橡胶元件图.挠性万向节及其橡胶元件的典型结构示，两齿轮的轴线交角为，这两个齿轮轮齿的接触点位于轴间夹角的平分线上。

由点到两轴线的垂直距离相等并等于在点处两齿轮的圆周速度是相等的，因而两齿轮的角速度相等。

多数等速万向节工作时的特点也都在于它们所有的传