（毕业设计全套）轻型商用车传动轴及万向节设计（打包下载）

滚针轴承径向间隔隙过大，承受载荷的滚针数减少，滚针有被卡住的可能。

间隙过小又有可能出现受热卡住或因脏物阻滞卡住。

合适的间隙为，滚针轴承的周向总间隙以为好。

滚针的长度般不超过轴颈的长度，这可使其既具有较高的承载能力，又不致因滚针过长发生歪斜而造成应力集中。

滚针在轴向的游隙通常不应超过。

旋转轴油封挡针圈滚针轴承帽滚针油封挡圈图.滚针轴承剖面图十字轴滚针轴承的接触应力应满足.式中滚针直径十字轴轴颈直径滚针工作长度为滚针长度合力作用下个滚针所受的最大载荷，由下式确定.式中滚针列数每列中的滚针数当滚针和十字轴轴颈表面硬度在以上时，许用接触应力为。

所设计滚针轴承的滚针列数为，每列中的滚针数。

将.代入公式.得将，代入公式.得经校核轴承滚针接触应力符合设计要求。

另外，应检查与从动轴万向节叉连接的滚针轴承的最大负荷，使其不超过许用值。

这最大作用力，可按如下公式计算.式中滚针数，滚针的直径和工作长度发动机在最大转矩下的转速自发动机至万向节间的变速机构的低档传动比万向节工作夹角将代入公式.得经校核滚针轴承承能承受的最大负荷符合设计要求。

当轴承滚针沿圆周无间隙布置时，滚针中心的最大分布直径如图所示滚针沿圆周无间隙布置滚针沿圆周间隙布置图.滚针布置图.式中滚针数当滚针间的距离为时，滚针中心分布直径由增加到如图所示.式中滚针轴承两个滚针间的间隙合适的间隙为，滚针轴承的周向总间隙以为好。

当时.联连接元件的设计联接螺栓在发动机前置后驱动的汽车中，连接变速器与驱动桥之间的传动轴是靠万向节叉与驱动桥或变速器的法兰盘组成的联轴器来传递转矩的，般情况下，都是选用结构简单成本低可传递较大转矩的凸缘联轴器。

凸缘叉按标准初选螺栓孔中心圆直径，螺栓孔直径，凸缘叉边缘厚度.，螺栓数，螺栓型号，螺栓类型为铰制孔螺栓。

由于螺栓联接工作时即承受剪切力又承受轴向力，所以需校核抗拉强度，抗剪强度和抗挤压强度。

抗拉强度可按如下公式进行校核.式中拉应力单个螺栓所受轴向力，螺栓最小直径，许用拉应，滑动花键滑动时的磨擦力将，代入公式.得经校核螺栓的拉应力符合要求。

抗剪强度按如下公式进行校核.式中剪应力单个螺栓所受工作剪力螺栓抗剪面直径螺栓抗剪面数螺栓的许用切应单个螺栓所受工作剪力可按如下公式计算式中传动轴传动递的扭矩螺栓孔中心圆直径将代入公式.得经校核螺栓切应力符合设计要求。

抗挤压强度按如下公式进行校核.式中单个螺栓所受工作剪力，.螺栓杆与孔壁挤压面的最小长度.螺栓或孔壁较弱材料的许用挤压应力，将.，.，代入公式.得经校核螺栓的抗挤压强度符合设计要求。

万向节叉万向节叉与十字轴组成连接支承，在力作用下产生支承反力，在与十字轴轴孔中心线成的截面处，万向节叉承受弯曲和扭转载荷，其弯曲应力和扭应力应满足式中分别为截面处的抗弯截面系数和抗扭截面系数，矩形截面，椭圆形截面，分别为矩形截面的高和宽或椭圆形截面的长轴和短轴与有关的系数，按下表.选取表.系数的选取.与十字轴轴孔中心线成的截面到力作用线的距离万向节叉中点与截面相垂直平面到力作用线的距离如图.所示.。

则，取，由表得.，.。

剖面为矩形，所以，。

弯曲应力的许用值为，扭应力的许用值为。

将.代入公式.和.得经校核万向节叉弯曲应力和扭转应力均符合设计要求。

图.万向节叉.十字轴总成的润滑十字轴万向节在工作中承受着较大的扭矩和交变负荷，其损坏形式主要是十字轴轴颈和滚针轴承的磨损十字轴轴颈和滚针轴承碗工作面的压痕与剥落。

在车辆维护规范中规定滑动叉键齿和中间轴承使用钙基润滑脂黄油十字轴的滚针轴承和三桥驱动汽车的中间轴承使用齿轮油但在实际工作中，因十字轴的注油嘴与黄油嘴相同，有时是为了操作方便，有时是无加注设备.很多驾驶员和保修人员便错误地对十字轴滚针轴承使用黄油润滑，造成十字轴的早期损坏。

下面对加注黄油为什么不能起到润滑作用进行分析。

钙基润滑脂黄油是由稠化剂钙和基础润滑油组成的，其结构比较分散。

如果汽车在大负荷下持续运转时间较长，则油膜中的基础润滑油大部分便被分离出来，油膜也就基本不存在了，而且黄油在常温下的流动性很差，滚针在工作中又只能作原地转动，因此，当原有的油膜失效后难以立即形成新的油膜，致使滚针轴承及十字轴呈半干摩擦或干摩擦状态。

润滑脂变质蒸发后形成较硬的皂质，本身不但不能起润滑作用，而且还阻碍了滚针的滚动，再加上万向节没有溢流阀，变质的润滑脂既不能排出，新润滑脂又不便注入。

在保养作业时，注入的润滑脂并不能进人到滚针中间，而是从安全阀中挤出来，轴承内的润滑脂基本上仍是第次注入的，并且已成了变质的皂质。

因而轴承仍得不到良好的润滑。

由于黄油油膜的坚韧程度度较差，而万向节在工作中却要承受较大的扭矩和交变负荷，因此在轴承中难以形成良好的油膜。

所以，十字轴万向节的润滑不能用黄油，而应加注齿轮油。

齿轮油润滑有以下优点首先，齿轮油具有适当的粘度，形成的油膜强度较高，润滑油不至于因离心力而从接触面甩掉，能形成良好的弹性动压润滑。

其次齿轮油具有优良的油性和极压性，能保证在压力很高的工作条件下，也能建立起边界润滑油膜。

综上所述，由于轴承碗的密封性较差，齿轮油的流动性较大，故齿轮油有可能被逐渐甩出，从而造成半干摩擦或干摩擦也会加速十字轴及滚针的磨损。

所以，应定期对万向节加注齿轮油予以润滑，同时注意检查轴承碗的密封性或者采用锂基润滑脂，并结合保养作业，分解万向节，将旧油清理出来，重新加重注新油予以润滑。

.本章小结本章对单个十字轴万向节双十字轴万向节多十字轴万向节进行了运动和受力分析确定了十字轴主要尺寸参数，并对十字轴轴颈进行了强度校核保证其能够承受各种工况下的载荷设计了联接件的形式并对联接螺栓和万向节叉进行了强度校核，保证了传动的可靠性。

本章的重点是滚针轴承设计，在按照标准选定了滚针轴承主要尺寸后，对滚针进行了强度校核。

该滚针轴承突出的优点是先取了双刃口复合橡胶油封，用作径向密封当向十字轴内腔注入润滑油时，陈油磨损产物及多余的润滑油便从橡胶油封内圆表面与十字轴轴颈接触处溢出，不需安装安全阀，防尘防水效果良好。

在灰尘较多的条件下使用时，可显著提高万向节寿命。

以及挡针圈的使用，解决了滚针轴承装配和工作时掉针卡针的问题。

第章中间支承的设计.中间支承的结构分析与选择在长轴距汽车上，为了提高传动轴临界转速，避免共振以及考虑整车总体布置上的需要，常将传动轴分段。

在乘用车中，有时为了提高传动系的弯曲刚度，改善传动系弯曲振动看特性，减小噪声，也将传动轴分成两段。

当传动轴分段时，需加设中间支承。

中间支承能常安装在车架横梁上或车身底架上，以补偿传动轴轴向和角度方向的安装误差，以及车车辆行驶过程中由于弹性支承的发动机的窜动和车架等变形所引起的位移。

目前中间支承主要有橡胶弹性中间支承和摆臂式中间支承两种形式。

橡胶弹性中间支承在其结构中采用单列滚子轴承，橡胶弹性元件能吸收传动轴的振动，降低噪声。

这种弹性中间支承不能传递轴向力，它主要承受传动轴因不平衡偏心等因素引起的径向力，以及万向节上的附加弯矩所引起的径向力。

蜂窝软垫式中间支承与车架横梁相连接。

单列球轴承可在轴承座内滑动。

由于蜂窝形橡胶垫的弹性作用，能适应上述安装误差和行驶中出现的位移。

此外还可吸收振动并减少噪声。

单列球轴承通过油嘴加入的润滑脂来实现，并在球轴承两端安装油封加以密封。

蜂窝软垫式结构简单，效果良好，应用广泛。

双列圆锥滚子轴承中间支承，其特点是双列圆锥滚子轴承可承受较大的轴向力，且便于调整，使用寿命长。

有的汽车采用摆式中间支承。

整个中间支承通过螺栓固定在支架和车架横梁上。

当发动机轴向窜动时，摆臂可绕支承轴摆动，适应中间传动轴的轴线在纵向平面的位置变化，改善了轴承的受力状况。

此外橡胶衬套能适应传动轴轴线在横向平面内少量的位置变化。

综上所述，由于本设计适用车型载重小，行驶时传动轴承受冲击载荷小，而摆动式中间支承具有结构简单质量轻制造容易维修保养方便等优点，故本设计选用摆动式中间支承，其结构如图.。

单列深沟球轴承套装在中间传动轴上，内圈由凸缘叉和轴肩轴向定位，外圈由两个卡环固定在轴承座孔上使之不能在轴向滑动。

两个支承销管由两个挡圈通过销联接在起销管分别与轴承座和支架焊接，支架由螺栓固定在车架横梁上。

由于摆动式中间支承的结构特点，作用在轴承上的轴向力和径向力都较小，故选用单列深沟球轴承。

中间传动轴花键大径，所以取轴承内径，初选轴承外径，轴承宽度。

选定轴承型号后需对其使用寿命进行校核。

图.摆动式中间支承.轴承的选取由机械设计手册查得对于每日小时工作的机械利用率不高，预期使用寿命每日小时工作利用率较高，预期使寿命。

取预期使用寿命计算。

计算公式以小时数表示如下.式中轴承转速，取ε寿命指数，对球轴承基本额定动载荷，当量动载荷温度系数，工作温时，当量动载荷的般计算公式为.式中考虑载荷性质引入的载荷系数，取径向，轴向载荷系数轴承径向载荷轴承轴向载荷，取轴承径向载荷可按如下公式计算.式中滑动花键滑动时的阻力，传动轴工作时两万向节的夹角传动轴重力作用在轴承上的分力由机械设计手册查得.，.。

将，.，.代入公式.得将代入公式.得经计算轴承寿命符合设计要求。

另外，还应考虑中间支承的固有频率，计算公式如下.式中中间支承的固有频率中间支承橡胶弹性元件的径向刚度中间支承悬置质量，等于传动轴落在中间支承上的部分质与中间支承轴承及其轴承座所阴承受的质量之和。

在设计中间支承时，应合理选择橡胶弹性元件的径向刚度，固有频率对应的临界转速尽可能低于传动轴的常用转速范围，以免共振，保证隔振效果好。

许用临界转速为，对于乘用车，取下限。

当中间支承的固有频率依此数据确定时，由于传动轴不平衡引起的共振转速，而由于万向节上的附加弯矩引起的共振转速为，这样就避免了中间支承与传动轴的谐振。

.本章小结本章完成了中间支承总成的设计。

摆动式中间支承具有结构简单质量轻制造容易维修保养方便等优点。

当发动机轴向窜动时，摆臂可绕支承轴摆动，适应中间传动轴的轴线在纵向平面的位置变化，改善了轴承的受力状况。

橡胶衬套可以大大吸收减小由于传动轴引起的振动，进而减小车辆行驶时的噪声和振动。

此外，还选择了轴承的型号并对轴承的使用寿命进行校核设计了合理有效的润滑及密封型式，从而提高了总成的使用寿命。

结论随着汽车工业的迅猛发展，车辆的多样化轻量化己成为发展趋势，对车辆的操控性行驶稳定性乘坐舒适性的要求也越来越高。

而传动轴及万向节的布置设计装配不良将产生振动和噪声，影响车辆的行驶性和舒适性。

因此该总成设计是汽车设计中重要的环节之。

本题是依据现有生产企业在生产车型的万向传动装置作为设计原型，在给定变速器输出转矩转速及发动机和主减速器安装位置等条件下，设计出符合要求的万向传动装置，着重设计了传动轴花键万向节总成及中间支承总成并对其进行了校核计算。

在对各种结构件进行了分析计算后，进行了合理的总体布置，该总成己基本符合了设计要求。

此外，在主传