畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-柴油動(dòng)力微型客車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（全套圖紙）

車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 I 柴油動(dòng)力微型客車設(shè)計(jì)(傳動(dòng)系設(shè)計(jì)) 摘 要 汽車傳動(dòng)系是位于發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)車輪之間的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，其基本功用是將 發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力傳給驅(qū)動(dòng)輪。因此，汽車傳動(dòng)系統(tǒng)是汽車上最主要的動(dòng)力傳動(dòng) 裝置。 傳動(dòng)系主要是由傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)橋組成的，傳動(dòng)軸是發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)汽車的動(dòng) 力傳遞重要組成部分。本設(shè)計(jì)注重實(shí)際運(yùn)用，考慮整車的總體布置，改進(jìn)了一些 設(shè)計(jì)方法，力求整車結(jié)構(gòu)及性能更為合理。傳動(dòng)軸是把變速器的轉(zhuǎn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩傳到 主減速器的軸，傳動(dòng)軸是由軸管、伸縮花鍵和萬(wàn)向節(jié)組成。傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)主要考 慮傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速，合理優(yōu)化軸與軸之間的角度。驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系末端，其 基本功用是增矩、降速，承受作用于路面和車架或車身之間的作用力。它的性能 好壞直接影響整車性能，而對(duì)于輕載汽車顯得尤為重要。當(dāng)采用大功率發(fā)動(dòng)機(jī)輸 出大的轉(zhuǎn)矩以滿足目前汽車的快速、輕載的高效率、高效益的需要時(shí)，必須搭配 一個(gè)高效、可靠的驅(qū)動(dòng)橋，所以采用傳動(dòng)效率高的單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋已經(jīng)成為未來(lái) 輕載汽車的發(fā)展方向。驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)應(yīng)主要保證汽車在給定的條件下具有最佳的動(dòng) 力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706153893706 本設(shè)計(jì)根據(jù)給定的參數(shù)，按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法并參考同類型車確定汽車總體參 數(shù)，再確定十字軸萬(wàn)向節(jié)、傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)類型，最后進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)并對(duì)十字軸萬(wàn)向 節(jié)、傳動(dòng)軸進(jìn)行強(qiáng)度以及壽命的校核。傳動(dòng)系設(shè)計(jì)過程中基本保證結(jié)構(gòu)合理，符 合實(shí)際應(yīng)用，總成及零部件的設(shè)計(jì)能盡量滿足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化和產(chǎn) 品的系列化及汽車變型的要求，修理、保養(yǎng)方便，機(jī)件工藝性好，制造容易。 關(guān)鍵字：傳動(dòng)系，十字軸萬(wàn)向節(jié)，傳動(dòng)軸 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 II 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 I Toyota little overlord transmission design ABSTRACT Auto transmission is located between the engine and the drive wheels power transmission device.Its basic function is a drive to the engine driving wheel.Therefore, auto transmission system is the main power car transmission device. The transmission is mainly composed by transmission shaft and the drive axle shaft is prerequisite, after the car engine displacement an important part power transfer. This design practical use, consider carloads of layout, improve some design methods, and strive to vehicle structure and performance is more reasonable. The transmission shaft is the rotation and torque to the axis, transmission shaft main reducer by shaft tubes, telescopic spline and gimbal composition. The design of transmission shaft critical speed of main consideration, to optimize the Angle between the axial and axis.Drive axle is at the end of the powertrain, and its basic function is increasing the torque and reducing the speed,bearing the force between the road and the frame or body. Its performance will have a direct impact on automobile performance .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed，heavy- loaded，high efficiency，high benefit today heavy truck，must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the heavy truck developing tendency. Drive axle should be designed to ensure the best dynamic and fuel economy on given condition. According to the design parameters given ,firstly determine the overall vehicle parametres in accordance with the traditional design methods and reference the same vehicle parameters, then identify the main reducer, differential, Cross axis gimbal, propshafts,axle and axle housing structure type, finally design the parameters of the main gear,the driven gear of the final drive, axle gears and spiral bevel gear and check the strength and life of them. In design process of the drive axle,we should ensure a reasonable structure, practical applications, the design of assembly and parts as much as possible meeting requirements of the standardization of parts, components and products, 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 II univertiality and the serialization and change , convenience of repair and maintenance, good mechanical technology, being easy to manufacture. Key words: The Transmission, Cross Axis Gimbal, Driveshaft 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 目 錄 第 1 章 緒 論.1 1.1 概述.1 1.2 傳動(dòng)系研究背景2 1.3 研究傳動(dòng)系的目的和意義2 1.4 傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)4 1.5 研究主要內(nèi)容6 第 2 章 傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)分析與選擇.7 2.1 汽車傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)方案7 2.1.1 萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu).7 2.1.2 傳動(dòng)軸管、伸縮花鍵及中間支承結(jié)構(gòu).7 2.1.3 萬(wàn)向節(jié)類型.11 2.2 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)方案13 第 3 章 萬(wàn)向傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì).14 3.1 微型客車的基本參數(shù)14 3.2 傳動(dòng)軸計(jì)算及校核14 3.2.1 萬(wàn)向傳動(dòng)的載荷計(jì)算.14 3.2.2 傳動(dòng)軸軸管設(shè)計(jì)校核.15 3.2.3 軸管強(qiáng)度計(jì)算.17 3.2.4 傳動(dòng)軸花鍵軸的計(jì)算.18 3.3 十字軸總成的計(jì)算及校核19 3.3.1 十字軸計(jì)算.19 3.3.2 十字軸萬(wàn)向節(jié)叉的計(jì)算.19 3.3.3 十字軸滾針軸承的設(shè)計(jì).22 結(jié) 論.23 參考文獻(xiàn).27 致 謝.28 第第 1 1 章章 緒緒 論論 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2 1.1 概述 傳動(dòng)系統(tǒng)主要部分是傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)橋，傳動(dòng)軸是發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)汽車的一個(gè) 特別重要組成部分。這次設(shè)計(jì)是根據(jù)實(shí)際情況，同時(shí)考慮到整車設(shè)計(jì)時(shí)候的布局， 想辦法去設(shè)計(jì)能在工作環(huán)境下工作狀態(tài)更好的傳動(dòng)系，希望讓車輛駕駛起來(lái)更加 舒適平穩(wěn)。傳動(dòng)軸工作的時(shí)候是把變速器轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩傳給主減速器。傳動(dòng)軸 是主要考慮軸臨界速度的設(shè)計(jì)，通過調(diào)整軸之間的角度大小來(lái)提高性能。 驅(qū)動(dòng)橋通常會(huì)被安置到傳動(dòng)系的最末端，這是為了增加轉(zhuǎn)矩，降低轉(zhuǎn)速，當(dāng) 路面施加給車身作用力的時(shí)候能輕松承受。其功用直接影響車輛性能，對(duì)輕負(fù)載 車來(lái)講是非常重要的。驅(qū)動(dòng)橋可以實(shí)現(xiàn)效率高的特點(diǎn)，特別是汽車使用高功率發(fā) 動(dòng)機(jī)，這時(shí)輸出扭矩很大，需求一個(gè)有效的驅(qū)動(dòng)橋來(lái)使用，這時(shí)可以采用單級(jí)減 速驅(qū)動(dòng)橋，它很高的傳動(dòng)效率已經(jīng)是輕型汽車的一個(gè)未來(lái)發(fā)展方向。對(duì)于微型客 車來(lái)說(shuō)，燃油經(jīng)濟(jì)性和汽車功率都是需要重點(diǎn)考慮的方面，這時(shí)候就要選擇設(shè)計(jì) 合適的驅(qū)動(dòng)橋。 萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)即便在改動(dòng)兩軸的相對(duì)應(yīng)地方或在不同軸心的兩個(gè)軸間都能用來(lái) 傳遞動(dòng)力。比如，在一些重型車輛和越野車輛，由于總體安放要求離合器和變速 器之間有一定的間隔，這個(gè)時(shí)候要思考離合器和變速器之間的軸與軸很難質(zhì)心在 同一條線上和裝置車架時(shí)有一定概率發(fā)生變形，因而這些組件之間，安裝時(shí)候采 用萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)。普通十字軸萬(wàn)向節(jié)或者撓性萬(wàn)向節(jié)處于這樣的情況會(huì)發(fā)揮好的作 用，須工作角度普通情況下不大過。53 本次設(shè)計(jì)的汽車是前置后驅(qū)，這種類型的汽車開動(dòng)時(shí)，懸掛會(huì)一直發(fā)生變形， 所以變速器和驅(qū)動(dòng)橋兩部件的高度間隔等也會(huì)時(shí)時(shí)變動(dòng)，要想解決這個(gè)問題，可 以用可伸縮的萬(wàn)向傳動(dòng)軸來(lái)聯(lián)接它們。 然后，當(dāng)連接的長(zhǎng)度比較短的時(shí)候，通常利用一對(duì)萬(wàn)向節(jié)和一根能自在伸長(zhǎng) 縮小的傳動(dòng)軸;當(dāng)離開軸間隔大于 1.5 米時(shí)，往往將傳動(dòng)軸分成兩個(gè)或三個(gè)，三個(gè) 或四個(gè)通用，并且末尾一根傳動(dòng)軸能夠伸長(zhǎng)縮短，中間傳動(dòng)軸應(yīng)予以支持，萬(wàn)向 節(jié)之間的兩軸角度，普通卡車不該大于，44 越野車可以最大到達(dá)。201530 對(duì)于球籠式或叉球式等速萬(wàn)向節(jié)，它們最大角度，這時(shí)車輪也會(huì)達(dá)到自4232 己的最大轉(zhuǎn)角，在車輛左右車輪在行駛過程中改變時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋不僅要轉(zhuǎn)向而且要 被驅(qū)動(dòng)，這時(shí)就可以利用它們。萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)還可以使用在驅(qū)動(dòng)橋或者轉(zhuǎn)向軸傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)等。 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 3 萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)傳遞動(dòng)力的時(shí)候需要保持穩(wěn)定地狀態(tài)，這樣可以使聯(lián)接的兩個(gè)軸 能以同樣的速度旋轉(zhuǎn)，可以在兩個(gè)軸夾角和位置變化時(shí)同樣正常工作。萬(wàn)向節(jié)角 度變化時(shí)，附加負(fù)載、振動(dòng)和或者噪聲會(huì)產(chǎn)生，如果不加以控制就會(huì)造成共振， 因此要控制角度大小。在此之外，萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)具備傳動(dòng)好，使用壽命很長(zhǎng)，構(gòu)造 相對(duì)簡(jiǎn)單，比較容易制造，易于維修的特點(diǎn)。 通過這次對(duì)傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)，使我熟練掌握了 CAD 的使用方法，學(xué)會(huì)了怎么 樣去獨(dú)自分析問題查找解決問題的辦法。通過萬(wàn)向傳動(dòng)裝置在各種各樣的車輛上 的應(yīng)用讓我們發(fā)現(xiàn)汽車的性能明顯提高了。因此，本次設(shè)計(jì)具有相當(dāng)好的意義。 1.2 傳動(dòng)系研究背景 如今社會(huì)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，人們的生活節(jié)奏很快，人旅行和運(yùn)輸范圍越來(lái)越 寬廣，因此人類對(duì)運(yùn)輸工具的投入和研發(fā)更加積極，汽車就是在這樣的浪潮中誕 生，并且到現(xiàn)在都影響著我們的生活。自從 20 世紀(jì)以來(lái)，全球范圍內(nèi)汽車越來(lái) 越多，石油就是汽車的糧食，人不可一日不食，汽車離開汽油就是廢鐵，但現(xiàn)在 因?yàn)榉N種原因能源供應(yīng)變得緊張。 因此，怎么在這種資源緊缺的情況下，設(shè)計(jì)出來(lái)原料利用率更高，用更少的 油跑更遠(yuǎn)的路，怎么生產(chǎn)更多這樣的汽車屬于車輛行業(yè)需要特別解決的難題。汽 車傳動(dòng)系把發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒汽油產(chǎn)生的動(dòng)能傳遞給車輪來(lái)讓車輛開動(dòng)，它在變速器和 車輪間，汽車最重要?jiǎng)恿鬏?。許多汽車的麻煩有很多與傳輸系統(tǒng)相關(guān)的故障。 如果傳動(dòng)軸損壞，汽車就無(wú)法被啟動(dòng)，也無(wú)法開車上路了。 因?yàn)榻?jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我們的生活層次快速提高，確保交通方便、快捷、舒 適的汽車傳輸?shù)目煽啃宰兊迷絹?lái)越重要。汽車傳動(dòng)系靠譜，汽車的動(dòng)力性能就會(huì) 被發(fā)揮百分之百。傳動(dòng)系統(tǒng)用來(lái)傳送驅(qū)動(dòng)車輛行駛的驅(qū)動(dòng)力，它的性能好壞直接 影響到傳輸系統(tǒng)是否穩(wěn)定和可靠。 1.3 研究傳動(dòng)系的目的和意義 中國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展特別快，車型各種各樣而且都很有特色已經(jīng)成為發(fā)展潮流。 現(xiàn)在的情況是我國(guó)汽車業(yè)發(fā)展迅猛，傳動(dòng)軸每年的需求量大幅度增加。調(diào)查可發(fā) 現(xiàn)汽車傳動(dòng)軸潛在的需求超大，車輛產(chǎn)業(yè)可以擴(kuò)展的空間充足，車輛企業(yè)規(guī)模也 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 4 在逐漸擴(kuò)大。由此看出，中國(guó)的傳車輛動(dòng)軸發(fā)展的前景相當(dāng)光明。 萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)需要和它連接的兩個(gè)軸的夾角和相對(duì)之間的位置在范圍內(nèi)持續(xù)變 化并且能十分穩(wěn)定地傳遞動(dòng)力，確保聯(lián)接的兩軸用一樣速度旋轉(zhuǎn)。除此之外，萬(wàn) 向節(jié)傳動(dòng)傳動(dòng)效果好，一根傳動(dòng)軸可以用很久，而且就是一根階梯形圓柱，制作 比較方便，修起來(lái)方便。這次設(shè)計(jì)是參考現(xiàn)在車企所開發(fā)生產(chǎn)的車輛的萬(wàn)向傳動(dòng) 裝置來(lái)當(dāng)做設(shè)計(jì)原型，設(shè)計(jì)符合常理的萬(wàn)向傳動(dòng)裝置，側(cè)重在于要算出設(shè)計(jì)的萬(wàn) 向節(jié)的構(gòu)造參數(shù)和各種校核計(jì)算。在此之后，描畫總成裝配圖和其中構(gòu)造部件的 零件圖。 萬(wàn)向傳動(dòng)軸對(duì)于車輛很重要，也屬于國(guó)產(chǎn)的汽車業(yè)在設(shè)計(jì)車輛時(shí)難度較大的 部件，因?yàn)槲覈?guó)缺少高技術(shù)的設(shè)備，所以制造很難。傳動(dòng)軸是傳送裝置，它傳遞 前后動(dòng)力，是車輛想要正常行駛?cè)鄙俨恍械摹Ｈ缃?，?guó)內(nèi)只有很少數(shù)的合資企業(yè) 生產(chǎn)能力達(dá)到要求，大多數(shù)國(guó)內(nèi)的企業(yè)還都是在仿造外國(guó)的汽車成品，少見有中 國(guó)特色的設(shè)計(jì)。由此可見，設(shè)計(jì)出可靠、造價(jià)很低的傳動(dòng)軸對(duì)于降低車輛的生產(chǎn) 所需成本、加快汽車經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有不可替代的意義。 萬(wàn)向傳動(dòng)裝置應(yīng)用的方面很多，但是殊途同歸，構(gòu)造還是大差不差的，就是 兩個(gè)軸線交錯(cuò)互相聯(lián)接的不歇轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸間傳遞動(dòng)力。汽車結(jié)構(gòu)上有很多傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)，比如齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，和它們比擬，萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上述機(jī) 構(gòu)都不能替代的長(zhǎng)處。如果需要將一根軸上的扭矩和傳動(dòng)傳遞給距離很遠(yuǎn)另一根 軸時(shí)在軸角度變化不斷并且夾角較大的情況下，沒有別的選擇只能選擇萬(wàn)向節(jié)機(jī) 構(gòu)。其價(jià)值在航空航天或者機(jī)床，特別在汽車范圍特別重要。汽車工業(yè)發(fā)展至今， 萬(wàn)向傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)理論思想一直更新?，F(xiàn)在，商務(wù)車裝的都是十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng) 軸。 傳動(dòng)軸包含的一個(gè)重要零件是滑動(dòng)花鍵副，它有內(nèi)、外花鍵，當(dāng)長(zhǎng)度變化時(shí) 可以及時(shí)的傳動(dòng)。傳動(dòng)軸萬(wàn)向節(jié)擺動(dòng)時(shí)候的角度要看車輛安置的傳動(dòng)軸的校核結(jié) 果，同理是取值滑動(dòng)花鍵副的伸縮長(zhǎng)度的最大值。普遍來(lái)講還包含傳動(dòng)軸管，內(nèi) 心中空的軸管就算不重也可以傳遞很大的扭矩，并且和與它外徑一樣長(zhǎng)的實(shí)心軸 比擬擁有高的臨界轉(zhuǎn)速。 發(fā)動(dòng)機(jī)前置或者四驅(qū)的車常用十字軸剛性萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸。這種傳動(dòng)軸的長(zhǎng)處 是確保在軸與軸角度時(shí)時(shí)變動(dòng)時(shí)能夠傳遞動(dòng)力保持一樣，傳動(dòng)效率相當(dāng)高；不好 之處是在傳遞的時(shí)候，主動(dòng)軸和從動(dòng)軸速度不一樣。這個(gè)缺點(diǎn)會(huì)讓開車時(shí)經(jīng)常出 現(xiàn)噪聲而且傳動(dòng)軸壞的特別快，經(jīng)常出現(xiàn)毛病，這時(shí)因?yàn)樗俣炔煌瑫r(shí)傳動(dòng)軸就會(huì) 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 5 和聯(lián)接部件扭轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生振動(dòng)。 兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)同時(shí)傳動(dòng)，這時(shí)就算第一萬(wàn)向節(jié)速度不同也會(huì)被第二個(gè)給抵消了， 這樣兩個(gè)速度會(huì)保持一致傳動(dòng)，來(lái)讓兩個(gè)軸以固定速度運(yùn)行。想要達(dá)成這個(gè)想法， 就要想辦法完成兩個(gè)條件：一是第一萬(wàn)向節(jié)軸和軸夾角和第二萬(wàn)向節(jié)兩軸角度一 樣；二是第一萬(wàn)向節(jié)的從動(dòng)叉平面和第二從動(dòng)叉是同一個(gè)平面。這樣就算變速器 和主減速位置時(shí)時(shí)變動(dòng)時(shí)我們也不需要擔(dān)心，消除了發(fā)動(dòng)機(jī)定位誤差和前后橋懸 架振動(dòng)的影響。要確保軸之間夾角變化在合力范圍內(nèi)，改良傳動(dòng)系性能，要盡量 調(diào)整零部件使它們對(duì)傳動(dòng)軸的影響降至最小。 除上述所說(shuō)以外，萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的應(yīng)用很多，發(fā)動(dòng)機(jī)處于前置或者使用全輪 驅(qū)動(dòng)的車輛行駛時(shí)，因?yàn)閼壹茉隈{駛過程中由于路況的凹凸所以造成顛簸會(huì)一直 發(fā)生變形，變速器的輸出軸和驅(qū)動(dòng)橋的輸入軸零件中間的軸線相互的位置一直變 化，所以我們用會(huì)自由伸縮的十字軸萬(wàn)向傳動(dòng)軸；有一部分汽車會(huì)因?yàn)榭偛贾玫?需要要把離合器與變速器、變速器與分動(dòng)器幾個(gè)部分安置一段長(zhǎng)度，我們采用十 字軸萬(wàn)向傳動(dòng)軸或者撓性萬(wàn)向傳動(dòng)軸，就算兩軸間的質(zhì)心不在一條線上，就算車 架變形也可以抵消；對(duì)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋而言，我們用等速萬(wàn)向傳動(dòng)軸，這樣駕駛汽車 的時(shí)候車輪跟著變動(dòng)也無(wú)所謂。 1.4 傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 萬(wàn)向傳動(dòng)軸由萬(wàn)向節(jié)，傳動(dòng)軸和中間支撐組成。在兩個(gè)軸改變傳輸扭矩和旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)位置的操作期間主要使用。變速器和驅(qū)動(dòng)橋兩個(gè)零件的距離位置就 讓伸縮套自己調(diào)節(jié)。萬(wàn)向節(jié)要驅(qū)動(dòng)輸出軸和驅(qū)動(dòng)橋的輸入軸，就算兩軸間角度時(shí) 時(shí)變動(dòng)，也要以一樣的速度驅(qū)動(dòng)兩個(gè)軸。萬(wàn)向節(jié)包括十字軸萬(wàn)向節(jié)、十字軸承、 凸緣叉和軸向定位和橡膠密封件和其它部件。 傳動(dòng)軸屬于旋轉(zhuǎn)體，速度特別快而且不用支撐，就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)軸之間的傳 遞扭矩和旋轉(zhuǎn)。車輛取決于驅(qū)動(dòng)類型選擇不同的傳動(dòng)軸。在大部分情況下，42 驅(qū)動(dòng)車只有主驅(qū)動(dòng)軸。64 車輛有中間傳動(dòng)軸，主軸和中后橋傳動(dòng)軸。 66 驅(qū) 動(dòng)車不止有 42 驅(qū)動(dòng)方式的車輛一切的，還有前橋驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸。軸距較長(zhǎng)的車 輛中間一般情況下都配有傳動(dòng)軸在中間起支撐作用。它是由支撐框架，軸承和橡 膠軸承組件支撐。 軸是一個(gè)軸管，伸縮和通用平衡這是至關(guān)重要的。傳動(dòng)軸裝車前會(huì)做動(dòng)平衡 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 6 試驗(yàn)，根據(jù)結(jié)果在平衡機(jī)上進(jìn)行微調(diào)。因此，出廠的傳動(dòng)軸是互相配合的。在使 用中，需要注意這些。它根本構(gòu)造如圖 1.1 所示 圖 1.1 萬(wàn)向傳動(dòng)裝置工作原理 圖 1.2 萬(wàn)向傳動(dòng)裝置 基本要求： 1.當(dāng)相對(duì)位置，確保該兩個(gè)軸在一定的變化范圍內(nèi)連接之間的角度，平穩(wěn)傳 遞動(dòng)力。 2.確保驅(qū)動(dòng)盡可能同時(shí)，以一樣速度來(lái)銜接兩個(gè)軸盡可能。 3.萬(wàn)向節(jié)夾角的緣故，多余的負(fù)載、振動(dòng)、噪音會(huì)被造成，但要在能接受范 圍，在運(yùn)用的速度范圍不該有共振現(xiàn)象。 4 特點(diǎn)是效率特別高，壽命比較長(zhǎng)，構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造相對(duì)容易，維修比較方 便 萬(wàn)向傳動(dòng)裝置應(yīng)用非常廣泛，前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪或全輪驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)行時(shí)，因?yàn)?該懸架形狀不斷地變化，變速器的輸出軸和來(lái)自驅(qū)動(dòng)橋的輸入軸兩個(gè)零件間的軸 線相互不斷變化，因此，常用的可擴(kuò)展性十字軸萬(wàn)向軸;不同情況運(yùn)用十字軸萬(wàn)向 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 7 傳動(dòng)軸或撓性萬(wàn)向傳動(dòng)軸軸或等速萬(wàn)向傳動(dòng)軸。如圖 1.3 所示 圖 1.3 萬(wàn)向節(jié)的應(yīng)用 。 1.5 研究主要內(nèi)容 對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)通用車型為原型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，在一個(gè)給定輸出扭矩， 速度的變速器，并結(jié)合最終驅(qū)動(dòng)器的安裝地方和其他條件，自主設(shè)計(jì)的萬(wàn)向傳動(dòng) 裝置滿足要求，重視設(shè)計(jì)和構(gòu)造參數(shù)計(jì)算及進(jìn)行了校核驗(yàn)算。對(duì)汽車萬(wàn)向軸的技 術(shù)問題和制造工藝方法和導(dǎo)致壽命長(zhǎng)短的因素以及失效模式研究，并分析了深入 系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特征。在設(shè)計(jì)過程中，想辦法不讓產(chǎn)生震動(dòng)，小心傳動(dòng)軸的斷裂以及 十字軸的折斷，以及滾針軸承很快破損等難題。采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng) 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 8 軸檢驗(yàn)計(jì)算，滑動(dòng)花鍵軸的設(shè)計(jì)計(jì)算。 第 2 章 傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)分析與選擇 2.1 汽車傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)方案 2.1.1 萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu) 包含萬(wàn)向節(jié)、伸縮花鍵和軸管的車輛萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置叫車輛的萬(wàn)向傳動(dòng)軸， 簡(jiǎn)稱傳動(dòng)軸。軸距較長(zhǎng)的車輛的傳動(dòng)軸分成幾段，中間需要支撐。如圖 2.1 圖 2.1 傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)圖 (a)分段傳動(dòng)軸；(b)具有一根軸管的傳動(dòng)軸 1萬(wàn)向節(jié)；2傳動(dòng)軸管；3平衡片；4伸縮軸管； 5防塵罩；6十字軸；7中間支承 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 9 2.1.2 傳動(dòng)軸管、伸縮花鍵及中間支承結(jié)構(gòu) 傳動(dòng)軸管是用壁厚平均厚度在 1.53.0mm 之間、直徑較大、扭動(dòng)強(qiáng)度高、 彎曲剛度較大、運(yùn)轉(zhuǎn)往常旋轉(zhuǎn)特別快的低碳鋼板被卷起來(lái)做成的電焊鋼管制成。 如圖 2.1 所示。 伸縮花鍵齒形有矩形或漸開線，汽車行駛時(shí)就算傳動(dòng)軸兩次萬(wàn)向節(jié)長(zhǎng)度變化 也可以補(bǔ)償。當(dāng)花鍵遭到轉(zhuǎn)矩而發(fā)生伸縮時(shí)，因此產(chǎn)生的軸向摩擦力為。 a F (2.1) R T fF j a = 式中： 傳動(dòng)軸所傳遞轉(zhuǎn)矩； j T 花鍵齒側(cè)工作表面中徑； R 摩擦系數(shù)。 f 花鍵側(cè)面工作表面面積較小，軸向摩擦力增加會(huì)使花鍵磨損加劇，會(huì)造成振 動(dòng)和不平衡。應(yīng)想辦法加大齒面的堅(jiān)硬程度和光滑，使用磷化處理或者噴尼龍、 擦點(diǎn)潤(rùn)滑可以有效減少摩擦和磨損?；ㄦI齒滑動(dòng)摩擦最好用滾珠或滾柱的滾動(dòng)摩 擦來(lái)取代。如圖 2.2 所示。 。 圖 2.2 帶有滾柱的傳動(dòng)軸 1滾柱；2傳動(dòng)軸管滾柱內(nèi)滾道；3軸管滾柱外滾道 花鍵必須使用好的潤(rùn)滑劑和采用防塵措施，間隙變小，避免驅(qū)動(dòng)軸的振動(dòng)。 內(nèi)部，外部花鍵應(yīng)對(duì)齊，減少對(duì)花鍵齒與齒的磨損之間的摩擦和表面上的壓力， 最大直徑與其鍵齒長(zhǎng)之比應(yīng)小于等于 0.5?；ㄦI和鍵槽被標(biāo)志時(shí)要對(duì)應(yīng)于裝 j d j l 配，從而不破壞平衡的軸組件。補(bǔ)償動(dòng)均衡的不均衡度用平衡片保障，所用的它 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 10 們被點(diǎn)焊在軸管外表面。收縮花鍵不能靠近后驅(qū)動(dòng)橋當(dāng)裝車的時(shí)候，想要降低其 軸向摩擦和磨損可以盡量往變速器或中間支撐旁邊放。 軸距較長(zhǎng)轎車通過把傳動(dòng)軸的中間支撐分成幾段來(lái)提升傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速， 不造成共振的現(xiàn)象，消除掉噪音。它被安裝在橫梁或者底架上，并適于傳動(dòng)軸移 位與行駛中發(fā)動(dòng)機(jī)竄動(dòng)底盤變形發(fā)揮彈性懸掛，而其軸承應(yīng)所受影響較小。橡膠 能夠減弱振動(dòng)，降低因此產(chǎn)生的噪音，它只能承擔(dān)徑向力而不是軸向力。該設(shè)計(jì) 應(yīng)該是支承剛度，以避免在驅(qū)動(dòng)軸共同速度共振一個(gè)合理的選擇。適應(yīng)在縱向平 面的變化在中間軸的軸位置的擺動(dòng)臂型中間支承所示中間支撐如圖 2.4。大部分 66 越野車中間支承被裝到驅(qū)動(dòng)橋殼上，軸承座須要牢牢地固定到橋殼為兩個(gè)圓 錐滾子軸承。如圖 2.5 所示。 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 11 圖 2.3 傳動(dòng)軸的中間支承 (a)傳動(dòng)軸和中間支承；(b)-(e)中間支承 1 一撓性萬(wàn)向節(jié)；2、4 一前、后傳動(dòng)軸；3 一彈性中間支承；5 一平衡片；6 一橡 膠套；7 一橫梁 圖 2.4 擺臂式中間支承 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 12 圈 2.5 越野汽車中間支承 2.1.3 萬(wàn)向節(jié)類型 汽車萬(wàn)向節(jié)剛性、撓性、等速和非等速類型都有。排除車輛轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋和帶 有擺動(dòng)半軸的分段式半軸的驅(qū)動(dòng)橋一般情況下采用等鍵萬(wàn)向節(jié)，很大部分驅(qū)動(dòng)橋 軸是由兩個(gè)十字軸萬(wàn)向節(jié)構(gòu)成的。 1、普通十字軸萬(wàn)向節(jié) 圖中 2.6，普通十字軸萬(wàn)向節(jié)有一對(duì)萬(wàn)向節(jié)叉，使它們鏈接在一起的十字軸， 含有滾針軸承及密封圈。普通十字軸萬(wàn)向節(jié)構(gòu)造一眼就可以看懂，傳動(dòng)能力高。 十字軸萬(wàn)向節(jié)如果十字軸軸頸和滾針軸承磨壞了，表面有凹痕、剝落現(xiàn)象，就沒 辦法用了。磨損或壓痕超越 0.25mm，十字軸萬(wàn)向節(jié)就不實(shí)用。如圖 2.7，為了增 加其使用壽命，各種模塊化有效潤(rùn)滑密封件，對(duì)十字軸軸頸和滾針軸承潤(rùn)滑和保 護(hù)效果很好。 乘用車和輕型客車卡車經(jīng)常密封脂潤(rùn)滑為了車輛減少潤(rùn)滑點(diǎn)，此時(shí)應(yīng)使用密 封較好的雙刃刀片口橡膠密封件。當(dāng)需要定期潤(rùn)滑應(yīng)該在圖中 2.7 所示可以利用 密封的相反順序潤(rùn)滑時(shí)來(lái)陳油和磨損物排出。滾針直徑應(yīng)在 0.003mm 控制之間， 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 13 否則會(huì)增加針凹凸之間的負(fù)載分布。滾針軸承間隙過大會(huì)使?jié)L針數(shù)量減少和滾針 歪斜的原因，間隙太小，因?yàn)樘珶峥赡軙?huì)卡住，適當(dāng)?shù)拈g隙為 0.0090.095mm。 需要 0.08 至 0.30mm 為宜。重型車輛有時(shí)使用粗的針，并分成兩個(gè)部分，以改善 他們的壽命，而且更換滾針結(jié)構(gòu)。為避免十字軸的軸向運(yùn)動(dòng)，并防止十字軸端面 與滾針軸承摩擦起熱，添加個(gè)滾針軸承。 圖 2.6 普通十字軸萬(wàn)向節(jié) 1 一軸承蓋；2、6 一萬(wàn)向節(jié)叉；3 一油嘴；4 一十字軸； 5 一安全閥；7 一油封；8 一滾針；9-軸承碗 圖 2.7 十字軸潤(rùn)滑與密封 1 一防塵罩；2 一油封座圈；3 一止推環(huán)；4 一滾針；間隙；a 一油封 壓配錐面 一個(gè)單向十字軸不是等速萬(wàn)向節(jié)。在驅(qū)動(dòng)軸與從動(dòng)軸合理角度內(nèi)，其特點(diǎn)是 不能相同速度通過并且有轉(zhuǎn)角的角度差，主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的角速度有差異是符合 規(guī)律的。使用一對(duì)十字軸萬(wàn)向節(jié)和一對(duì)萬(wàn)向節(jié)叉與驅(qū)動(dòng)軸鏈接被安置在相同平面 上，夾角相同，將使輸出軸和并在同一平面上的輸入軸等角速度旋轉(zhuǎn)。 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 14 十字軸萬(wàn)向節(jié)兩個(gè)軸間的角度小點(diǎn)好。滾針軸承使用時(shí)間會(huì)下降到原本的 1/4 隨著由升高到。 416 2、撓性萬(wàn)向節(jié) 橡膠盤等橡膠的彈性元件，以不超過兩個(gè)軸的角度之間傳遞扭矩。其構(gòu)造簡(jiǎn)單，5 無(wú)需潤(rùn)滑能夠降低傳動(dòng)系扭振，動(dòng)態(tài)載荷和嘈雜聲音。有些構(gòu)造也容許一定的軸 向變形。當(dāng)這個(gè)量的軸向變形能達(dá)到要求，省去了可伸縮花鍵，用作輕型車的第 一位萬(wàn)向節(jié)和重型車的離合器與變速器兩者之間?？紤]到使用這些地方直接掛檔 時(shí)，為了確保傳動(dòng)軸總成平衡精度往往要撓性萬(wàn)向節(jié)在高速時(shí)工作，必需使兩方 的萬(wàn)向節(jié)兩側(cè)軸線對(duì)齊。圖 2.8 中展示出了撓性萬(wàn)向節(jié)和橡膠彈性元件經(jīng)典結(jié)構(gòu)。 圖(a)和圖(b)中，分別對(duì)應(yīng)的是環(huán)形和六角形萬(wàn)向節(jié)；圖（d）圖(e)中，是組合型 和盤形橡膠元件；圖(c)中展示的是套筒結(jié)構(gòu)的撓性萬(wàn)向節(jié)。 橡膠金屬套筒結(jié)構(gòu)擁有的物理以及機(jī)械特點(diǎn)為：抗拉伸強(qiáng)度大等于 1 5；相對(duì)拉伸率大于等于 350；肖氏硬度 6575；最大的擠壓應(yīng)力范圍為 MPa 7.58；剪切彈性模量=0.85；工作狀態(tài)的溫度大小在-4580 MPaGMPa 之間。 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 15 (a) 環(huán)形撓性萬(wàn)向節(jié)；(b)六角形撓性萬(wàn)向節(jié)；(c)橡膠金屬套筒構(gòu)造的撓性萬(wàn)向 節(jié)；(d) 組合型橡膠元件；(e)盤形橡膠元件 圖 2.8 橡膠元件和撓性萬(wàn)向節(jié) 3、等速萬(wàn)向節(jié) 兩軸之間的角度時(shí)時(shí)變動(dòng)，從動(dòng)軸和主動(dòng)軸角速度始終如一的萬(wàn)向節(jié)，我們 稱之為等速萬(wàn)向節(jié)。 等速萬(wàn)向節(jié)“恒定角速度”，一對(duì)同樣尺寸的圓錐形的齒輪作為一個(gè)例子來(lái) 說(shuō)明。軸線夾角為，位于軸角平分線之間的兩個(gè)齒輪的齒面接觸點(diǎn) O。從 O 點(diǎn) 到兩個(gè)軸線的垂直距離是相等，那么等于在兩個(gè)齒輪的 O 點(diǎn)的圓周速度是相等 0 r 的，這時(shí)候兩個(gè)齒輪的角速度就一樣了。大多數(shù)等速萬(wàn)向節(jié)工作特征還在于：兩 個(gè)軸被萬(wàn)向節(jié)聯(lián)接的角速度保持不變，該萬(wàn)向節(jié)上面的傳遞力的點(diǎn)始終處于兩個(gè) 軸的角被平均分的平面上。轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋或者斷開驅(qū)動(dòng)橋，我們安裝等速萬(wàn)向節(jié)和 相似的等速萬(wàn)向節(jié)。常見的結(jié)構(gòu)類型是球籠式、球叉、復(fù)式等。 2.2 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)方案 這次設(shè)計(jì)采用的車型為前置后驅(qū)，綜合上面的分析采納十字軸萬(wàn)向節(jié)；因?yàn)?軸距需要大于 1500，所以要含有中間支撐。故經(jīng)過考慮設(shè)計(jì)帶中間支撐的兩mm 軸三萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)方案。方案如圖 2.9 所示 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 16 圖 2.9 萬(wàn)向傳動(dòng)裝置總體簡(jiǎn)圖 1-離合器；2-變速器；3-萬(wàn)向節(jié)；4-差速器；5-驅(qū)動(dòng)橋；6-傳動(dòng)軸管；7-中間支撐 第 3 章 萬(wàn)向傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 3.1 微型客車的基本參數(shù) 本次設(shè)計(jì)采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，最高車速可達(dá)到 140KM/h，最小轉(zhuǎn)彎半徑須小于 4.5 米，乘員人數(shù)在 6 到 8 之間，檔位數(shù)選擇 4+1 擋。 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 17 3.2 傳動(dòng)軸計(jì)算及校核 3.2.1 萬(wàn)向傳動(dòng)的載荷計(jì)算 萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸計(jì)算載荷的方式根據(jù)放置的位置不一樣是不相同的。如上文所述 本次設(shè)計(jì)采用的驅(qū)動(dòng)形式前置后驅(qū)，變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間擱置傳動(dòng)軸，所以參考 課本傳動(dòng)軸計(jì)算載荷措施如下： 依照發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩和一檔傳動(dòng)比來(lái)確定計(jì)算載荷： n kiTk T ed se 1max （3.1） 上式中，傳動(dòng)軸的計(jì)算載荷（）； se TmN 為發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩（）； maxe TmN 為計(jì)算的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)；n 為變速器一檔傳動(dòng)比， =3.504； 1 i 1 i 為發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)軸傳動(dòng)效率，=98%； 為液力變矩器變矩系數(shù)，=1；kk 為動(dòng)載系數(shù)，取=2； d k d k 為分動(dòng)器傳動(dòng)比，=1； f i f i 所以計(jì)算可得： 128.357 1 98 . 0 1504 . 3 1522 1max n kiTk T ed se mN 萬(wàn)向傳動(dòng)軸在計(jì)算靜強(qiáng)度的時(shí)候，驗(yàn)算載荷的時(shí)候取，安全系數(shù) s T se T 通常情況下取 2.5-3.0。 3.2.2 傳動(dòng)軸軸管設(shè)計(jì)校核 萬(wàn)向傳動(dòng)軸和萬(wàn)向節(jié)相連接的結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。萬(wàn)向傳動(dòng)軸主要結(jié)構(gòu)由中間部 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 18 分和端部組成。中間部分二能夠分成實(shí)心軸或空心的軸管兩個(gè)局部。本次設(shè)計(jì)選 擇采用空心軸管，因?yàn)榭招牡妮S管質(zhì)量比較小然而卻能傳遞比較大的轉(zhuǎn)矩，達(dá)到 臨界的轉(zhuǎn)速超過實(shí)心軸，叫車輛傳動(dòng)系的萬(wàn)向傳動(dòng)軸。 傳動(dòng)軸管原料是含碳量很低的鋼板卷制做成的電焊鋼管，軸管內(nèi)外徑是參考 有關(guān)標(biāo)準(zhǔn) YB242-63 圖表中轉(zhuǎn)矩、最高的轉(zhuǎn)速和長(zhǎng)度來(lái)選定，并且校核此時(shí)的臨 界轉(zhuǎn)速和扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。 本設(shè)計(jì)中選取=75，鋼管壁厚取 3。所以=69。 c Dmmmm c dmm 傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速牽扯到它的長(zhǎng)度和斷面尺寸。因?yàn)樵谳S管外面鋼材質(zhì)量分 布不一致的時(shí)候當(dāng)處于旋轉(zhuǎn)下因?yàn)楸旧淼馁|(zhì)量會(huì)產(chǎn)生離心力，此時(shí)引起靜撓度， 軸管會(huì)受到彎曲應(yīng)力，當(dāng)達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速下軸管會(huì)斷