微型汽車萬向傳動設計(共28頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上山東交通學院 2015 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計題目：微型汽車萬向傳動設計院(部)別 汽車工程學院 專 業(yè) 車輛工程 班 級 車輛114 學 號 姓 名 俞 毅 指導教師 陳 雯 二一五年六月專心-專注-專業(yè)摘 要在汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，車型多樣化、個性化的今天，人們對汽車舒適性、使用性能的要求日益提高。但傳動軸及萬向節(jié)的設計裝配不良，會產(chǎn)生振動和噪聲。因此，萬向傳動軸的設計就成為汽車設計中的重要環(huán)節(jié)之一。本畢業(yè)設計將依據(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計原型。在給定整車主要技術(shù)參數(shù)以及發(fā)動機、變速器等主要總成安裝位置確定的條件下，對整車結(jié)構(gòu)進行了分析，確定了傳動軸布

2、置方案，選定為十字軸式萬向傳動裝置。并對傳動軸、萬向節(jié)總成進行設計，對相關(guān)零件進行了強度校核，結(jié)果表明滿足設計要求。關(guān)鍵字：萬向節(jié)，傳動軸，十字軸ABSTRACTIn the rapid development of automobile industry, model diversification and individuation，the car comfort, the use of performance requirements is increasing day by day. But the design of the transmission shaft and univer

3、sal joint assembly, can produce vibration and noise. Therefore, the design of the universal transmission shaft becomes one of the important link of car design.This graduation design will be based on the existing production enterprises in the production of universal transmission device as a design pr

4、ototype models. In a given vehicle main technical parameters of the engine, transmission and other major assemblies and installation location to determine conditions,I analyzes the vehicle structure, determine the shaft arrangement scheme, selected for the cross shaft universal transmission device.

5、And the drive shaft, universal joint assembly design, has carried on the intensity of related parts, the results show that meet the design requirements. Key words：Universal joint，Drive shaft，Cross shaft 目 錄 前 言國內(nèi)發(fā)展情況與應面對的問題2007年中國汽車銷售879.15萬輛，2008年汽車產(chǎn)銷量將突破900萬輛。2007年我國汽車零部件產(chǎn)業(yè)總收入也達到6700億元。而作為汽車零部件的汽車

6、傳動軸市場隨汽車需求的增長也高速增長，2007年我國汽車傳動軸的需求已經(jīng)突破992萬根，產(chǎn)值達到了79億元，其中，速傳動軸超過860萬根。市場競爭非常激烈，市場被GKNDriveline等所控制，其他企業(yè)只能在有限的空間求的生存，例如，GKNDriveline憑借自身技術(shù)優(yōu)勢在中國轎車市場占有50%汽車傳動軸市場份額，計劃2009年在中國武漢在開設新的傳動軸工廠，這是GKN繼上海、重慶、吉林之后，在中國開設的第五家傳動軸工廠，全國布局還在繼續(xù)。萬向節(jié)市場前景很有潛力，但是在技術(shù)方面，國內(nèi)工廠競爭力偏低。萬向傳動軸是汽車的關(guān)鍵部件之一，也是汽車國產(chǎn)化技術(shù)難度較大的部件之一，沒有高技術(shù)的設備支持，

7、產(chǎn)品很難達到要求的。目前，國內(nèi)只有少數(shù)合資企業(yè)能夠具備這樣的生產(chǎn)能力，多數(shù)國內(nèi)企業(yè)是在根據(jù)國外的樣件進行開發(fā)生產(chǎn)，基本上沒有自主的設計開發(fā)能力。在萬向傳動裝置的設計工作中，應充分克服傳動效率低，傳動部件壽命過短等缺陷，吸取在以往設計工作中的教訓，大膽開闊視野，充分發(fā)揮我們的設計創(chuàng)新能力，利用現(xiàn)有的先進設備，并爭取引進更先進的硬件與軟件技術(shù)，努力與國際接軌，爭取開發(fā)一條能耗低、低成本、高效率、可靠性高的研究路線。設計意義在汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，車型多樣化、個性化的今天，人們對汽車舒適性、使用性能的要求日益提高，而傳動軸及萬向節(jié)的設計裝配不良，將產(chǎn)生振動和噪聲。因此，萬向傳動軸的設計就成為汽車設計中

8、的重要環(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計原型，在給定的參數(shù)下，學生獨立設計出符合要求的萬向傳動裝置，來培養(yǎng)學生的專業(yè)素質(zhì)和獨立思考能力。1 概述在現(xiàn)代汽車上，萬向節(jié)傳動裝置是由萬向節(jié)、傳動軸和支承裝置組成的。它主要用于在工作過程中相對位置不斷改變的兩根軸之間的動力傳遞。圖1.1中所示為萬向節(jié)傳動在汽車傳動系中的應用。圖1.1a）與1.1b）為用于汽車變速器到驅(qū)動橋之間的萬向節(jié)傳動裝置。由于發(fā)動機、變速器和離合器連成一個整體，再被支承在車架上，而驅(qū)動橋的連接方式，則是通過懸掛系統(tǒng)與車架相連接，主減速器的輸入軸與變速器的輸出軸二者的軸線往往不在同一個軸線上,由于懸掛系

9、統(tǒng)在汽車的行駛過程中，會產(chǎn)生較大彈性形變，是驅(qū)動橋的輸入軸和變速器的輸出軸的相對位置發(fā)生變化，因此，往往采用一根傳動軸與兩個十字軸萬向節(jié)或采用一根中間傳動軸、一根傳動軸和三個或四個十字軸萬向節(jié)，將他們連接起來。圖1.1 萬向節(jié)傳動裝置Fig1.1 Universal joint transmission device圖1.2為用于4×4型汽車上變速器和分動器之間及分動器與前后驅(qū)動橋之間的萬向節(jié)傳動裝置。對越野車來說，往往會遇到變速器第二軸與分動器輸入軸之間有較大距離，或者分動器位置較高而引起分動器輸出軸線與傳動軸軸線、前后驅(qū)動橋主動錐齒輪軸線與傳動軸軸線間的夾角過大；或者由于安裝不準

10、確和車架變形在傳動機構(gòu)中引起附加載荷等情況。為了克服在設計中碰到的這些矛盾，多采用簡單十字軸萬向節(jié)或柔性萬向節(jié)將有關(guān)總成鏈接起來。圖1.2萬向節(jié)傳動裝置Fig1.2 Universal joint transmission device圖1.3 a）為用于重型汽車離合器與變速器之間萬向節(jié)傳動裝置。對于重型汽車，由于總布置要求，常將離合器與變速器分開一段距離，因此也常用萬向節(jié)傳動裝置將兩個總成連接起來。圖1.3 b）為用于帶有擺動半軸的驅(qū)動橋中的萬向節(jié)傳動裝置。由于半軸軸線和車輪軸線不重合，且其相對位置還經(jīng)常發(fā)生變化，此時用一根整體軸將兩端剛性連接起來顯然是不行的，故要用萬向節(jié)傳動裝置。圖1.3

11、萬向節(jié)傳動裝置Fig1.3 Universal joint transmission device圖1.4為用于汽車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋的萬向節(jié)傳動裝置。由于前輪既是驅(qū)動輪又是轉(zhuǎn)向輪，要求車輪能在最大轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)任意偏轉(zhuǎn)某一角度，并且能不間斷地傳遞動力。因此，轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋的半軸不能制成整體而要分段，車輪和半軸之間常用等角速萬向節(jié)將兩者連接起來。圖1.4萬向節(jié)傳動裝置Fig1.4 Universal joint transmission device實踐表明，萬向節(jié)傳動所連接的兩軸的位置和所傳遞的動力大小不同，萬向節(jié)傳動將有不同的結(jié)構(gòu)型式。同時因為生產(chǎn)和使用條件不一樣，往往所選的結(jié)構(gòu)型式也是不一樣的，故我們

12、在進行萬向節(jié)傳動設計時，應根據(jù)整車設計和使用部門的要求以及生產(chǎn)部門的具體情況，努力使設計、制造出來的萬向節(jié)傳動裝置能滿足如下要求：1. 保證所連接的兩軸相對位置在預計范圍內(nèi)變動時能可靠地傳遞扭矩；2. 保證所連接的兩軸能夠均勻地旋轉(zhuǎn)，且由于兩軸之間存在的夾角而產(chǎn)生的慣性力矩所引起的載荷應降低到許可范圍內(nèi)；3. 保證傳動效率高，壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、制造維修方便。2 原始數(shù)據(jù)及設計要求2.1 原始數(shù)據(jù)表2.1 主要參數(shù)Tab.2.1 The main parameter額定載荷（kg）最大總質(zhì)量（kg）最高車速（km/h）最大扭矩N· m/(r/min)額定功率kw/(r/min)6301

13、45010059/350029.4/5500基本參數(shù)：汽車的總長：3200mm 總寬：1400mm 總高；1700mm貨箱的內(nèi)部尺寸：長1900mm 寬1350mm 高250mm軸距：1800mm輪距：前輪1200mm 后輪1180mm整車整備質(zhì)量：820kg 前軸451kg（55%） 后軸369kg（45%）最大總質(zhì)量：前軸580kg（40%） 后軸870kg（60%）2.2 設計要求1. 設計微型貨車的萬向傳動裝置，2. 進行萬向傳動的運動和受力分析，3. 確定萬向傳動裝置的基本組件的尺寸，4. 進行彎、扭矩的強度校核，畫圖。3 萬向傳動軸的結(jié)構(gòu)特點及基本要求3.1 萬向傳動軸的結(jié)構(gòu)特點萬

14、向傳動軸一般是由萬向節(jié)、傳動軸和中間支撐組成。主要用于工作過程中相對位置不斷改變的兩根軸間傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運動。伸縮套能自動調(diào)節(jié)驅(qū)動橋與變速器之間距離的變化。萬向節(jié)是保證驅(qū)動橋輸入軸與變速器輸出軸兩軸線夾角的變化，并實現(xiàn)兩軸的等角速傳動。一般萬向節(jié)由十字軸承、十字軸、凸緣叉及軸向定位件和橡膠密封件等組成。圖3.1 雙萬向節(jié)等速傳動布置圖Fig.3.1 The arrangement plan of the Double universal joint constant speed drive萬向節(jié)即萬向接頭，英文名稱universal joint，是實現(xiàn)變角度動力傳遞的機件，用于需要改變線方向的

15、位置，它是汽車驅(qū)動系統(tǒng)的萬向傳動裝置的 “關(guān)節(jié)”部件。萬向節(jié)與組合，稱為萬向節(jié)傳動裝置。傳動軸的組成部分為萬向節(jié)、軸管和伸縮套。伸縮套能自動調(diào)節(jié)變速器與驅(qū)動橋之間距離的變化。萬向節(jié)是保證變速器輸出軸與驅(qū)動橋輸入軸兩軸線夾角的變化，并實現(xiàn)兩軸的等角速傳動。其基本結(jié)構(gòu)如圖3.2：圖3.2 變速器與驅(qū)動橋之間的萬向傳動裝置Fig.3.2 Universal drive shaft of Transmission and Drive bridge3.2 基本要求1.保證所連接的兩根軸的夾角及相對位置在一定范圍內(nèi)變動時，能可靠而穩(wěn)定地傳遞動力。 2.保證傳動盡可能同步，所連接兩軸盡可能等速運轉(zhuǎn)。 3.由

16、于萬向節(jié)夾角而產(chǎn)生的附加載荷、振動和噪聲應在允許范圍內(nèi)，在使用車速范圍內(nèi)不應產(chǎn)生共振現(xiàn)象。 4.傳動效率高，制造方便，使用壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，維修容易等。 另，萬向傳動裝置有極其廣泛的應用，發(fā)動機前置后輪或全輪驅(qū)動汽車行駛時，由于懸架不斷變形，變速器或分動器的輸出軸與驅(qū)動橋輸入軸軸線之間的相對位置經(jīng)常發(fā)生變化，因而普遍采用可伸縮的十字軸萬向傳動軸；某些汽車根據(jù)總布置的要求，需將離合器與變速器、變速器與分動器之間拉開一端距離，考慮到它們之間很難保證軸與軸同心及車架的變形，所以常采用十字軸萬向傳動軸或撓性萬向傳動軸；對于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，左、右驅(qū)動輪需要隨汽車行駛軌跡變化而改變方向，這時多采用等速萬向傳動

17、軸。如圖3.3圖3.3 萬向節(jié)在汽車上的各種應用Fig.3.3 All kinds of apply of Cardan in cars4 萬向傳動軸結(jié)構(gòu)方案的分析4.1 基本組成的選擇通過參考我國微型貨車的基本設計參數(shù)，選定TJ6350微型貨車為前置后驅(qū)的布置形式，平頭駕駛室。因其為普通商用，則軸數(shù)根據(jù)其特點確定為兩軸。驅(qū)動形式： 42，后輪驅(qū)動。此種布置的優(yōu)點有：1. 容易發(fā)現(xiàn)發(fā)動機的故障，維修方便；離合器、變速器等操作機構(gòu)簡單，容易布置；貨廂地板低平；2. 汽車總長和軸距尺寸短；最小轉(zhuǎn)彎直徑小；機動性能良好；不需要發(fā)動機罩和翼子板，加上總長縮短等因素的影響，汽車整備質(zhì)量減小；3. 駕駛員

18、的視野得到明顯改善；采用翻轉(zhuǎn)式駕駛室是能改善發(fā)動機及其附件的接近性；汽車面積利用率高。中間支撐：由于TJ6350 微型貨車的軸距長度中等，根據(jù)初選為1800mm，且最大總質(zhì)量不超過2t，所以不選中間支撐，只選用一根主傳動軸。設計此發(fā)動機形式為前置后驅(qū)，由于懸架不斷變形，變速器或分動器輸出軸軸線之間的相對位置經(jīng)常發(fā)生變化,根據(jù)貨車的總體布置要求，將變速器與離合器、分動器與變速器之間拉開一段距離，考慮到它們之間很難保證軸與軸同心及車架的變形，所以采用十字軸萬向傳動軸。為了避免運動干涉,在傳動軸設計中有由滑動叉和花鍵軸組成的伸縮節(jié),以實現(xiàn)傳動軸長度的變化?？招膫鲃虞S具有較小的質(zhì)量，能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，

19、比實心傳動軸具有更高的臨界轉(zhuǎn)速，所以此傳動軸管采用空心傳動軸。在普通汽車傳動裝置中，因十字軸式剛性萬向節(jié)結(jié)構(gòu)簡單、傳動可靠等優(yōu)點而得到了廣泛應用。十字軸式剛性萬向節(jié)結(jié)構(gòu)簡單、耐久性好、強度高，生產(chǎn)性高，生產(chǎn)成本較低，且傳動可靠，效率較高，目前允許兩傳動軸之間的交角一般為15°20°，在連接角較小時大都使用這種萬向節(jié)。十字軸式剛性萬向節(jié)結(jié)構(gòu)如圖4.1圖4.1 十字軸式剛性萬向節(jié)Fig.4.1 The cardan of universal joint pin在TJ6350 微型貨車設計中，選定為十字軸式萬向傳動裝置，即采用單節(jié)式萬向傳動軸，其兩端用普通萬向節(jié)分別與變速器和驅(qū)動

20、橋連接。裝配時，要滿足：1. 傳動軸兩端的萬向節(jié)叉在同一平面內(nèi);2. 輸入軸、輸出軸與傳 動軸的夾角相等，即1 = 2。如下圖所示。圖4.2 輸入軸與輸出軸的夾角Fig.4.2 The included angle of input axle and export axle保證滿載時，實現(xiàn)等速傳動。綜上可確定，TJ6350 微型貨車的萬向傳動裝置設計為：兩個十字軸式萬向節(jié)和一個傳動軸。此時的傳動軸不分段，無需加中間支撐。4.2 萬向傳動軸的計算載荷該設計萬向傳動裝置用于變速器與驅(qū)動橋之間，則按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和1擋傳動比來確定，即： Tse1=kdTemaxki1ifn （4.1）其中 Tema

21、x 發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩59N·M n 驅(qū)動橋的數(shù)目 n=1 i1 變速器1擋傳動比 i1 =3.996（由變速器設計知） 發(fā)動機到萬向傳動軸的傳動效率 =90% k 液力變矩器的變矩系數(shù) k=1 kd 猛接離合器所產(chǎn)生的動載系數(shù) kd=1 即，對于性能系數(shù) fi=0的汽車（一般貨車、礦用汽車和越野車） 代入數(shù)據(jù)，計算得 Tse1 =212 N·m5 萬向傳動軸的選擇5.1 傳動軸管的選擇傳動軸的長度和夾角及它們的變化范圍，由汽車總布置設計決定。設計時應保證在傳動軸長度處在最大值時，花鍵軸與花鍵套有足夠的配合長度；而在長度處于最小時，兩者不頂死。傳動軸夾角大小會影響萬向節(jié)的滾針

22、軸承和十字軸的壽命、萬向傳動效率和十字軸的不均勻性。由于傳動軸經(jīng)常處于高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，所以軸的材料查機械零件手冊選取40CrNi，適用于很重要的軸，具有較高的扭轉(zhuǎn)強度。傳動軸管由低碳鋼板制壁厚均勻、壁薄(1.53.0mm)、管徑較大、易質(zhì)量平衡、扭轉(zhuǎn)強度高、彎曲剛度高、適用高速旋轉(zhuǎn)的電焊鋼管制成。5.2 伸縮花鍵的選擇應選擇矩形花鍵，用于補償由于汽車行駛時，傳動軸兩端萬向節(jié)之間長度的變化。為減小磨損及阻力，對花鍵齒磷化處理或噴涂尼龍，外層設有防塵罩，間隙應盡量減小，以免引起傳動軸的震動。鍵槽與花鍵齒按對應標記裝配，以保持傳動軸總成的動平衡。動平衡的不平衡度由電焊在軸管外的平衡片來補償。裝車時傳

23、動軸的伸縮花鍵的一端應靠近變速器，以減小其軸向阻力和磨損。其結(jié)構(gòu)圖如下所示。圖5.1萬向傳動軸花鍵軸結(jié)構(gòu)簡圖Fig.5.1 Universal drive shaft The structure fig of bloom bond 1-蓋子；2-蓋板；3-蓋墊；4-萬向節(jié)叉；5-加油嘴；6-伸縮套； 7-滑動花鍵槽；8-油封；9-油封蓋；10-傳動軸管6 傳動軸的計算與強度校核6.1 傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速長度一定時，傳動軸斷面尺寸的選擇應保證傳動軸有足夠的強度和足夠高的臨界轉(zhuǎn)速。所謂臨界轉(zhuǎn)速，就是當傳動軸的工作轉(zhuǎn)速接近于其彎曲固有振動頻率時，即出現(xiàn)共振現(xiàn)象，以致振幅急劇增加而引起傳動軸折斷時的轉(zhuǎn)速

24、。傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速nk（r/min）為，安全系數(shù)K取1.2，適用于一般精度的伸縮花鍵則有(因TJ6350 微型貨車無超速擋，最高檔即直接擋)即 nmax = nw = 5500 r/min （6.1）（nw為發(fā)動機轉(zhuǎn)速）安全系數(shù)k k = nknmax = 1.2 （6.2）nk = 1.2nmax = 6600 rmin6.2 傳動軸計算轉(zhuǎn)矩T1 = Twi1 = 59×3.996×103×90% = Nmm （6.3）6.3 傳動軸長度選擇根據(jù)軸距1800mm, 初選的傳動軸支承長度 Lc 為(1250±3.6)mm，花鍵軸長度應小于支承的長度，滿足

25、萬向節(jié)與傳動軸間隙的要求，取花鍵軸的長度為(1100±2.5)mm6.4 傳動軸管內(nèi)外徑確定 nk =1.2×108 Dc2+dc2Lc2 = 6600 rmin （6.4）得 Dc2+dc2=（6600×.2×108）2 = 7385.3 （6.5）又 1.5 mmDc - dc23 mm根據(jù)電焊鋼管外徑6095mm的標準資料（從冶金部標準YB242-63中選取），如表6.1所示 表6.1 6095mm毫米的電焊鋼管YB242-63Tab6.1 The electric soldering steel tube of 60 to 95 millimet

26、re YB242-63外徑（mm）鋼管厚度（mm）601.4、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、63.51.4、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、701.4、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、751.4、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、3.8、4.0、4.2、4.5831.4、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、3.8、4.0、4.2、4.5891.4、1.5、1.6

27、、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、3.8、4.0、4.2、4.5、4.8951.4、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、3.8、4.0、4.2、4.5、4.8初選 DC = 63.5 mm ，則 dc = 7385.3-Dc2 = 58 mm （6.6）其中 Lc 為傳動軸長度(mm)，即兩萬向節(jié)中心的距離 Dc和dc分別為傳動軸軸管的外、內(nèi)徑(mm) 6.5 傳動軸扭矩強度校核 由于傳動軸只承受扭轉(zhuǎn)應力，而不承受彎曲應力，所以只需校核扭轉(zhuǎn)強度。根據(jù)公式有 c = 16DcdcDC4 - dc4 = 16×6

28、3.5×.14×63.54-584 （6.7） =13.7MPa c = 300 MPa（c為許用扭轉(zhuǎn)切應力） 由此可知，說明設計參數(shù)滿足扭轉(zhuǎn)強度要求。 7 十字軸總成尺寸的確定與強度校核為了便于設計時確定十字軸的總成尺寸，表7.1列出了不同噸位的載重汽車十字軸，按圖7.1所示的尺寸要素的范圍表7.1 推薦采用的十字軸總成及花鍵尺寸Tab.7.1 The size of cross axle and bloom bond recommend載重質(zhì)量 t 十 字 軸 總 成 mm花鍵外型外徑mm花鍵工作長度mm十 字 軸滾 針軸 承 套Hdhh1L滾針數(shù) nD套C11.590

29、18162031422324直35958522.59022212631826354直3895653410825242931829394直50855712734242931838504直6511581014734303532438504直6511515251654530373245061.54直701157.1 十字軸萬向節(jié)尺寸的確定與強度校核按表7.1所示，初步確定十字軸萬向節(jié)的尺寸，然后利用強度校核公式進行其軸頸彎曲應力的校核。初步選定 H = 90 mm d = 18 mm h = 16 mm h1 = 20 mm d0 = 6 mm；(十字軸要素見7.1圖) s = 8 mm r = 3

30、7 mm (自圖7.2十字軸受力示意圖)十字軸軸頸根部的彎曲應力 w 應滿足 w = 32dFsd2-d02 (7.1)其中 d 十字軸徑，mm F = Ts2r=2867N (7.2)Ts 萬向傳動的計算轉(zhuǎn)矩， Nmmr 合力F作用線到十字軸中心的距離，mms 合力F作用線到軸頸根的距離，mmdo 十字軸油道孔直徑，mm代入數(shù)據(jù)可得 w = 32×18××83.14×184-64×2×37 =40.6 MPa w 式中 w 為彎曲應力許用值，為250300MPa。由此可知，十字軸軸頸根部的彎曲應力滿足要求。圖7.1 十字軸尺寸要素F

31、ig7.1 The size of The cross axle十字軸軸頸的切應力應滿足 = 4Fd2-d02 = 4×.14×182-62×2×37 (7.3) =12.7MPa 式中為切應力 的許用值，為80120MPa。由此可知，十字軸軸頸的切應力滿足要求。圖7.2十字軸受力示意圖Fig.7.2 The Fig of The cross axle strengthed7.2 傳動軸的花鍵滑動花鍵連接套為了后橋跳動時補償傳動軸長度變化而設置的?；ㄦI軸頭應壓入管口進行焊接。傳動軸帶花鍵的一端，為靜止時位置較高的一端。傳動軸花鍵的尺寸按表7.1推薦的數(shù)值

32、進行初定，結(jié)合國家標準GB/T1144-2001（見附錄1）選取6×28×34×7為基本尺寸的中系列矩形花鍵，最后進行強度校核。目前國產(chǎn)汽車的傳動軸花鍵一般為矩形齒，它以內(nèi)徑或側(cè)面定心，保證傳動軸運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠。國外也有根據(jù)用戶要求使用漸開線花鍵的。初步確定花鍵的尺寸 d1 = 34 mm d2 = 28 mm Z = 6 L0 = 85 mm B=7mm其中 d1 - 花鍵外徑，mm d2 - 花鍵內(nèi)徑，mm Z - 花鍵的鍵數(shù) L0 - 花鍵工作長度 B - 花鍵的鍵寬 對于傳動軸花鍵，主要計算花鍵的擠壓應力。即 c = T1d1+d24d1-d22ZL0 (7

33、.4)其中 T1 為傳動軸的計算轉(zhuǎn)矩(見式6.3) 代入數(shù)據(jù)可得 c = +28434-282×6×85 = 8.95 MPa c其中 c 為花鍵的許用擠壓應力，在硬度大于HRC35時，傳動伸縮花鍵的許用擠壓應力為2550 MPa 。綜上，傳動軸花鍵的尺寸符合要求。7.3 十字萬向節(jié)的軸承萬向節(jié)軸承可以認為是由密封、滾針及軸承套所組成。軸承以總成的方式把萬向節(jié)叉連接起來，軸承套用鋼制作，其硬度大于HRC60。對于軸承形狀，要求具有易于裝入萬向節(jié)叉的外形。萬向節(jié)軸承常用的滾動體是滾針。當軸承套的尺寸一定時，應選用小直徑滾針來配用較粗的軸頸，同時增加滾針數(shù)目，以降低軸頸間與滾針

34、的接觸應力，但滾針直徑不得小于1.6 mm，以免發(fā)生壓碎情況，而且差別要小，否則會加重載荷在滾針間分配的不均勻性，一般控制在0.003mm以內(nèi)。滾針軸承徑向間隙過大時，承受載荷的滾針數(shù)減少，有可能會出現(xiàn)滾針卡住的情況；間隙過小時，有可能會出現(xiàn)受熱卡住或因臟物阻滯卡住的情況，所以，合適的間隙為0.0090.095mm，滾針軸承的周向總間隙以0.080.30mm為好。理論上滾針越長，萬向節(jié)的承載能力越高，但滾針過長時其歪斜帶來的不良影響亦越大，故其長度不宜超過十字軸軸頸，使其具有較高的承載能力，又不至因滾針過長發(fā)生歪斜而造成應力集中，所以，滾針在軸向的游隙一般不超過0.20.4mm。則經(jīng)參考表7.

35、1，另根據(jù)國家標準GB/T309-2000(見附錄2)，初定十字萬向節(jié)軸承的尺寸為滾針尺寸 = 3 mm Lb = 14 mm N = 22軸承套尺寸 D套 = 32 mm C = 4 mm其中 為滾針的直徑，mm Lb 為滾針的長度，mm N 為滾針的數(shù)目 D套 為軸承套的外徑，mm C 為軸承套的厚度，mm 滾針軸承的接觸應力為 j = 2721d+1FnLb (7.5) 其中 Fn 為在合力F的作用下一個滾針所受的最大載荷，N Fn = 4.6FiN (7.6)其中 i 為滾針列數(shù)，此處取 i = 1 ,將數(shù)據(jù)代入上面兩式，得 j = +134.6××22×

36、2×37 = 1110.7 MPa j式中j為滾針的許用接觸應力，當其表面硬度在58HRC以上時，許用接觸應力為30003200MPa 。 十字軸萬向節(jié)的傳動效率與兩軸的軸間夾角 、十字軸支承結(jié)構(gòu)和材料、加工和裝配精度以及潤滑條件等有關(guān)。當25°時可按下式計算 0 = 1-fdr2tan (7.7)式中 0 為十字軸萬向節(jié)傳動效率 f 為軸頸與萬向節(jié)叉的摩擦因數(shù)，滑動軸承，f=0.150.20，滾針軸承，f=0.050.10；其它符號意義同前。代入數(shù)據(jù)得， 0 =98.5% 通常情況下,十字軸萬向節(jié)傳動效率約為97%99%。十字軸常用材料為20CrMnTi 、20Cr 、2

37、0MnVB 等低碳合金鋼，軸頸表面進行滲碳淬火處理，滲碳層深度為0.81.2mm ,表面硬度5864HRC ,軸頸端面硬度不低于55HRC ，芯部硬度為3348HRC 。8 萬向節(jié)叉的尺寸的確定與強度校核8.1 萬向節(jié)叉的尺寸的確定圖8.1 萬向節(jié)叉尺寸要素圖Fig8.1 Universal joint fork size elements根據(jù)十字軸已確定尺寸，初定 a=34mm e=53mm b=16mm h=40mm其中 e、a、h、b如圖8.1所示。8.2 萬向節(jié)叉的尺寸的強度校核萬向節(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450的B-B截面處，萬向節(jié)叉

38、承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，計算如下：萬向節(jié)叉彎曲應力wcwc=FeWwc （8.1）萬向節(jié)叉扭轉(zhuǎn)應力b應滿足 b=FaWtb （8.2）式中，W Wt分別為截面B-B處的抗彎截面系數(shù)和抗扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)，矩形截面：W=bh2/6，Wt=khb2；k為與h/b有關(guān)的系數(shù)，按表9.1選??；e、a如圖8.1所示，彎曲應力的許用值wc為5080MPa，扭應力的許用值b為80160MPa。F見式7.2。因為h/b=2.5，所以k選取為0.258。經(jīng)過計算，得出wc=35.61MPawc b =36.90MPab所以符合要求。表8.1系數(shù)K的選取Tab8.1 The selection of coefficient Kh/b1.01.51.752.02.53.04.010k0.2080.2310.2390.2460.2580.2670.2820.312萬向節(jié)叉一般采用45中碳鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度1833HRC ,滾針軸承碗材料一般采用GCr15 。 結(jié) 論1. 通過參考我國微型貨車的基本設計參數(shù)，選定TJ6350微型貨車為前置后驅(qū)的布置形式，平頭駕駛室。因其為普通商用，則軸數(shù)根據(jù)其特點確定為兩軸。2. 由于TJ6350 微型貨車的軸距長度中等，根據(jù)初選為1800mm，且最大總質(zhì)量不超過2t，所以不選中間