轎車等速萬向節(jié)驅(qū)動(dòng)軸總成的設(shè)計(jì)分析

1、轎車等速萬向節(jié)驅(qū)動(dòng)軸總成的設(shè)計(jì)分析瓦房店軸承集團(tuán)公司(遼寧瓦房店 116300 石寶樞 楊洪香轎車等速萬向節(jié)驅(qū)動(dòng)軸總成的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)很復(fù)雜的設(shè)計(jì)程序,是根據(jù)車型和整車的布置需要進(jìn)行的方案及結(jié)構(gòu)類型選擇。一旦方案確定后,再根據(jù)整車及懸架等有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)確定其結(jié)構(gòu)尺寸,然后根據(jù)懸掛運(yùn)動(dòng)學(xué)原理確定驅(qū)動(dòng)軸及萬向節(jié)的長度尺寸及內(nèi)、外節(jié)的轉(zhuǎn)角和伸縮行程,還要進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)、尺寸和強(qiáng)度等的設(shè)計(jì)計(jì)算。而如何進(jìn)行上述過程,本文將做如下分析。1 等速萬向節(jié)結(jié)構(gòu)類型的選擇1.1 轎車前轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)特征如圖1所示,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳到前橋中央傳動(dòng)和差速器后,平均分配給兩側(cè)半軸,然后再經(jīng)等速萬向節(jié)和前輪轂帶動(dòng)前輪,進(jìn)而

2、完成驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向的功能。1.2 等速萬向節(jié)結(jié)構(gòu)類型的選擇1-固定端萬向節(jié);2-驅(qū)動(dòng)半軸;3-差速器;4-滑移端萬向節(jié);5-驅(qū)動(dòng)半軸;6-驅(qū)動(dòng)輪;7-固定端萬向節(jié);8-滑移端萬向節(jié)圖1 轎車前轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)圖如圖2所示,當(dāng)轎車在不平路面上行駛而輪受到?jīng)_擊時(shí),就可以借助可軸向伸縮的萬向節(jié)來吸收沖擊能量,從而緩和傳到機(jī)體上的沖擊,以保證兩前輪始終同時(shí)著路,具有一定的緩沖作用。一般前橋內(nèi)側(cè)的可軸向伸縮的萬向節(jié)有交叉滾道式、三柱軸式和雙偏置式等幾種萬向節(jié),極限轉(zhuǎn)角可達(dá)20b ,伸縮量可達(dá)?20mm 。如圖3所示,由于前橋還要擔(dān)負(fù)轉(zhuǎn)向的任務(wù),轉(zhuǎn)向時(shí),前輪要繞著轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度,在這種情況下,外側(cè)的前輪由等

3、速萬向節(jié)可以保證前橋的半軸和差速器之間等角速傳遞動(dòng)力。這時(shí),一般選用最常見的球籠式萬向節(jié),其極限轉(zhuǎn)角可達(dá)40b 。1.3 球籠式萬向節(jié)與輪轂的聯(lián)結(jié)球籠式萬向節(jié)與輪轂聯(lián)結(jié)的典型結(jié)構(gòu)如圖4所示,球籠式萬向節(jié)鐘形殼的外花鍵軸部分與前輪轂內(nèi)花鍵配合, 軸端通過鎖緊螺母和墊圈鎖緊。圖2 轎車在不平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)軸的傾斜鐘形殼和輪轂均有密封圈,由于輪轂同時(shí)承受徑向和軸向載荷,一般常用一對(duì)圓錐滾子軸承或者雙列角接觸球軸承,其外徑與轉(zhuǎn)向節(jié)內(nèi)徑過渡配合,輪轂法蘭盤與驅(qū)動(dòng)輪輻板通過螺栓聯(lián)結(jié),這樣鐘形殼、輪轂和驅(qū)動(dòng)輪成為一體,進(jìn)而完成驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向的功能。#17#5軸承62000.l .5 圖3 轎車轉(zhuǎn)向時(shí)球籠式萬向節(jié)的轉(zhuǎn)

4、角1-內(nèi)密封圈;2-軸承;3-外密封圈;4-輪轂; 5-螺母;6-襯墊;7-驅(qū)動(dòng)花鍵軸;8-轉(zhuǎn)向節(jié)圖4 球籠式萬向節(jié)與前輪轂的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)圖2 驅(qū)動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速接近它的彎曲自然振動(dòng)頻率時(shí),即出現(xiàn)共振現(xiàn)象,其撓度急劇增加,致使驅(qū)動(dòng)軸折斷,這個(gè)轉(zhuǎn)速即為該體的臨界轉(zhuǎn)速。因此,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮驅(qū)動(dòng)軸的最大工作轉(zhuǎn)速必須低于臨界轉(zhuǎn)速。等速萬向節(jié)驅(qū)動(dòng)軸總成可以簡化為兩端自由支承的等斷面的簡支梁,其臨界轉(zhuǎn)速n 可按下式計(jì)算:n = 1.2108D 2+d 2L2式中 n臨界轉(zhuǎn)速,r P min D 軸管外徑,mm d 軸管內(nèi)徑,mmL支承點(diǎn)長度(可取兩萬向節(jié)中心之距,mm計(jì)算出來的臨界轉(zhuǎn)速的安全系

5、數(shù)(臨界轉(zhuǎn)速n 與發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速n 發(fā)之比不得低于1.5,或n 應(yīng)比n 發(fā)高出70%80%。這是因?yàn)樵谥圃熘械膭?dòng)平衡質(zhì)量和使用后的磨損,都會(huì)使n 值下降。3 等速萬向節(jié)驅(qū)動(dòng)軸的受力及扭矩容量的確定等速萬向節(jié)驅(qū)動(dòng)軸總成,除承受圖紙要求的一定量值的軸向滑移力外,主要是承受扭轉(zhuǎn)力矩。其轉(zhuǎn)矩的確定可按下式計(jì)算。按發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩計(jì)算時(shí)M j =0.6M e max i k i 0按最大附著力計(jì)算時(shí)M j =96.10517G 12r k<式中 M j驅(qū)動(dòng)軸計(jì)算扭矩,N #m M e max發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩,N #m i k 變速器一檔速比i 0驅(qū)動(dòng)器主減速比G 1前驅(qū)動(dòng)轎滿載時(shí)軸向載荷,N r k

6、輪胎滾動(dòng)半徑,m<路面附著系數(shù),一般取<=0.84 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和原則若結(jié)構(gòu)方案已經(jīng)確定,要考慮到前橋的空間尺寸確定萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)尺寸和進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算,如:內(nèi)部一系列結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算、花鍵參數(shù)的計(jì)算、傳動(dòng)軸管扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的計(jì)算等。除此理論計(jì)算外,還要對(duì)各種性能(按技術(shù)文件要求進(jìn)行檢驗(yàn),特別要對(duì)驅(qū)動(dòng)軸總成進(jìn)行靜強(qiáng)度試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)和運(yùn)動(dòng)靈敏度等試驗(yàn),以檢驗(yàn)等速萬向節(jié)驅(qū)動(dòng)軸總成的綜合性能,使其在各種復(fù)雜工況下均能達(dá)到設(shè)計(jì)和使用要求。第一作者:石寶樞 高級(jí)工程師(收稿日期:1999-05-18(編輯:杜迎輝#18#本期內(nèi)容摘要論述了我國深溝球軸承動(dòng)態(tài)性能的現(xiàn)狀及形成機(jī)理,說明要降低振動(dòng)

7、應(yīng)采取以下措施:制(修訂符合用戶質(zhì)量特性要求的振動(dòng)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),制訂能夠指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)Z3組以上振動(dòng)級(jí)別的主要生產(chǎn)工藝參數(shù)的行業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)真抓好生產(chǎn)低振動(dòng)深溝球軸承關(guān)鍵工序的工藝攻關(guān)。敘詞:深溝球軸承振動(dòng)動(dòng)態(tài)特性用一個(gè)計(jì)算實(shí)例較詳細(xì)地分析了用陶瓷球替換鋼球后的軸承內(nèi)部受力的變化情況,表明簡單地用陶瓷球替換鋼球并不一定能延長軸承的使用壽命,陶瓷球軸承需要專門的設(shè)計(jì)才能發(fā)揮其優(yōu)越性。附圖8幅,表1個(gè),參考文獻(xiàn)2篇。敘詞:陶瓷軸承球軸承力學(xué)性能壽命矯直是軋制過程中的一道必不可少的工序,傳統(tǒng)的兩端軸承支撐的矯直機(jī)支承輥存在著密封性差、軸承損壞頻繁、維修成本高等問題。介紹了新型矯直機(jī)支承輥的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。附圖

8、1幅。敘詞:矯直機(jī)支承輥結(jié)構(gòu)敘詞:鉆具推力球軸承設(shè)計(jì)由于大型軸承不便于在儀器上測量,在生產(chǎn)中只能間接確定滾道、擋邊尺寸,介紹了用計(jì)算法和繪圖法確定滾道、擋邊尺寸的方法及步驟。附圖5幅。敘詞:大型軸承推力滾子軸承滾道擋邊尺寸敘詞:角接觸球軸承預(yù)載荷計(jì)算轎車用等速萬向節(jié)驅(qū)動(dòng)軸總成的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)很重要的設(shè)計(jì)程序。本文就等速萬向節(jié)結(jié)構(gòu)類型的選擇、驅(qū)動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速、受力及扭矩容量確定等內(nèi)容作了介紹。附圖4幅。敘詞:萬向節(jié)驅(qū)動(dòng)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)光柵測量技術(shù)作為冷輾機(jī)的一種必要的測量手段,愈來愈受到國內(nèi)外機(jī)械行業(yè)的重視。介紹了光柵測量的特點(diǎn)、信號(hào)處理方式及應(yīng)用情況。附圖5幅,表2個(gè)。敘詞:光柵傳感器測量技術(shù)套圈輾環(huán)機(jī)敘詞:軸連軸承外圈端面切削雙端面磨床精密冷輾擴(kuò)是發(fā)展較快的加工毛坯的先進(jìn)技術(shù),本文從機(jī)床結(jié)構(gòu)分類出發(fā),對(duì)開式和閉式兩種類型的設(shè)備和工藝及經(jīng)濟(jì)性做了較全面的分析。附圖2幅,表2個(gè)。敘詞:冷輾擴(kuò)工藝輾環(huán)機(jī)結(jié)構(gòu)本文提出了冷輾擴(kuò)中小型深溝球軸承套圈的工藝設(shè)計(jì)方法,介紹了結(jié)合套圈寬度及重量確定輾擴(kuò)前套圈的圖形及尺寸的方法及過程。附