萬(wàn)向傳動(dòng)裝置課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目東風(fēng)DNZ1080G萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的

設(shè)計(jì)姓名 任偉學(xué)院 交通學(xué)院專業(yè) 汽車(chē)設(shè)計(jì)與運(yùn)用班級(jí) 1101學(xué)號(hào) 2011281指導(dǎo)教師孫宏圖、王昕彥TOC\o"1-5"\h\z1 前言 2\o"CurrentDocument"2萬(wàn)向傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 32.1萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 32.1.1主要參數(shù)的選擇 3\o"CurrentDocument"總體設(shè)計(jì)方案 3（1） 傳動(dòng)軸管的選擇 4（2） 伸縮花鍵的選擇 4（3） 萬(wàn)向節(jié)分析 5（4） 中間支承結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 5萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核 6\o"CurrentDocument"2.2.1萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計(jì) 6（1） 基本構(gòu)造與基本原理 6（2） 確定十字軸尺寸 6（3） 滾針軸承的設(shè)計(jì)與校核 6\o"CurrentDocument"十字軸萬(wàn)向節(jié)強(qiáng)度校核 6\o"CurrentDocument"萬(wàn)向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 72.3.1萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計(jì) 7\o"CurrentDocument"萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸強(qiáng)度校核 7\o"CurrentDocument"3參考文獻(xiàn) 10刖言本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是對(duì)一汽解放CA1130PK2L2進(jìn)行萬(wàn)向傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)、研究。在指導(dǎo)老師的細(xì)心寸指導(dǎo)下，通過(guò)對(duì)汽車(chē)萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的了解進(jìn)一步進(jìn)行萬(wàn)向傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)。通過(guò)實(shí)際的市場(chǎng)調(diào)查稽觀的實(shí)際觀察，全面了解萬(wàn)向?qū)?dòng)軸的結(jié)構(gòu)充分商到萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的工作原理與意義，及其在汽車(chē)行駛中的重要作用。在汽車(chē)的正常工作中，是一個(gè)必不缺少的部件，也是一個(gè)不可替代的關(guān)鍵部件。對(duì)于萬(wàn)向傳動(dòng)軸的研究，有很大的發(fā)展空間，具有相當(dāng)大的研究意義。在充分與指導(dǎo)老師討論、研究后，故選此課題進(jìn)行設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，分析了萬(wàn)向傳動(dòng)裝置類型的，根據(jù)題目所要求的原始數(shù)據(jù)要求，確定了所選用萬(wàn)向傳動(dòng)軸的種類。在初定各個(gè)部件的相關(guān)尺寸后，根據(jù)要求進(jìn)行了校核，確定了所設(shè)計(jì)部件的尺和參數(shù)，并選擇了零部件的材料本文介紹了一汽解放CA1130PK2L2型貨車(chē)的萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理，及相關(guān)參數(shù)的確定。全文的中心內(nèi)容共分為三章：第一章為一汽解放CA1130PK2L2汽車(chē)原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求；第二章十字軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及基本特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求；第三章為萬(wàn)向傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)方案的分析及設(shè)計(jì)；在原始數(shù)據(jù)確定的前提下，設(shè)計(jì)所要完成的任務(wù)有：查找、收集相關(guān)資料，進(jìn)一步確定萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的基本尺寸的選取、材料選擇和傳動(dòng)過(guò)程中的接觸應(yīng)力等工作，其中傳動(dòng)過(guò)程中零件內(nèi)部的接觸應(yīng)力最為關(guān)鍵，在此文中著重做到了應(yīng)力校核這一步。最后的工作是工程制圖，實(shí)實(shí)在在的電腦繪圖，發(fā)現(xiàn)了一些知識(shí)點(diǎn)的死角，都進(jìn)行一定程度的糾正，驗(yàn)證了許多以前只有在書(shū)本上學(xué)的知識(shí)點(diǎn)。2萬(wàn)向傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)2.1萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)2.1.1主要參數(shù)的選擇R用［來(lái)號(hào)yr.車(chē)型參數(shù)為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（Tmax）650N?m變速器一檔傳動(dòng)比4.55變速器五檔傳動(dòng)比1.3主減速器傳動(dòng)比5車(chē)輪滾動(dòng)半徑（m）0.508軸距（mm）4250前輪距、后輪距（mm）1810/1800貨車(chē)總質(zhì)量（kg）8350整車(chē)整備質(zhì)量（kg）4500計(jì)算軸數(shù)12.1.2總體設(shè)計(jì)方案汽車(chē)在行駛過(guò)程中，由于車(chē)輛上發(fā)動(dòng)機(jī)的震動(dòng)和行駛路面的不平的沖擊等因素引起彈性懸架系統(tǒng)的振動(dòng)，導(dǎo)致變速器的輸出軸和驅(qū)動(dòng)橋的輸入軸的相對(duì)位置經(jīng)常發(fā)生變化，所以兩根軸之間不能采用剛性的連接，而一般采用由萬(wàn)向節(jié)、軸管及伸縮花鍵等組成的萬(wàn)向傳動(dòng)裝置來(lái)連接。其安裝在變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間，位置如圖1所示。伸縮套能自動(dòng)調(diào)節(jié)變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間距離的變化，使兩軸在不同工況下能正常的工作。較為常見(jiàn)的萬(wàn)向節(jié)一般由十字軸、滾針軸承和凸緣叉等組成。萬(wàn)向節(jié)可保證變速器輸出軸與驅(qū)動(dòng)橋輸入軸之間夾角的變化，并實(shí)現(xiàn)兩軸的等角速度傳動(dòng)。萬(wàn)向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求：確保兩軸的夾角及相對(duì)位置在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，能可靠地傳遞動(dòng)力。保證傳動(dòng)盡可能同步，兩軸的轉(zhuǎn)速盡可能一樣。振動(dòng)噪音以及附加載荷(萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)引起的)在允許范圍內(nèi)。傳動(dòng)效率高，使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、維修容易。?汽車(chē)中傳動(dòng)軸的選擇可根據(jù)車(chē)型的不同來(lái)選擇相應(yīng)形式的傳動(dòng)軸，車(chē)輛中，一般情況如下，驅(qū)動(dòng)形式為4x2的汽車(chē)時(shí)所選用傳動(dòng)軸為一根主傳動(dòng)軸。在軸距較長(zhǎng)的汽車(chē)上所選用的傳動(dòng)軸形式是將傳動(dòng)軸分成主傳動(dòng)軸與中間傳動(dòng)軸兩段，并且為了提高傳動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速，避免共振以及考慮整車(chē)總體布置上的需要，一般情況下載中間傳動(dòng)軸后端安裝上中間支撐。本設(shè)計(jì)所選用車(chē)型為重型載貨汽車(chē)，其軸距為5050mm，并且載重量為6.7t，具體參數(shù)可由表1知，所以傳動(dòng)軸選用主傳動(dòng)軸與中間傳動(dòng)軸兩段軸，避免由于傳動(dòng)軸過(guò)長(zhǎng)時(shí)固有頻率會(huì)降低而產(chǎn)生的共振，并加設(shè)中間支承?？紤]到軸與軸同心及車(chē)架的變形，決定采用十字軸式萬(wàn)向傳動(dòng)軸，為避免運(yùn)動(dòng)干涉，在傳動(dòng)軸中設(shè)有由滑動(dòng)叉和花鍵軸組成的伸縮節(jié)。為了使傳動(dòng)軸得到較高的強(qiáng)度和剛度，因此，將傳動(dòng)軸做成空心的傳動(dòng)軸，這樣形式的傳動(dòng)軸具有質(zhì)量較小，成本較低，傳遞轉(zhuǎn)矩較大的優(yōu)點(diǎn)，且比實(shí)心傳動(dòng)軸具有更高臨界轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)軸驚顫處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，傳動(dòng)軸材料的選擇可根據(jù)機(jī)械零件手冊(cè)選取40CrNi，適用于重要軸的制造，具有較高的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。傳動(dòng)軸管選擇傳動(dòng)軸管由壁厚均勻易平衡、臂薄，管徑較大、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度高，玩去剛度大，適于高速旋轉(zhuǎn)的低碳鋼薄板卷制的電焊鋼管制成。超重型貨車(chē)的傳動(dòng)軸則直接采用無(wú)縫鋼管。伸縮花鍵的選擇動(dòng)伸縮花鍵選用矩形花鍵，來(lái)補(bǔ)償由于汽車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)傳動(dòng)軸兩端萬(wàn)向節(jié)之間的長(zhǎng)度變化。裝車(chē)時(shí)傳動(dòng)軸的伸縮花鍵一端不應(yīng)靠近后驅(qū)動(dòng)橋，而應(yīng)靠近中間支撐，以減小其軸向摩擦力及磨損?；ㄦI齒與鍵槽應(yīng)按對(duì)應(yīng)標(biāo)記裝配，以免破壞傳動(dòng)軸總成的動(dòng)平衡。動(dòng)平衡的不平衡度由點(diǎn)焊在軸管外表面的平衡片補(bǔ)償。萬(wàn)向節(jié)分析十字軸萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，強(qiáng)度高，耐久性好，傳動(dòng)效率高，生產(chǎn)成本低。但所連接的兩軸夾角不宜不大，當(dāng)夾角由4°增至16時(shí)，十字軸萬(wàn)向節(jié)滾針軸承壽命約下降至原來(lái)的1/4。材料選擇：十字軸常用材料為20CrMnti軸頸表面進(jìn)行滲碳淬火處理，滲碳深度0.8mm?1.2mm，表面硬度為58?64HRC，軸頸端面硬度不低于55HRC，芯部硬度為33?48HRC。萬(wàn)向節(jié)叉一般采用40或45中碳鋼，調(diào)質(zhì)處理硬度18?33HRC，滾針軸承材料一般采用GCr15。中間支承結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)

中間支承通常安裝在支架橫梁上或車(chē)身底架上，以補(bǔ)償傳動(dòng)軸軸向和角度方向的安裝誤差，以及車(chē)輛行駛過(guò)程中的發(fā)動(dòng)機(jī)竄動(dòng)和車(chē)架等變形所引起的位移。目前廣泛采用橡膠彈性中間支承，其結(jié)構(gòu)中采用單列滾子軸承，橡膠彈性元件能吸收傳動(dòng)軸的振動(dòng)，降低噪音。中間支承的固有頻率可按下式計(jì)算：式中，fo為中間支承的固有頻率（Hz）；CR為中間支承橡膠彈性元件的徑向剛度（N/mm）；m為中間支承懸置質(zhì)量（kg），它等于傳動(dòng)軸落在中間支承上的一部分質(zhì)量與中間支承軸承及其軸承所承受的質(zhì)量之和。對(duì)應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)速n=60fo（r/min）盡可能小于傳動(dòng)軸常用轉(zhuǎn)速。選取n=2000（r/min）共振轉(zhuǎn)速500~1000（r/min），確定頻率為f°為30Hz.IHL3代：IHL3代：?枷中RV總訴FiuurcI"lAmnnj. iluJ'lhoruiuL4I小支果=2任仙。釉承小；打油財(cái)旨*潭他丞；d岬河單推應(yīng)中2.2萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核2.2.1萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計(jì)（1）基本構(gòu)造與基本原理：由于本設(shè)計(jì)對(duì)象為重型貨車(chē)的萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸，因此，選用十字軸式萬(wàn)向節(jié)。十字軸式萬(wàn)向節(jié)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。為了減少摩擦損失，提高傳動(dòng)效率和使用壽命，在十字軸軸頸和萬(wàn)向節(jié)叉孔之間裝有由滾針和套筒組成的滾針軸承。本設(shè)計(jì)選用軸向定位為外卡環(huán)式，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、零件少和質(zhì)量小的優(yōu)點(diǎn)。滾針軸承的潤(rùn)滑密封好壞能影響到十字軸萬(wàn)向節(jié)的使用性能及壽命。為十字軸受力簡(jiǎn)圖

防止漏油、提高防塵和防水效果，本設(shè)計(jì)選用結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的雙刃口復(fù)合油封，在工作條件較差的情況下可顯著提高萬(wàn)向節(jié)使用壽命。(2)確定十字軸尺寸：查閱汽車(chē)設(shè)計(jì)等資料，結(jié)合其他汽車(chē)的十字軸萬(wàn)向節(jié)尺寸及本設(shè)計(jì)汽車(chē)重噸位確定十字軸的尺寸范圍如下：(十字軸總成)(3)滾針軸承的設(shè)計(jì)與校核：口 (3)滾針軸承的設(shè)計(jì)與校核：口 4.6FF=Niz 1x38z：每列滾針數(shù)為38。Qi=272\［d2L滾針工作長(zhǎng)度24mm；［b：『—+—

代0.0340.003)i：滾針列數(shù)為1d0：滾針直徑3mm；4.6x/50二1798.5N'+d

a0/qI溥Jb]3000?3200mPa。.1762.5 =1207"。24十字軸滾針軸承套花鍵外型外徑(mm)花鍵工作長(zhǎng)度Hdhh5L滾針數(shù)套C1473 3403532 384504直65115軸頸直徑d=34mm；油道直徑h=30mm；十字軸軸頸長(zhǎng)90mm；r：切向力作用方向與萬(wàn)向節(jié)叉之間的距離根據(jù)初選參數(shù)選取45mm；萬(wàn)向傳動(dòng)的最大夾角一般為8°。所以符合要求。2.2.2十字軸萬(wàn)向節(jié)強(qiáng)度校核1297.7十字軸萬(wàn)向節(jié)強(qiáng)度的校核計(jì)算：1297.7TF=——1—nF= =14.56x103N2rcosz 2x45x10-3xcos8°軸頸根彎曲應(yīng)力：32d1FS)<t]兀d4一d4w32x0.034x14.85x1030015 「]nQw貳.03、一y) =5"<QnQwd1:十字軸軸頸直徑34mm；d2：油道直徑3mm；S：合力作用線到軸頸根距離15mm；IQ］為彎曲應(yīng)用許用值，為250-350Mpa。w十字軸軸頸的切應(yīng)T為應(yīng)滿足：TOC\o"1-5"\h\z"(4F )<□兀d2-d2/1 25=(4xM56。 )<口冗0.0342-0.0032L］為切應(yīng)力T許用值，為80~120Mpa。2.3萬(wàn)向傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核2.3.1萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計(jì)（一）傳動(dòng)軸尺寸設(shè)計(jì)：1） 計(jì)算動(dòng)力傳遞參數(shù)C?R：CR=M片^o^'HX^=1100x1.33i0「0°X2：0；〔嚴(yán)^.984NL「目標(biāo)壽命=500h；k「軸承系數(shù)1.00~1.66由表3-2選1.33":傳動(dòng)軸夾角4°；n：轉(zhuǎn)速=2000r/min.查表3-3，可以看到，387..20萬(wàn)向節(jié)可以滿足需要?？紤]安全系數(shù)，選取387.20萬(wàn)向節(jié)進(jìn)行驗(yàn)算。d=3.00mm;l=16.8mm;滾柱數(shù)z=21；滾柱列數(shù)i=1；R=39.45mm=0.03945m；D=23.82mm則：D=D+d=23.803=26.82mmml=l-qd=19.8-1x3=16.8mmwq：滾針長(zhǎng)度系數(shù)由圖3-6可知為1。0mm萬(wàn)向節(jié)GW387.20（C-R=1116N-m）的特征數(shù)據(jù)是：額定轉(zhuǎn)?Mn=6200N-m，A=120mm；K=125mm;S=70x5mm；lz=490mm;la=60mm.2） 靜承載能力C0為：C0=38izdl=38x1x28x3x16.80N=53625.6N3） 靜承載態(tài)轉(zhuǎn)矩為：M=2.27CR=2.27x35973.5x0.03945N-m=4601N-m與表3-3中Mc的值接近。4）計(jì)算動(dòng)態(tài)承載能力為：C=f（il》9z34d2927=fGx16.8》9x2034x62927=355.51fN承載能力系數(shù)f=fxf，比值d=6.“/c尸0.122，故由該比值查得表3-1，c1 2 d-22.4+2.5m…f1=118.66，并由圖3-7得軸承承載能力系數(shù)f2=0.70因而 f=fXf=118.65X0.7=83.02于是動(dòng)態(tài)承載能力 ’12C=355.51x83.02N=53517.7N而動(dòng)力傳遞系數(shù)C?R=29514x0.0378N?m=1115.63N?m與表3-3最后一行的值一致，故選GWB387.20是合適的。（二）傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩的確定:變速器檔位最大傳動(dòng)比Lax最小傳動(dòng)比i.min主減速器傳動(dòng)比輪胎動(dòng)態(tài)滾動(dòng)半徑Rttstat最大轉(zhuǎn)矩Me622.75150.508m650N-m1）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩MA,由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩Me分配到每根軸上的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)eF或eR以及驅(qū)動(dòng)軸數(shù)確定。如由m個(gè)驅(qū)動(dòng)軸均分，則其由下式?jīng)Q定M=kdMiesmeAn,1 M—4x-x650x1=2600N-m式中匕是振動(dòng)系數(shù)，從表3-5中選擇為4；iA是發(fā)動(dòng)機(jī)到傳動(dòng)軸間總的傳動(dòng)比為1。2）附著轉(zhuǎn)矩MHi=iii=6x5x22.75=682.5AR0max前驅(qū)動(dòng)軸負(fù)載G=835000X35%=2922500NG=835000X65%=5427500NM=R-^—R=1X8350000 X0.479 =4143N?mH1 i stat 201.57設(shè)計(jì)條件： H1MBM A-+M L<2MN而2600+4143M=-=3371B2:.選用GW387.20萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸。3）萬(wàn)向傳動(dòng)軸計(jì)算載荷發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和一擋傳動(dòng)比確定rr kdTgm□北心MfV r.二= 二1297.7Tt2.3.2萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸強(qiáng)度校核由于傳動(dòng)軸只承受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力而不承受彎曲應(yīng)力，所以只需校核扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，根據(jù)公式有錯(cuò)誤!未找到引用源。=錯(cuò)誤!未找到引用源。=14.3MPa錯(cuò)誤!未找到引用源。錯(cuò)誤!未找到引用源。=300MPa（錯(cuò)誤!未找到引用源。為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力）上式說(shuō)明設(shè)計(jì)參數(shù)滿足扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度要求。4）臨