万向传动轴设计说明书

1、中型货车传动系总体方案设计及万向传动轴的设计摘要关键词目录1概述.021.1结构方案选择.031.2计算传动轴载荷.041.3十字轴万向节设计.051.4传动轴的计算与强度校核.081.4.1传动轴.081.4.2花键轴.091.5参考文献.101.1.概述万向传动轴一般是由万向节、传动轴和中间支承组成。主要用于在工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传递转矩和旋转运动。 万向传动轴设计应满足如下根本要求：1.保证所连接的两根轴相对位置在预计范围内变动时，能可靠地传递动力。2.保证所连接两轴尽可能等速运转。3.由于万向节夹角而产生的附加载荷、振动和噪声应在允许范围内。4.传动效率高， 使用寿命长

2、， 结构简单， 制造方便， 维修容易等。变速器或分动器输出轴与驱动桥输入轴之间普遍采用十字轴万向传动轴。在转向驱动桥中，多采用等速万向传动轴。当后驱动桥为独立的弹性，采用万向传动轴。原始条件：车型中型货车驱动形式FR4X2发动机位置前置、纵置最高车速Umax=90km/h最大爬坡度imax28%汽车总质量ma=9290kg满载时前轴负荷率25.4%外形尺寸总长LaX总宽BaX总、高Ha=6910X 2470X 2455mm3L=3950mmBi=1810mmB2=1800mmA = BiXHaCD=0.99.0020或9.0R20单片干式摩擦离合器中间轴式、五挡1.11.1结构方案选择本设计所

3、选车型为中型货车，轴距为3950mm,所以传动轴选中主传动轴与中间传动轴两段轴，防止由于传动轴过长时固有频率会降低而产生共振，并 加设中间支承。考虑到轴与轴同心以及车架变形，采用十字轴式万向传动轴， 为防止运动干预，在传动轴中设有有滑动叉和花键轴组成的伸缩节。中间支承万向传动轴十字轴万向节结构简单，强度高，耐久性好，传动效率高，生产本钱低， 但所连接的两轴夹角不宜太大。当夹角增加时，万向节中的滚针轴承寿命将下 降。普通的十字轴式万向节：1 .组成：由主动叉、从动叉、十字轴、滚针轴承、轴向定位件和橡胶密封件；2 .特点：结构简单、强度高、耐久性好、传动效率高、本钱低，但夹角不宜过 大；3.轴向定

4、位方式：盖板式，卡环式，瓦盖固定式，塑料环定位式；4.润滑与密封：双刃口复合油封，多刃口油封轴距前轮距后轮距迎风面积空气阻力系数轮胎规格离合器变速器驱动桥数n=1,发动机到万向传动轴之间的传动效率4=0.9,猛接离合器所产生的动载系数Kd:工(16-0.19鲤)0.195mgvcvc1lc bc;tibc;ti iiii根本尺寸：nun柏承代号F*Db儿瓦已H乩WN1539T15-22SIK 5311,5D-232.519WN162IT1633020.54115D45321WNIS21T17.63020 5412.5D-2.5S21收N2026T20322L5412.5D-15326WN222

5、6T22352L541X5D-15326WX2532T2539225512.5D-2.5式WN2S37I2774225513D33527WN3232T3L74725513D-3432WN3434T33.655027515D-3434WN3634T35.55027515D-3434根据条件选取滚针轴承WN2532T。作用于十字轴轴颈中点的力为F,那么2r cos工a 为万向传动轴的最大夹角 18，F= 17049.16N十字轴轴颈根部的弯曲应力Tw 和切应力 P 应满足_32diFs“wj(dl4-d42)74FP(d21-d22P合力F作用线到轴颈根部的距离s=13.5mm,erw为弯曲力的许

6、用值，为250-350Mpa,p为切应力的许用值，为80-120 Mpa%=151.71 Mpa (Tw r=38.71Mpar故十字轴轴颈根部的弯曲应力和切应力满足校核条件 十字轴滚针的接触应力应满足:滚针工作长度Lb=L-(0.151.00)do, L为滚针工作长度，取Lb为20.3mm,. 一一 .4 6F在合力F作用下一个滚针所受的最大载荷Fn=4ZF :i为滚针列数，取一列；Z为每列中的滚针数，近似计算取为28,Fn=2800.93N,所以(rj=1952.18 Mpa当滚针和十字轴轴颈外表硬度在58HRC以上时，许用接触应力为3000U3200MPa。 j (Tj故十字轴滚针轴承的

7、接触应力校核满足。万向节叉与十字轴组成连接支承，在力F作用下产生支承反力，在与十字轴 轴孔中心线成45的截面处，万向节叉承受弯曲和扭转载荷，其弯曲应力(TW和扭应力Pb应满足(Tw=Fe/W (rwTb=Fa/Wt&r b查表，表五系数K的选取。h. b*3161.5417542.(k23 a41WK /0.2080 2330.2390.240 258PQ267a0.2820.312取k=0.246,W=bh26; Wt=khb2,所以W=292021mm3；Wf=5986.2mm3即:滚针直径d0=3mm,弯曲应力的许用值bw为50-80Mpa,扭应力的许用值为80-160 Mpa二

8、ow=2.57Mpa Twr b= 68.35Mpa r b故万向节叉承受弯曲和扭转载荷校核满足要求。 十字轴万向节的传动效率与两轴的轴间夹角a,十字轴的支承结构和材料,加工和装配精度以及润滑条件等有关。当a 025。时，可按下式计算a =18 =1 . f(d1)生上r 二0=98.14%通常情况下，十字轴万向节传动效率约为97%99%01.41.4传动轴的计算与强度校核1.4.11.4.1传动轴传动轴的临界转速为De dnk=1.2X 108L2c在设计传动轴时，取平安系数K= 1.5K= nk/nmax=1.5,n -nw%ax 一=3000r/min,i5nk=4500r/minLC为

9、传动轴长度mm,即两万向节中心的距离，Dc和dc分别为传动轴轴管的外、内径mm o根据轴距L=3950mm,初选传动轴支承长度 L LC为1550二3.5 mm,花键轴长度应小于支承长度，满足万向节与传动轴的间隙要求，取花键轴长度为500-2.0mm。f为轴颈与万向节叉的摩擦因数，滚针轴承f=0.050.10,取f=0.09,传动轴经常处于高速旋转状态下，所以轴的材料查机械零件手册选取40CrNi,适用于很重要的轴，具有较高的扭转强度。传动轴管由低碳钢板制壁厚均匀、 壁薄1.53.0mm、管径较大、易质量平衡、扭转强度高、弯曲刚度高、适用高速旋转的电焊钢管制成。De -d =8116.9c c

10、Dc- dc又 1 .5mm _ - - 3mm2根据电焊钢管外径60l95mm的标准资料从冶金部标准YB242-63中选取取Dc=66mm,贝 U dc= 8116.9-D； =61.3mm,圆整后dc=61mm。传动轴扭转强度校核。由于传动轴只承受扭转应力而不承受弯曲应力，所以只需校核扭转强度。轴管的扭转应力Tc=16DcT14Tc二D： -d：式中p c=300 MpaT1=Tss1=1297.1N mr c=85.05 Mpa r c轴管的扭转应力校核符合要求.1.4.21.4.2 花键轴对于传动轴上的花键轴，通常以底径计算其扭转应力Th,许用应力一般按16T1hh = -3二dhdh为花键内径,取平安系数为2.25,= 37.8MPa2.25粤三37.8MPa二dh3dh- 55.9mm平安系数23确定。由于花键齿侧许用挤压应力较小，所以选用Lh较大尺寸的花键，查GB/T1144-2001，取花键内径dh=56mm,花键外径Dh=62mm,键齿宽B=10mm,花键齿数nt =8,花键有效工作长度Lh=140mm传动轴花键的齿侧挤压应力 r 应满足式中，取花键转矩分布不均匀系数K =1.35,当花键的齿面硬度大于35HRC时：许用挤压应力.(ry=17.67MPa (ry传动轴花键的齿侧挤压应