传动轴的设计及校核机械制造制造加工工艺机械制造制造加工工艺.pdf

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1、第一章 轻型货车原始数据及设计要求 发动机的输出扭矩：最大扭矩285.0N m/2000r/min;轴距：3300mm变速器传动比：？五挡 1，一挡 7.31，轮距：前轮 1440毫米，后轮 1395毫米，载重量 2500千克 设计要求：第二章 万向传动轴的结构特点及基本要求 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 置不节组成。伸缩套能自动调节变速器与驱动桥之间距离的变化。万向节是保证变速器输 出轴与驱动桥输入轴两轴线夹角的变化，并实现两轴的等角速传动。一般万向节由十字轴、十字轴承和凸缘叉等组成。传动轴是一个高转速、少支承的旋转体，因断改变的两根轴间传递转矩

2、和旋转运动。重型载货汽车根据驱动形式的不同选择不同型式的传动轴。一般来讲4X 2驱动形式的汽车 仅有一根主传动轴。6X4驱动形式的汽车有中间传动轴、主传动轴和中、后桥传动轴。6 x6驱动形式的汽车不仅有中间传动轴、主传动轴和中、后桥传动轴，而且还有前桥驱动 传动轴。在长轴距车辆的中间传动轴一般设有传动轴中间支承它是由支承架、轴承和橡 胶支承组成。传动轴是由轴管、伸缩套和万向此它的动平衡是至关重要的。一般传动轴在出厂前都 要进行动平衡试验，并在平衡机上进行了调整。因此，一组传动轴是配套出厂的，在使用 中就应特别注意。图 2-1 万向传动装置的工作原理及功用 图 2-2 变速器与驱动桥之间的万向传

3、动装置 基本要求：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，结构简单，制造方便，维修容易等 第三章 轻型货车万向传动轴结构分析及选型 由于货车轴距不算太长，且载重量 2.5 吨属轻型货车，所以不选中间支承，只选用一 根主传动轴，货车发动机一般为前置后驱,由于悬架不断变形，变速器或分动器输出轴轴线 之间的相对位置经常变化,根据货车的总体布置要求，将离合器与变速器、变速器与分动器 之间拉开一段距离，考虑到它们之间很难保证轴与轴同心及车架的变形，所以采

4、用十字轴 万向传动轴，为了避免运动干涉,在传动轴中设有由滑动叉和花键轴组成的伸缩节,以实现 传动轴长度的变化。空心传动轴具有较小的质量，能传递较大的转矩，比实心传动轴具有 更高的临界转速，所以此传动轴管采用空心传动轴。传动轴的长度和夹角及它们的变化范围，由汽车总布置设计决定。设计时应保证在传 动轴长度处在最大值时，花键套与花键轴有足够的配合长度；而在长度处于最小时，两者 不顶死。传动轴夹角大小会影响万向节十字轴和滚针轴承的寿命、万向传动效率和十字轴 的不均匀性。变化范围为 3。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。3

5、.1 传动轴管选择 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。3.2 伸缩花键选择 选择矩形花键，用于补偿由于汽车行驶时传动轴两端万向节之间的长度变化。为减小 阻力及磨损，对花键齿磷化处理或喷涂尼龙，外层设有防尘罩，间隙小一些，以免引起传 动轴的震动。花键齿与键槽按对应标记装配，以保持传动轴总成的动平衡。动平衡的不平 衡度由电焊在轴管外的平衡片补偿。装车时传动轴的策传染病防治规划及资金的投入副组长负责传染病防治工作的具体实施并及时向上级主管部门报告传染病发生情况成员向学生传授正确的预防传染病卫生保健知识做好

6、预防传染病发生的有关工作传染病流行时负责对患病学生隔离观道传染病流行期间对厕所粪便食堂及饮用水应加强消毒并加强除害工作早发现早报告早隔离早治疗疫情扌艮告人发现疫情启动报告和零报告制度实行小时值班制度加强系统内的疫情通报钉学校传染病管理工作制度学校要贯彻落实传班主任教师肩负起保护学生健康的责任每天要掌握在校和缺席学生健康状况发现传染病做到早报告及早隔离治疗要执行疫情报告制度发现传染病保健教师立即向当地卫生部门报告报告时间为甲类传染病最迟不超过小时乙类传染病应伸缩花键一端应靠近变速器，减小其 轴向阻力和磨损。其结构图如下:图 3-1 万向传动轴花键轴结构简图 1-盖子；2-盖板；3-盖垫；4-万向

7、节叉；5-加油嘴；6-伸缩套；7-滑动花键槽；8-油封；9-油封盖；10-传动轴管 第四章 万向传动轴计算及强度校核 4.1 传动轴的临界转速 长度一定时，传动轴断面尺寸的选择应保证传动轴有足够的强度和足够高的临界转速。所谓临界转速，就是当传动轴的工作转速接近于其弯曲固有振动频率时，即出现共振现象，以致振幅急剧增加而引起传动轴折断时的转速。传动轴的临界转速 nk(r/min、为，安全 系数K取2.0，适用于一般精度的伸缩花键 则有(nw 为发动机转速、策传染病防治规划及资金的投入副组长负责传染病防治工作的具体实施并及时向上级主管部门报告传染病发生情况成员向学生传授正确的预防传染病卫生保健知识做

8、好预防传染病发生的有关工作传染病流行时负责对患病学生隔离观道传染病流行期间对厕所粪便食堂及饮用水应加强消毒并加强除害工作早发现早报告早隔离早治疗疫情扌艮告人发现疫情启动报告和零报告制度实行小时值班制度加强系统内的疫情通报钉学校传染病管理工作制度学校要贯彻落实传班主任教师肩负起保护学生健康的责任每天要掌握在校和缺席学生健康状况发现传染病做到早报告及早隔离治疗要执行疫情报告制度发现传染病保健教师立即向当地卫生部门报告报告时间为甲类传染病最迟不超过小时乙类传染病应n k.n max 2.0 4.2传动轴计算转矩 4.3传动轴长度选择 根据轴距3300mm初选传动轴支承长度LC为（1470 3.6）m

9、m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（1448 2.5）mm 4.4传动轴管内外径确定 2,2 4000 1470 2 2 得D e de 8 5188.3 1.2 10 又 1.5 mm D e d e 3 mm 2 初取 D e 53 mm ,则 -Lc为传动轴长度（mr）,即两万向节中心之间的距离；de和De分别为传动轴轴管的内、外径（mm 4.5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，根据公式有 用扭转应力）上式说明设计参数满足扭转强度要求 4.6 花键内外径确定 取安全系数 2.27，则 16De 16

10、 53 2062516(De4 de)3.14(534 48.84)251 MPa e 300 MPa(e为轴管许 策传染病防治规划及资金的投入副组长负责传染病防治工作的具体实施并及时向上级主管部门报告传染病发生情况成员向学生传授正确的预防传染病卫生保健知识做好预防传染病发生的有关工作传染病流行时负责对患病学生隔离观道传染病流行期间对厕所粪便食堂及饮用水应加强消毒并加强除害工作早发现早报告早隔离早治疗疫情扌艮告人发现疫情启动报告和零报告制度实行小时值班制度加强系统内的疫情通报钉学校传染病管理工作制度学校要贯彻落实传班主任教师肩负起保护学生健康的责任每天要掌握在校和缺席学生健康状况发现传染病做到

11、早报告及早隔离治疗要执行疫情报告制度发现传染病保健教师立即向当地卫生部门报告报告时间为甲类传染病最迟不超过小时乙类传染病应h 为许用扭转应力 K 为花键转矩分布不均匀系数，取 1.3 Dh 花键外径 dh 花键内径 L h 为花键有效工作长度 B 为键齿宽 n0 为花键齿数 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 取 d h 46 mm,D h 50 mm,B 9 mm n0 8，Lh 140mm。4.7 花键挤压强度校核 当花键齿面硬度为35HRC寸，许用挤压应力为 y 25 50 MPa 则y16,fj=0，所以猛接离合器所产生的动载系数 kd=1,主减速比i0=

12、4.04 所以：策传染病防治规划及资金的投入副组长负责传染病防治工作的具体实施并及时向上级主管部门报告传染病发生情况成员向学生传授正确的预防传染病卫生保健知识做好预防传染病发生的有关工作传染病流行时负责对患病学生隔离观道传染病流行期间对厕所粪便食堂及饮用水应加强消毒并加强除害工作早发现早报告早隔离早治疗疫情扌艮告人发现疫情启动报告和零报告制度实行小时值班制度加强系统内的疫情通报钉学校传染病管理工作制度学校要贯彻落实传班主任教师肩负起保护学生健康的责任每天要掌握在校和缺席学生健康状况发现传染病做到早报告及早隔离治疗要执行疫情报告制度发现传染病保健教师立即向当地卫生部门报告报告时间为甲类传染病最迟

13、不超过小时乙类传染病应 1 285 询5 4.04 .85=1580.6N n m=31850 1.2 0.85 0.369=3878.8N 4.04 1 0.765 5.3十字轴万向节设计 设作用于十字轴轴颈中点的力为 F,则 3=12094.1N F=T 1/2rcos a=2 65.5 10 3 cos3 56 十字轴轴颈根部的弯曲应力C w和切应力T应满足 4F T=n(d 21-d 22)W T 式中，取十字轴轴颈直径di=38.2mm十字轴油道孔直径d2=10mm合力F作用线到轴颈根 部的距离s=14mm c W为弯曲应力的许用值，为250-350Mpa T 为切应力的许用值,为

14、80-120 Mpa 32d1Fs 32X 38.2 X10-3X 7428.561 X 14X1 0-3-c w=4 4、=12094.1 n(d1-d 2)=19.094 Mpa c w 4F T=22=3 2 3 2 n(d 1-d 2)n(38.2 X 10-)-(10 X 10-)Tse1=kdTemaxki1if n/n=Tss1=G2 m 2 rr/i0im/T1=min Tsel,Tssl T1=Tse 1=1580.6N 1580.6 32d1 Fs CT w=(dM)w c W n38.2 X10-3)4-(10X10-3)4 4X 7428.561 策传染病防治规划及资金

15、的投入副组长负责传染病防治工作的具体实施并及时向上级主管部门报告传染病发生情况成员向学生传授正确的预防传染病卫生保健知识做好预防传染病发生的有关工作传染病流行时负责对患病学生隔离观道传染病流行期间对厕所粪便食堂及饮用水应加强消毒并加强除害工作早发现早报告早隔离早治疗疫情扌艮告人发现疫情启动报告和零报告制度实行小时值班制度加强系统内的疫情通报钉学校传染病管理工作制度学校要贯彻落实传班主任教师肩负起保护学生健康的责任每天要掌握在校和缺席学生健康状况发现传染病做到早报告及早隔离治疗要执行疫情报告制度发现传染病保健教师立即向当地卫生部门报告报告时间为甲类传染病最迟不超过小时乙类传染病应=6.959 M

16、pa T 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 cj=272 1 1 Fn(d1+d。)Lb=c j 式中，取滚针直径d=3mm滚针工作长度Lb=27mm =0.875 Mpa G 故十字轴滚针轴承的接触应力校核满足 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c w和扭应力T b应满足(T w=Fe/W c W T b=Fa/Ww T b 式中，取 a=40mm,e=80mm,b=35mm,h=70iim表 4-3，取 k=0.246,W=bh2/6,Wt=khb2,

17、弯 曲应力的许用值(T w为50-80Mpa,扭应力的许用值T b为80-160 Mpa 在合力F作用下一个滚针所受的最大载荷 4.6 X 7428.561：1X 44=776.622N,当滚针和十字轴轴颈表面硬度在 58HRC 以上时，许用接触应力G为3000-3200 Mpa 776.622 27X 10-4.6F.j 1 1 Fn 一+)d1 do Lb 1 1(38.2 X 10-3)+(3 X 10-3)X 策传染病防治规划及资金的投入副组长负责传染病防治工作的具体实施并及时向上级主管部门报告传染病发生情况成员向学生传授正确的预防传染病卫生保健知识做好预防传染病发生的有关工作传染病流

18、行时负责对患病学生隔离观道传染病流行期间对厕所粪便食堂及饮用水应加强消毒并加强除害工作早发现早报告早隔离早治疗疫情扌艮告人发现疫情启动报告和零报告制度实行小时值班制度加强系统内的疫情通报钉学校传染病管理工作制度学校要贯彻落实传班主任教师肩负起保护学生健康的责任每天要掌握在校和缺席学生健康状况发现传染病做到早报告及早隔离治疗要执行疫情报告制度发现传染病保健教师立即向当地卫生部门报告报告时间为甲类传染病最迟不超过小时乙类传染病应3 _ 7428.561 X 80X 10-c w=Fe/W=35x 10-3 X(70 X 10-3)2 6=20.791 Mpa c w 7428.56 X40X 10

19、-3 T b=Fa/W=0.246 X 70 X 10-3 X(35 X 10-3)2=14.086 Mpa T 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,精度以及润滑条件等有关。当aW 25时，可按下式计算(取a=15。)d1 2tan a 38.2 2tan15 n 0=1-f(-)=1-0.07()=99.30%r n 65.5 n 加工和装配 策传染病防治规划及资金的投入副组长负责传染病防治工作的具体实施并及时向上级主管部门报告传染病发生情况成员向学生传授正确的预防传染病卫生保健知识做好预防传染病发生的有关工作传染病流行时负责对患病学生隔离观道传染病流行期间对厕所粪便食堂及饮用水应加强消毒并加强除害工作早发现早报告早隔离早治疗疫情扌艮告人发现疫情启动报告和零报告制度实行小时值班制度加强系统内的疫情通报钉学校传染病管理工作制度学校要贯彻落实传班主任教师肩负起保护学生健康的责任每天要掌握在校和缺席学生健康状况发现传染病做到早报告及早隔离治疗要执行疫情报告制度发现传染病保健教师立即向当地卫生部门报告报告时间为甲类传染病最迟不超过小时乙类传染病应