毕业设计论文商用车万向传动装置设计.docx

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1、设计说明书题目学生姓名学院专业班级学号指导教师本课题的研究对象为用于某商用车变速器与后驱动桥之间的万向传动装置。万向传动装置主要由万向节与传动轴组成，可实现两轴间的变角度动力传递。万向传动装置性能的优劣会影响整车的动力性和燃油经济性。根据整车参数及设计要求，本文完成了万向传动装置的结构设计。首先，阐述了课题研究的意义，万向传动装置的结构及课题研究的主要内容；然后，分析了万向传动装置的运动特性及受力情况，在此基础上完成了万向节、十字轴及传动轴的设计计算与校核；最后绘制了万向传动装置的零件图及装配图。关键词：万向传动装置；十字轴；万向节；传动轴ABSTRACTTheresearchobjectof

2、thisthesisistheuniversa1transmissiondevicebetweenthetransmissionandreardriveax1eofacommercia1vehic1e.Universa1transmissiondeviceismain1ycomposedofuniversa1jointandtransmissionshaft,whichcanrea1izevariab1eang1epowertransmissionbetweentwoshafts.Theperformanceofuniversa1transmissionwi11affectthepoweran

3、dfue1economyofthewho1evehic1e.Accordingtothewho1evehic1eparametersanddesignrequirements,thestructuredesignofuniversa1transmissiondeviceiscomp1etedinthispaper.First1y,thesignificanceoftheresearch,thestructureofuniversa1transmissionandthemaincontentsoftheresearcharedescribed.Then,themotioncharacterist

4、icsandstressofuniversa1transmissionareana1yzed,andthedesignca1cu1ationandverificationofuniversa1joint,crossshaftandtransmissionshaftarecomp1eted.Fina11y,thepartdrawingandassemb1ydrawingofuniversa1transmissiondevicearedrawnKeywords：universa1transmission;Spider;Universa1joint;Transmissionshaft第一章绪论11.

5、1 课题的研究意义11.2 万向传动装置的介绍11.3 课题的主要研究内容3第二章万向传动装置的方案设计42.1 万向传动装置的类型42.2 设计方案的选择62.3 十字轴万向节的组成7第三章万向传动装置运动和受力分析83.1 整车参数83.2 万向节的运动和受力分析83.2.1单十字轴万向节传动83.2.2双十字轴万向节传动93.2.3多十字轴万向节传动93.3万向节传动的计算载荷93. 3.1按发动机最大转矩来计算94. 3.2按驱动轮打滑来计算10第四章万向传动装置设计114.1 十字轴万向节的设计115. 1.1十字轴万向节尺寸计算116. 1.2十字轴万向节设计与校核124.2 滚针

6、轴承的设计144. 2.1滚针轴承的结构设计145. 2.2滚针轴承的校核144.3 万向节叉的设计144.4 传动轴的设计164.4.1传动轴的尺寸计算164.4.2传动轴的校核164.5花键轴的设计174.5.1花键轴的尺寸计算174.5.2花键轴的校核184.6中间支承的结构设计18参考文献21第一章绪论1.1 课题的研究意义现代汽车的诞生给人们的生活带来了便利，随着汽车保有量的增加，汽车也给人类带来了一系列问题，例如能源危机、环境污染、交通安全等。随着汽车工业的迅速发展，对汽车动力性、经济性及安全性要求也越来越高。万向传动装置是汽车底盘传动系统的重要组成部分之一，可实现两轴间的变角度动

7、力传递。万向传动装置性能的优劣会影响整车的动力性和燃油经济性。本课题的研究对象为商用车，采用发动机前置后轮驱动方式，其变速器与后驱动桥之间采用万向传动装置连接。万向传动装置主要由万向节和传动轴组成，当传递的轴距较长时，为了避免万向传动轴发生共振，常把传动轴做成两段，中间加上支撑。1.2 万向传动装置的介绍万向传动装置最重要的两部分结构是万向节和传动轴，其中传动轴为了适应汽车悬架位置的变化，一般情况下都会做成伸缩型的，由花键进行连接。当两个万向节之间的距离发生变化时，传动轴可以自由的伸缩，从而避免运动干涉。如图IT所示。图IT汽车传动轴的结构图伸缩传动轴中的花键接触的表面积并不是太大，所以在传动

8、的时候，传动轴的花键承受的力很大，所以会造成磨损，一旦出现磨损，传动轴的动平衡问题就很严重，会造成传动轴发生振动，影响汽车的乘坐舒适性。所以，在设计传动轴过程中，要减少花键的磨损，则需要提高花键齿面的材料强度。一般情况下，常对花键表面进行磷化处理提高其硬度，此外，还可以在花键表面喷涂一层尼龙，使花键表面变得光滑，尽可能的减少摩擦对花键的破坏，如图1-2所示。除此之外，还要绝对的防止外界的灰尘等杂质进入花键轴内，这会对花键造成很大的破坏。因此，花键轴接口处要做好密封工作。还有，在传动轴装配的过程中，要提前做好轴的动平衡，必要的时候要加装平衡补偿片，使传动轴能够稳定的工作。1-滚柱；2-传动轴外套

9、管；3-传动轴内套管；4-挡圈图1-2汽车传动轴结构简图传动轴一旦过长，在工作过程中，极有可能引起传动轴发生共振，这对汽车的乘坐舒适性和稳定性带来较大的影响，因此在传动轴比较长时，一般都做成分段的，而且在中间安装支撑的装置，这些支撑装置一般通过软橡胶等材料与汽车车体连接到一起，避免将轴的振动传递到车体之中。如图1-3、1-4所示。1-支架；2、5-橡胶衬套；3-支撑轴；4-摆臂；6-注油嘴；7-轴承；8-中间传动轴9-油封；10-支撑座；I1-卡环；12-车架横梁图1-3摆臂式中间支撑1-车架横梁；2-轴承座；3-球轴承；4-注油嘴;5-蜂窝型橡胶垫；6-U型支架；7-油封1.3 图1-4传动

10、轴的中间支撑1.4 课题的主要研究内容本课题的研究对象为某商用货车，采用发动机前置后轮驱动方式，其变速器与后驱动桥之间采用万向传动装置连接。本课题的主要任务是完成其万向传动装置的结构设计，具体内容如下：(1)根据整车参数及设计要求，完成了万向传动装置的方案设计；(2)分析万向传动装置的运动特性及受力情况；(3)完成万向节、十字轴及传动轴的设计计算与校核；(4)绘制万向传动装置的零件图及装配图。第二章万向传动装置的方案设计2.1万向传动装置的类型汽车万向节的种类有很多种，常见的有十字轴型、双联型、球叉型、球笼型和挠性万向节等。（1）十字轴式万向节十字轴式万向节是汽车上广泛使用的不等速万向节，允许

11、相邻两轴的最大交角为15。20o0十字轴式万向节由一个十字轴，两个万向节叉和四个滚针轴承等组成，如图2所示。两万向节叉和孔分别套在十字轴的两对轴颈上。这样当主动轴转动时，从动轴既可随之转动，又可绕十字轴中心在任意方向摆动，这样就适应了夹角和距离同时变化的需要。在十字轴轴颈和万向节叉孔间装有滚针轴承，滚针轴承外圈靠卡环轴向定位。为了润滑轴承，十字轴上一般安有注油嘴并有油路通向轴颈。润滑油可从注油嘴注入到十字轴轴颈的滚针轴承处。十字轴式刚性万向节具有结构简单，传动效率高的优点，但在两轴夹角不为零的情况下，不能传递等角速转动。1-轴承盖;2、6-万向节叉；3-油嘴;4-十字轴;5-安全阀；7-油封;

12、8-滚针；9-套筒;图2-1十字轴式万向节（2）双联式万向节双联式万向节根据双十字轴万向节实现等速传动的原理。当主动万向节叉相对从动万向节叉在一定的角度范围内摆动时，双联叉也被带动偏转相应角度，使两十字轴中心连线与两万向节叉的轴线的交角差值很小，从而保证两轴角速度接近相等，在差值允许范围内，双联式万向节具有准等速性。其优点有：允许较大的轴间夹角，结构简单，制造方便，工作可靠，夹角最大可达50。球燹双联叉环皖图2-2双联式万向节(3)等速万向节汽车上常用的等速万向节有球笼式万向节和球叉式万向节。等速万向节从结构上保证了万向节在工作过程中，其传力点永远位于两轴交点的平面上。(a)球叉式万向节的结构

13、如图4所示。优点：结构简单，允许最大交角32。33。；缺点：压力装配，拆装不方便，钢球与曲面凹槽单位压力大，磨损快；只有两个钢球传力，反转时由另两个钢球传力。厂从动叉；2-锁止销；3-定位销；4-传动钢球；5-从动叉；6-定心钢球图2-3球叉式万向节(b)球笼式万向节如图5所示。优点：两轴最大夹角为42,工作时无论传动方向，六个钢球全部传力。与球叉式万向节相比，承载能力强，结构紧凑，拆装方便。若内外滚道采用圆桶形，则变成伸缩型球笼式万向节，省去传动装置中的滑动花键，滑动阻力小，适用断开式驱动桥。图2-4球笼式万向节(4)挠性万向节挠性万向节是依靠弹性件的弹性变形来保证两轴间传动时不发生机械干涉

14、。一般用于两轴夹角不大于35。和微量轴向位移的万向传动场合。优点：消除制造安装误差和车架变形对传动的影响；吸收冲击，衰减扭转振动；结构简单无须润滑。1-中心轴；2-大圆盘；3-弹性连接件；4-连接大圆盘；5-花键毂;图2-5橡胶金属套筒结构的挠性万向节2. 2设计方案的选择综合以上各个类型万向节的分析，本次设计决定采用两轴三万向节的方案，主要原因是：本次设计涉及的商用车为发动机前置后驱型，且轴距是331Omnb由于轴距较长，所以要选用两段传动轴，通过三个万向节连接，并加装中间带支撑，这样设计的好处可以避免传动轴高速旋转时发生共振，有利于改善轴承的受力情况，使传动轴工作状态更加平稳,增加工作寿命

15、。传动轴设计方案如图2-7所示。1-变速器；2-万向节；3-中间传动轴；4-中间支撑；5-主传动轴；6-后驱动桥;图2-6万向传动装置总体方案简图2.3十字轴万向节的组成十字轴万向节主要由三部分构成，分别是滚针轴承、十字轴和密封部分。十字轴万向节使用非常的广泛，其结构简单，维修方便，传动效率而且非常的高，所以一直受到人们的青睐。十字轴万向节坚固耐用，一般只有在很长时间工作下，轴颈出现磨损现象或者轴承损坏，才会需要更换。为了减少十字轴的磨损，一般都会在十字轴内部加注润滑脂，并有密封装置，防止灰尘进入十字轴内部，因此能保证一直稳定的工作。如图2-7所示。1-油封挡盘；2-橡胶油封;3-油封座；4-注油嘴;图2-7十字轴的润滑与密封第三章万向传动装置运动和受力分析3.1 整车参数表3T商务车主要性能参数发动机转矩285Nm1800rmin整车尺寸5990*2000*2425mm整车总质量4280Kg轴距3310mm最高车速125Kmh轮胎规格215-75R14C3.2 万向节的运动和受力分析3.2.1 单十字轴万向节传动万向节主动部分与从动部分的角速度存在如式