[交通运输]东风小型货车万向传动设计

[交通运输]东风小型货车万向传动 I 摘 要 本毕业设计的任务是对东风小型货车进行万向传动轴的设计、研究。在指导老师的细心指导下，通过对汽车万向传动装置的了解，进一步进行万向传动轴的设计。通过实际的市场调查和客观的实际观察，全面了解万向传动轴的结构，充分了解到万向传动装置的工作原理与意义，及其在汽车行驶中的重要作用。在汽车的正常工作中，是一个必不缺少的部件，也是一个不可替代的关键部件。对于万向传动轴的研究，有很大的发展空间，具有相当大的研究意义。在充分与指导老师讨论、研究后，故选此课题。 在进行设计任务时，分析了万向传动装置类型的，根据题目所要求的原始数据要求，确定了所选用万向传动轴的种类。在初定各个部件的相关尺寸后，根据要求进行了校核，确定了所设计部件的尺寸和参数，并选择了零部件的材料。 关键词:万向节,传动轴，强度，轴承，校核， I Abstract This graduation task is on the dongfei trucks for universal design, the transmission shaft. In the instructor's careful guidance, through the automotive universal drive unit, further universal design of the drive shaft. Through actual market research and objective observations, a comprehensive understanding of the structure of universal drive shaft to fully understand the universal drive unit works and significance, and its vehicle. In the car's work, is a not missing parts, is a key part. For the study of universal drive shaft, have a high potential for growth, with considerable significance. In fully and instructor to discuss, study, this issue. The design task, analyzed the universal transmission device type, under the title the required raw data requirements, decide to choose the kind of universal drive shaft. In various parts of the associated YTC sizes depending on the requirements for the check, determine the design part of dimensions and parameters, and you selected parts of the material. Key words: Universal joint, Transmission shaft, Strength, Bearing, Check II 目 录 言 .....................................................................................................................................1 前 1 东风小型货车原始数据及设计要求 .............................................................................2 2 万向传动轴的结构特点及基本要求 .................................................................................3 3 万向传动轴结构方案的分析 .............................................................................................5 3.1 基本组成的选择......................................................................................................5 3.2 万向传动轴的计算载荷 ..........................................................................................7 4 万向传动的运动和受力分析 .............................................................................................8 4.1 单十字万向节传动 ..................................................................................................8 4.1.1运动分析 .......................................................................................................8 4.1.2 附加弯曲力偶矩的分析 ........................................................................... 10 4.2 双十字轴万向节传动 ............................................................................................ 12 5 万向传动轴的选择 .......................................................................................................... 13 5.1 传动轴管的选择.................................................................................................... 13 5.2 伸缩花键的选择.................................................................................................... 13 6 传动轴的计算与强度校核 ............................................................................................... 14 6.1 传动轴的临界转速 ................................................................................................ 14 6.2 传动轴计算转矩.................................................................................................... 15 6.3 传动轴长度选择.................................................................................................... 15 6.4 传动轴管内外径确定 ............................................................................................ 15 6.5 传动轴扭矩强度校核 ............................................................................................ 16 7 十字轴总成尺寸的确定与强度校核 ............................................................................... 17 7.1 十字轴万向节尺寸的确定与强度校核 ................................................................. 18 7.2 传动轴的花键 ....................................................................................................... 20 7.3 十字万向节的轴承 ................................................................................................ 21 结 论 ................................................................................................................................. 24 8.1 结论 ....................................................................................................................... 24 8.2 展望 ....................................................................................................................... 24 致 谢 ................................................................................................................................. 25 参考文献 ............................................................................................................................. 26 III 前 言 本文所设计的是微型货车的万向传动装置。万向传动装置在汽车上有很多应用，结构也稍有不同，但其功用都是一样的，即在轴线相交且相互位置经常发生变化的两转轴之间传递动力。与其它的齿轮传动、带传动、链传动机构相比，万向节传动机构有着独特的、其它机构不能代替的优点，当需要将一根轴上的扭矩或传动以较大的轴间夹角传到相距较远、且角度可能变化的另一根轴时，往往只能选择万向节传动机构来实现。其作用在航空航天、机床、机械、尤其是汽车领域非常重要。随着汽车工业100多年的发展历史，万向传动轴的设计形式也得到了很快的发展。 目前，常用的万向节大体可以分为四类:十字轴式刚性万向节、准等速万向节、等速万向节、挠性万向节。在东风小型货车中，由于十字轴式刚性万向传动轴具有其不可忽视的优点，所以在此次设计任务中，选用十字轴式刚性万向传动轴。 本文介绍了东风小型货车的万向传动装置的结构和工作原理，及相关参数的确定。全文的中心内容共分为七章:第一章为东风小型货车汽车原始数据及设计要求;第二章为万向传动轴的结构特点及基本要求;第三章为万向传动轴结构方案的分析;第四章为万向传动的运动和受力分析;第五章为万向传动轴的选择;第六章为传动轴的计算与强度校核;第七章为十字轴总成尺寸的确定与强度校核。 在原始数据确定的前提下，设计所要完成的任务有:查找、收集相关，进一步确定万向传动装置的基本尺寸的选取、材料选择、加工精度、热处理方法和传动过程中的接触应力等工作，其中传动过程中零件内部的接触应力最为关键，在此文中着重做到了应力校核这一步。最后的工作是制图，实实在在地手工制图，发现了一些知识点的死角，都进行一定程度的纠正，验证了许多以前只有在书本上学的知识点。 通过此次课程设计的亲身体验，极大地增长了见识，拓展了视野，提高了亲身动手的能力，对毕业以后参加工作奠定了坚实的基础。 1 1 东风小型货车原始数据及设计要求 驱动桥是汽车传动系统中最末端总成。驱动桥的基本功用首先是增扭、降速，改变转矩的传递方向，即增大由传动轴或直接从变速器传来的转矩，并将转矩合理地分配给左、右驱动车轮;其次，驱动桥还要承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力、纵向力和横向力，以及制动力矩和反作用力矩等。 驱动桥由主减速器、差速器、半轴、万向节、驱动车轮和桥壳等组成。 原始数据: 1-1 主要参数 Tab.1.1 The main parameter 额定载荷 最大总质量 最高车速 最大扭矩 额定功率 (kg) (kg) (km/h) [N? m/(r/min)] [kw/(r/min)] 800 1500 120 59/3500 29.4/6000 TJ1010微型货车的一些初定基本参数: 汽车的总长:3500mm 总宽:1500mm 总高;1800mm 货箱的内部尺寸:长2000mm 宽1550mm 高270mm 轴距:1900mm 轮距:前轮1100mm 后轮1100mm 整车整备质量:950kg 前轴510kg(55%) 后轴400kg(45%) 最大总质量:前轴680kg(40%) 后轴880kg(60%) 设计要求: 设计微型货车的万向传动装置，进行万向传动的运动和受力分析，确定万向传动装置的基本组件的尺寸，进行弯、扭矩的强度校核，画图。 2 2 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、传动轴和中间支撑组成。主要用于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。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、凸缘叉及轴向定位件和橡胶密封件等组成。 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4×2驱动形式的汽车仅有一根主传动轴。6×4驱动形式的汽车有中间传动轴、主传动轴和中、后桥传动轴。6×6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。其广泛应用在汽车上，如下图 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。其基本结构如下图: 图2-1 万向传动装置的工作原理及功用 Fig.2.1 The work theory and function of Universal drive shaft 3 图2-2 变速器与驱动桥之间的万向传动装置 Fig.2.1 Universal drive shaft of Transmission and Drive bridge 基本要求: 1.保证所连接的两根轴的夹角及相对位置在一定范围内变动时，能可靠而稳定地传递动力。 2.保证传动尽可能同步，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，在使用车速范围内不应产生共振现象。 4.传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等。 另，万向传动装置有极其广泛的应用，发动机前置后轮或全轮驱动汽车行驶时，由于悬架不断变形，变速器或分动器的输出轴与驱动桥输入轴轴线之间的相对位置经常变化，因而普遍采用可伸缩的十字轴万向传动轴;某些汽车根据总布置要求需将离合器与变速器、变速器与分动器之间拉开一端距离，考虑到它们之间很难保证轴与轴同心及车架的变形，所以常采用十字轴万向传动轴或挠性万向传动轴;对于转向驱动桥，左、右驱动轮需要随汽车行驶轨迹变化而改变方向，这时多采用等速万向传动轴。如下图 4 图2-3 万向节在汽车上的各种应用 Fig.2.3 All kinds of apply of Cardan in cars 3 万向传动轴结构方案的分析 3.1 基本组成的选择 通过参考我国微型货车的基本设计参数，选定东风小型货车为前置后驱的布置形式，平头驾驶室。因其用途一般，则轴数根据其特点确定为两轴，驱动形式:4х2，后轮驱动。此种布置的优点有:1.容易发现发动机的故障，维修方便;离合器、变速器等操作机构简单，容易布置;货厢地板低平;2.汽车总长和轴距尺寸短;最小转弯直径小;机动性能良好;不需要发动机罩和翼子板，加上总长缩短等因素的影响，汽车整备质量减小;驾驶员的视野得到明显改善;采用翻转式驾驶室是能改善发动机及其附件的接近性;汽车面积利用率高。 由于东风小型货车的轴距不算太长，根据初选为1800mm，且载重量不超过2t，所以不选中间支撑，只选用一根主传动轴，设计此发动机形式为前置后驱，由于悬架不断 5 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。 在普通汽车传动装置中，因十字轴式刚性万向节结构简单、传动可靠等优点而得到了广泛应用。十字轴式刚性万向节结构简单、强度高、耐久性好，生产性高，生产成本较低，且传动可靠，效率较高，目前允许两传动轴之间的交角一般为15?~20?，在连接角较小时大都使用这种万向节。 十字轴式刚性万向节结构如图 图3-1 十字轴式刚性万向节 Fig.3.1 The cardan of universal joint pin 在东风小型货车设计中，选定为十字轴式万向传动装置，即采用单节式万向传动轴，其两端用普通万向节分别与变速器和驱动桥连接。装配时，要满足: 1. 传动轴两端的万向节叉在同一平面内 ; 2. 输入轴、输出轴与传 动轴的夹角相等，即=。 如下图 6 图3-2 输入轴与输出轴的夹角 Fig.3.2 The included angle of input axle and export axle 保证满载时，实现等速传动。 综上可确定，东风小型货车的万向传动装置设计为:两个十字轴式万向节和一个传动轴。此时的传动轴不分段，无需加中间支撑。 3.2 万向传动轴的计算载荷 该设计万向传动装置用于变速器与驱动桥之间，则按发动机最大转矩和1挡传动比来确定，即: (3.1) 其中: 为发动机的最大转矩59N?M n 为驱动桥的数目 n=1 为变速器1挡传动比 =3.996(由变速器设计知) 7 为发动机到万向传动轴的传动效率 =90% K 为液力变矩器的变矩系数 k=1 为猛接离合器所产生的动载系数 即，对于性能系数的 汽车(一般货车、矿用汽车和越野车) 代入数据，计算得 =322 N?m 4 万向传动的运动和受力分析 4.1 单十字万向节传动 4.1.1运动分析 如下图4-1所示，设主动叉由初始位置转过角，从动叉相应转过角， 8 图4-1 万向节的运动分析 Fig.4.1 The motion analysis of cardan 1-主动叉 2-从动叉 3-十字轴 由机械原理分析可以得出如下关系式 = (4.1) 当十字轴万向节的主动轴与从动轴存在一定夹角时，主动轴角速度与从动轴的角速度之间存在如下的关系 (4.2) 由于是周期为2的周期函数，所以也为同周期函数。当为0、、 时，达到最大值且为;当为、时，有最小值且 9 为。因此，主动轴以等角速度转动时，从动轴时快时慢，即为普通十字轴万向节传动的不等速性。 十字轴万向节传动的不等速性可用转速不均匀系数k来表示 k (4.3) 如不计万向节的摩擦损失，主动轴转矩和从动轴转矩与各自相应的角速度有关系式 = 因此可得 = (4.4) 4.1.2 附加弯曲力偶矩的分析 具有夹角的十字轴万向节，仅在主动轴驱动转矩和从动轴反作用下是不能平衡的。从万向节叉与十字轴之间的约束关系分析可知，主动叉对十字轴的作用力偶矩，除主动轴驱动转矩之外，还有作用在主动叉平面的弯曲力偶矩。同理，从动叉对十字轴也作用有从动轴反转矩和作用在从动叉平面的弯曲力偶矩。在这四个力矩作用下，使十字轴万向节得以平衡。 当主动叉处于0和位置时，由于作用在十字轴平面，必为零;而的作用平面与十字轴不共平面，必有存在，且矢量垂直于矢量;合矢量+指向十字轴平面的法线方向，与大小相等、方向相反。这样，从动叉上的附加弯矩 = 。 当主动叉处于和位置时，同理可知=0,主动叉上的附加弯矩 。 分析可知，附加弯矩的大小是在零与上述两最大值之间变化，其变化周期为，即每一圈变化两次。附加弯矩可引起与万向节相连零部件的弯曲振动，可在万向节主、从动轴 10 支承上引起周期性变化的径向载荷，从而激起支承处的振动。因此，为了控制附加弯矩，应避免两轴之间的夹角过大。(位置如下图示4-2 4-3) 图4-2 十字万向节的力偶矩(主动叉处于0和位置) Fig.4.2 The moment of The cross cardan 图4-3 十字万向节的力偶矩(主动叉处于和位置) 11 Fig.4.2 The moment of The cross cardan 4.2 双十字轴万向节传动 当输入轴与输出轴之间存在夹角 时，单个十字轴万向节的输出轴相对于输入轴时不等速旋转的。为了使处于同一平面的输出轴与输入轴等速旋转，可采用双万向节传动，但必须保证同传动轴相连的两万向节应布置在同一平面内，且使两万向节夹角与相等。 当输入轴与输出轴平行时[见图4-4]，直接连接传动轴的两万向节叉所受的附加弯矩，使传动轴发生如图4-4中双点划线所示的弹性弯曲，从而引起传动轴的弯曲振动。 当输入轴与输出轴相对时[见图4-4]，传动轴两端万向节叉上所受的附加弯矩方向相同，不能彼此平衡，传动轴发生如图4-4所示中双点划线所示的弹性弯曲 图4-4 附加弯矩对传动轴的作用 Fig.4.4 The effect of The additional bending moment to drive axle 输入轴与输出轴平行; 输入轴与输出轴相交; 传动轴发生弹性弯曲; 相交时传动轴发生弹性弯曲 附表 表4-1 十字轴万向节的允许范围 Tab.4.1 The limits of The cross cardan 12 万向节安装位置或相联两总成 夹角不大于 离合器与变速器;变速器与分动器(相联总成均装在车架上) 13 一般汽车 6 汽车满载 静止时 驱动桥 越野汽车 12 传动轴 行驶中 一般汽车 1520 极限夹角 短轴距越野汽车 30 5 万向传动轴的选择 5.1 传动轴管的选择 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。 传动轴管由低碳钢板制壁厚均匀、壁薄(1.5,3.0mm)、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。 5.2 伸缩花键的选择 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。装车时传动轴的伸缩花键一端应靠近变速 13 器，减小其轴向阻力和磨损。其结构图如下: 图 5-1 万向传动轴—花键轴结构简图 Fig.5.1 Universal drive shaft-The structure fig of bloom bond -盖垫;4-万向节叉;5-加油嘴;6-伸缩套; 1-盖子;2-盖板;3 7-滑动花键槽;8-油封;9-油封盖;10-传动轴管 6 传动轴的计算与强度校核 6.1 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1.2，适用于一般精度的伸缩花键 则有(因TJ1010微型货车无超速挡，最高档即直接挡) 即 = = 5700 (6.1) (为发动机转速) 安全系数k k = = 1.3 (6.2) 14 = 1.2 = 7800 6.2 传动轴计算转矩 = = 593.99690% (6.3) = 252465 N 6.3 传动轴长度选择 LC 根据轴距 1800mm,初选传动轴支承长度为(12503.6)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(11002.5)mm 6.4 传动轴管内外径确定 =1.2 = 7800 (6.4) 得 = = 8365 (6.5) 又 2.6 mm 7mm 根据电焊钢管外径6095mm的标准资料(从冶金部标准YB24263中选取) 初选 = 68.5 mm ，则 = = 90 mm (6.6) 其中 为传动轴长度(mm)，即两万向节中心的距离 和分别为传动轴轴管的外、内径(mm) 15 6.5 传动轴扭矩强度校核 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 = = (6.7) =14.2 MPa = 500 MPa (为许用扭转切应力) 上式说明设计参数满足扭转强度要求 附表 表61 6095mm毫米的电焊钢管YB242-63 Tab.6.1 The electric soldering steel tube of 60 to 95 millimetre YB242-63 外径(mm) 钢管厚度(mm) 60 1.4、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、 63.5 1.4、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、 70 1.4、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、 1.4、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、3.8、 75 4.0、4.2、4.5 1.4、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、3.8、 83 4.0、4.2、4.5 1.4、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、3.8、 89 4.0、4.2、4.5、4.8 1.4、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、3.8、 95 4.0、4.2、4.5、4.8 16 7 十字轴总成尺寸的确定与强度校核 为便于设计时确定十字轴总成尺寸，表7-1列出了不同吨位载重汽车十字轴按图7-1所示尺寸的范围 表7-1 推荐采用的十字轴总成及花键尺寸 Tab.7.1 The size of cross axle and bloom bond recommend 载重 花外径 花键十 字 轴 总 成 质量 键 工作十 字 轴 滚 针 轴 承 套 外 长度 型 H d h L C n 11.5 22.5 34 17 57 810 1525 7.1 十字轴万向节尺寸的确定与强度校核 按表7-1所示，初步确定十字轴万向节的尺寸，然后利用强度校核公式进行其轴颈弯曲应力的校核。(十字轴要素见7-1图) 初步选定 H = 90 mm d = 18 mm h = 16 mm = 20 mm = 6 mm; s = 8 mm r = 37 mm (自图7-2十字轴受力示意图) 十字轴轴颈根部的弯曲应力 应满足 = (7.1) 其中 d 十字轴径，mm F = 为万向传动的计算转矩， r 为合力F作用线到十字轴中心的距离，mm s 合力F作用线到轴颈根的距离，mm 十字轴油道孔直径，mm 代入数据可得 =53.2MPa 式中 为弯曲应力许用值，为250400MPa。 则可得，十字轴轴颈根部的弯曲应力满足要求。 18 图7-1 十字轴尺寸要素 Fig.7.1 The size of The cross axle 十字轴轴颈的切应力应满足 = = (7.2) =15.2MPa 式中为切应力 的许用值，为80120MPa。 则，十字轴轴颈的切应力满足要求。 19 图7-2 十字轴受力示意图 Fig.7.2 The Fig of The cross axle strengthed 7.2 传动轴的花键 滑动花键连接套为了后桥跳动时补偿传动轴长度变化而设置的。花键轴头应压入管口进行焊接。传动轴带花键的一端，为静止时位置较高的一端。 传动轴花键的尺寸按表7-1推荐的数值进行初定，结合国家标准选取，最后进行强度校核。目前国产汽车的传动轴花键一般为矩形齿，它以内径或侧面定心，保证传动轴运转平稳可靠。国外也有根据用户要求使用渐开线花键的。 初步确定花键的尺寸 = 25 mm = 28 mm = 12 = 100 其中 花键外径，mm 20 花键内径，mm 花键的齿数 花键键齿的有效长度 对于传动轴花键，主要计算花键的挤压应力。在硬度大于HRC35时，传动伸缩花键的许用挤压应力为2550 MPa 。 即 = (7.3) 其中 T 传动轴的计算转矩 代入数据可得 = = 4.2MPa 即，传动轴花键的尺寸符合要求。 7.3 十字万向节的轴承 万向节轴承可以认为是由滚针、密封及轴承套所组成。轴承以总成方式把万向节叉连接起来，轴承套用钢制作，其硬度大于HRC60。轴承应具有易于装入万向节叉的外形。 万向节轴承常用的滚动体是滚针。当轴承套的尺寸一定时，应选用小直径滚针配用较粗的轴颈，同时增加滚针数目，以降低滚针与轴颈间的接触应力，但滚针直径不得小于1.6 mm，以免压碎，而且差别要小，否则会加重载荷在滚针间分配的不均匀性，一般控制在0.003mm以内。滚针轴承径向间隙过大时，承受载荷的滚针数减少，有出现滚针卡住的可能性;间隙过小时，有可能出现受热卡住或因赃物阻滞卡住，合适的间隙为0.0090.095mm，滚针轴承的周向总间隙以0.080.30mm为好。理论上滚针越长，万向节的承载能力越高，但滚针过长时其歪斜带来的不良影响亦越大，故其长度不宜超过十字轴轴颈，使其具有较高的承载能力，又不至因滚针过长发生歪斜而造成应力集中，滚针在轴向的游隙一般不超过0.20.4mm。 则经参考表7-1，另根据国家标准，初定十字万向节轴承的尺寸为 滚针尺寸 = 3 mm = 14 mm n = 22 21 轴承套尺寸 = 32 mm C = 4 mm 其中 滚针的直径，mm 滚针的长度，mm n 滚针的数目 轴承套的外径，mm C 轴承套的厚度，mm 滚针轴承的接触应力为 = 272 (7.4) 其中 在合力F的作用下一个滚针所受的最大载荷，N = (7.5) 其中 滚针列数，此处取 = 1 , 将数据代入上面两式，得 = 272 = 1110.7 MPa 式中为滚针的许用接触应力，当其表面硬度在58HRC以上时，许用接触应力为30003200MPa 。 22 十字轴万向节的传动效率与两轴的轴间夹角、十字轴支承结构和材料、加工和装配精度以及润滑条件等有关。当时可按下式计算 = 1- (7.6) 式中 十字轴万向节传动效率 f 轴颈与万向节叉的摩擦因数，滑动轴承，f=0.150.20，滚针轴承，f=0.050.10;其它符号意义同前。 代入数据得， = 通常情况下,十字轴万向节传动效率约为。 十字轴常用材料为 、、等低碳合金钢，轴颈表面进行渗碳淬火处理，渗碳层深度为,表面硬度,轴颈端面硬度不低于 ，芯部硬度为。万向节叉一般采用45中碳钢，调质处理，硬度 ,滚针轴承碗材料一般采用。 23 结 论 8.1 结论 毕业设计是大学生涯一个必不可少的环节，对于个人也是一个相当重要的经历。我在亲自着手查阅资料，进行实体模型分析，更进一步地计算、设计全过程，学会了许多，也吸取了教训，使自己有了一个全面的发展，不再局限于书本知识，注重的是实际动手能力。 随着大型软件的开发，再加上计算机速度的提高，人们对汽车方面的设计工作要求越来越高。此次的设计任务是万向传动装置的设计，主要进行万向节、传动轴等元件的计算与分析。在根据已知数据得前提下，查阅足够的资料，进行充分的计算，最后才能得出符合实际要求的尺寸。在绘图中，完成实体建模与工程图的工作。通过积极地与老师沟通，与同学进行交流，充分体会到了团结的力量，在各方面的努力下，终于在规定日期完成了设计任务。 此次设计的完成，是我大学生活中一次难忘的经历，一个令我终生难忘的经验，是一笔宝贵的财富，也算是一次岗前的实习吧。通过对万向传动轴的设计过程，充分了解到了万向传动轴的重要应用，及其广泛的发展前景。对设计工作有了一个深刻的认识，相信对以后从事设计方面的工作有极大地帮助。 8.2 展望 万向传动轴是汽车的关键部件之一，也是汽车国产化技术难度较大的部件之一，没有高技术的设备是很难达到要求的。它是汽车前后动力的传动装置，是汽车正常行驶不可或缺的一部分。目前，国内只有少数合资企业能够具备这样的生产能力，多数国内企业是在根据国外的样件进行开发生产，基本上没有自主的设计开发能力。本文认为，在万向传动装置的设计工作中，应充分克服传动效率低、传动部件寿命过短等方面的缺点，吸取在以往设计工作中的教训，大胆开阔视野，充分发挥我们的设计创新能力，利用现有的先进设备，并争取引进更先进的硬件与软件技术，努力与国际接轨，争取开发一条能耗低、低成本、高效率、可靠性高的研究路线。 24 致 谢 在“东风小型货车万向传动轴设计”的设计工作中，得到了学校和老师的大力支持，在汽车系辅导老师的精心安排与充分动员下，使我有了充分且科学的时间进行毕业设计，不多花时间，又能保质保量完成分内的设计任务。 这次毕业设计的完成多亏陈雯老师的细心指导和督促。她严肃的科学态度，严谨的 治学精神，渊博的学识，和和蔼可亲的为人，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。在设计过程中，我遇到了许多困难，有许多都是在书本上查不到的资料，在这方面，陈老师给了我极大地帮助，从她多年的教学生涯，有许多只可言传的知识点，而在出版刊物上是查不到的。有许多计算上的疑点、概念的模糊等问题，都是在老师的帮助下的搞清楚地。在此，我向陈老师对我的帮助表示感谢与诚挚的敬意。 另外，我还要感谢给我帮助的同学和朋友，在相互的探讨与改进中，我们都保质保量的完成了任务，我深刻体会到了团结的力量，我会争取取得更好的成绩，来回报给过我帮助的母校、老师和同学，给社会做出自己的贡献。 25 参考文献 [1] 王丰元，马明星.汽车设计-课程设计指导书.北京:中国电力出版社,2009.3 [2] 羊拯民.汽车设计丛书-传动轴和万向节.北京:人民交通出版社，1986.10 [3] 冯晋祥，陈德阳，王林超.汽车构造(下册).北京:人民交通出版社，2007.9 [4] 吉林工业大学，诸文农.地盘设计().北京:机械工业出版社，1982.4 [5] 吉林大学，王望予.汽车设计(第四版).北京:机械工业出版社，2009.6 [6] 濮良贵，纪名刚.机械设计.北京:高等教育出版社，2006.5. 天津华利微型车结构与使用维修.北京:金盾出版社，1996.1. 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