汽车万向传动轴设计技术毕业设计说明书

目录

1.1 汽车万向传动轴的发展与现状 (2)

1.2 万向传动轴设计技术综述 (2)

2 万向传动轴结构方案确定 (4)

2.1 设计已知参数 (4)

2.2 万向传动轴设计思路 (6)

2.3 结构方案的确定 (6)

3 万向传动轴运动分析 (9)

4 万向传动轴设计 (10)

4.1 传动载荷计算 (10)

4.2 十字轴万向节设计 (12)

4.3滚针轴承设计 (13)

4.4传动轴初步设计 (14)

4.5 花键轴设计 (15)

4.6 万向节凸缘叉连接螺栓设计 (16)

4.7 万向节凸缘叉叉处断面校核 (17)

5基于UG的万向传动轴三维模型构建 (18)

5.1万向节凸缘叉作图方法及三维图 (18)

5.2万向节十字轴总成作图方法及三维图 (21)

5.3 内花键轴管与万向节叉总成作图方法及三维图 (25)

5.4 花键、轴管与万向节叉总成作图方法及三维图 (2624)

5.5万向传动轴总装装配方法及三维图 (27)

6 万向传动装置总成的技术要求、材料及使用保养 (29)

6.1普通万向传动轴总成的主要技术要求 (29)

6.2万向传动轴的使用材料 (29)

6.3 传动轴的使用与保养 (30)

7 结论 (31)

总结体会 (32)

谢辞 (33)

附录1外文文献翻译 (34)

附录2模拟申请万向传动轴专利书 (48)

【参考文献】 (52)

1引言

1.1 汽车万向传动轴的发展与现状

万向传动装置的出现要追溯到1352年，用于教堂时钟中的万向节传动轴。1663年英国物理学家虎克制造了一个铰接传动装置，后来被人们叫做虎克万向节，也就是十字轴式万向节，但这种万向节在单个传递动力时有不等速性。1683年双联式虎克万向节诞生，消除了单个虎克万向节传递的不等速性，并于1901年用于汽车转向轮。上世纪初，虎克万向节和传动轴已在机械工程和汽车工业中起到了极其重要的作用。1908年第一个球式万向节诞生，1926年凸块式等速万向节出现，开始用于独立悬架的前轮驱动轿车和四轮驱动的军用车的前轮转向节。1949年由双联式虎克万向节演变而来的三销式万向节开始被使用在低速的商用车辆上。

直到现在，根据在扭转方向是是否有明显的弹性，万向节可分为刚性万向节和挠性万向节。刚性万向节是靠零件的铰链式传递动力，又分成不等速万向节（常用的为十字轴式）、准等速万向节（双联式、二销轴式等）和等速万向节（球叉式、球笼式等）；挠性万向节是靠弹性零件传递动力的，具有缓冲减振作用。万向传动装置已经可以满足飞速发展的汽车科技[]1。

1.2 万向传动轴设计技术综述

汽车万向传动装置一般由万向节和传动轴以及中间支撑等组成，它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。以内燃机在作为动力的机械传动汽车中，万向传动装置是其传动系中必不可少的部分。万向传动装置设计的合理与否直接影响传动系的传动性能。选用与布置不当会给传动系增添不必要的和设计未能估算在内的附加动负荷，可能导致传动系不能正常运转和早期损坏。只有合理的设计，才能保证汽车在各种工况和路面条件下可靠地传递动力。

在汽车高速行驶的时候，万向传动装置也在伴随着高速旋转，并且源源不断的将动力从变速器的输出端输送到主减速器上。因此，万向传动装置的设计就显得十分重要，设计必须保证所连接的两轴的夹角及相对位置在一定范围内变化时，能可靠而稳定地传

递动力，并且所连接的两轴尽可能等速运转，由于万向节夹角而产生的载荷振动和噪声应在允许的范围内，在使用车速内不应产生共振现象。另外，万向传动装置还应当满足汽车必要的动力性和经济性指标，满足轮廓尺寸和质量小、制造成本低、维修方便等要求。随着生活质量的提高，人们追求的是更快速、舒适的交通工具，所以对万向传动装置的要求就更高[]2。

本设计选择万向传动轴的优化设计，设计基本要求如下：

(1)保证所连接的两轴的夹角及相对位置在一定范围内变化时，能可靠而稳定地传递动力。

(2)保证所连接的两轴尽可能等速运转。由于万向节夹角而产生的载荷振动和噪声应在允许的范围内，在使用车速内不应产生共振现象。

(3)传动效率高，使用寿命长，结构简单、制造方便、维修容易等。

此外，还应考虑万向传动装置的质量以及制造成本等实际问题。

2 万向传动轴结构方案确定

2.1 设计已知参数

2.1.1最初参数：

外形尺寸（mm ）:全车总长×宽×高（mm ）：5800×2488×2920

性能参数：最高车速（Km/h ）:80

最大爬坡度（%）：40

质量参数：装载质量（Kg ）：12000 总质量（Kg ）:18000

2.1.2 基本参数的选择与计算

本文所设计的车辆的总质量为18t ，选择轴数为两轴。参考相同吨位的货车车型，选其驱动形式为4×2，驱动形式为发动机前置后驱。参考相同吨位车型，可初选货车轮胎为普通断面子午线轮胎，型号为：12.00R20。其中，12.00—轮胎名义断面宽度（in ），20 –无内胎轮辋名义直径（in ）查标准GB9744-1997可得：外直径为1125mm ，滚动半径526mm 。参考相同吨位的已有车型可初选轴距L=3500mm 。

满载状态下整车质量、轴荷分配

由已知参数可知，满载时货车总质量为18000kg 。由参考文献[1]可知，4×2后轮双胎平头式货车满载时前轴轴荷分配范围为30%-35%，后轴轴荷分配范围为65%-70%，据此，可选取满载时货车前、后轴荷分配为35%、65%。则:

满载时后轴轴荷为： =18000×65%=11700kg

满载时前轴轴荷为：18000-1170=6300kg

发动机的选择

根据已选择的数据对发动机的最大功率进行估算，由参考文献[1]得： max max max 1360076140a r D e a a T m gf C A P v v η⎛⎫=+ ⎪⎝⎭ （3-1）

式中 --传动系效率，货车可取0.82-0.85，取=0.85；

g —重力加速度（2

/m s ）；9.8 r f --滚动阻力系数，货车取0.02；