汽车设计课程设计说明书
2014年09月05日
目录
1 前言 (2)
2 万向传动装置设计 (3)
2.1 万向传动装置的结构方案设计 (3)
2.1.1 主要参数的选择 (3)
2.1.2 总体设计方案 (3)
（1）传动轴管的选择 (4)
（2）伸缩花键的选择 (4)
（3）万向节分析 (5)
（4）中间支承结构分析与设计 (5)
2.2 万向节的设计与强度校核 (6)
2.2.1 万向节结构与尺寸设计 (6)
（1）基本构造与基本原理 (6)
（2）确定十字轴尺寸 (6)
（3）滚针轴承的设计与校核 (6)
2.2.2 十字轴万向节强度校核 (6)
2.3 万向传动轴设计及强度校核 (7)
2.3.1 万向节传动轴结构与尺寸设计 (7)
2.3.2 万向节传动轴强度校核 (7)
3参考文献 (10)
前言
本次课程设计的任务是对一汽解放CA1130PK2L2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和参数，并选择了零部件的材料
本文介绍了一汽解放CA1130PK2L2 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三章：第一章为一汽解放CA1130PK2L2汽车原始数据及设计要求；第二章十字轴的结构特点及基本特点和设计要求；第三章为万向传动轴结构方案的分析及设计；
在原始数据确定的前提下，设计所要完成的任务有：查找、收集相关资料，进一步确定万向传动装置的基本尺寸的选取、材料选择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。最后的工作是工程制图，实实在在的电脑绘图，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。
2 万向传动装置设计
2.1 万向传动装置的结构方案设计
2.1.1 主要参数的选择
车型参数为
2.1.2总体设计方案
汽车在行驶过程中，由于车辆上发动机的震动和行驶路面的不平的冲击等因素引起弹性悬架系统的振动，导致变速器的输出轴和驱动桥的输入轴的相对位置经常发生变化，所以两根轴之间不能采用刚性的连接，而一般采用由万向节、轴管及伸缩花键等组成的万向传动装置来连接。其安装在变速器与驱动桥之间，位置如图1所示。
图1
伸缩套能自动调节变速器与驱动桥之间距离的变化，使两轴在不同工况下能正常的工作。较为常见的万向节一般由十字轴、滚针轴承和凸缘叉等组成。万向节可保证变速器输出轴与驱动桥输入轴之间夹角的变化，并实现两轴的等角速度传动。
万向传动轴设计应满足的要求：
?确保两轴的夹角及相对位置在一定范围内变化时，能可靠地传递动力。
?保证传动尽可能同步，两轴的转速尽可能一样。
?振动噪音以及附加载荷（万向节传动引起的）在允许范围内。
?传动效率高，使用寿命长、结构简单、制造方便、维修容易。
?
汽车中传动轴的选择可根据车型的不同来选择相应形式的传动轴，车辆中，一般情况如下，驱动形式为4x2的汽车时所选用传动轴为一根主传动轴。在轴距较长的汽车上所选用的传动轴形式是将传动轴分成主传动轴与中间传动轴两段，并且为了提高传动轴临界转速，避免共振以及考虑整车总体布置上的需要，一般情况下载中间传动轴后端安装上中间支撑。
本设计所选用车型为重型载货汽车，其轴距为5050mm，并且载重量为6.7t，具体参数可由表1知，所以传动轴选用主传动轴与中间传动轴两段轴，避免由于传动轴过长时固有频率会降低而产生的共振，并加设中间支承。考虑到轴与轴同心及车架的变形，决定采用十字轴式万向传动轴，为避免运动干涉，在传动轴中设有由滑动叉和花键轴组成的伸缩节。
为了使传动轴得到较高的强度和刚度，因此，将传动轴做成空心的传动轴，这样形式的传动轴具有质量较小，成本较低，传递转矩较大的优点，且比实心传动轴具有更高临界转速。传动轴惊颤处于高速旋转状态下，传动轴材料的选择可根据机械零件手册选取40CrNi，适用于重要轴的制造，具有较高的扭转强度。
（1）传动轴管选择
传动轴管由壁厚均匀易平衡、臂薄，管径较大、扭转强度高，玩去刚度大，适于高速旋转的低碳钢薄板卷制的电焊钢管制成。超重型货车的传动轴则直接采用无缝钢管。
（2）伸缩花键的选择
动伸缩花键选用矩形花键，来补偿由于汽车运动时传动轴两端万向节之间的长度变化。装车时传动轴的伸缩花键一端不应靠近后驱动桥，而应靠近中间支撑，以减小其轴向摩擦力及磨损。花键齿与键槽应按对应标记装配，以免破坏传动轴总成的动平衡。动平衡的不平衡度由点焊在轴管外表面的平衡片补偿。
（3）万向节分析
十字轴万向节结构简单，强度高，耐久性好，传动效率高，生产成本低。但所连接的两轴夹角不宜不大，当夹角由4°增至16时，十字轴万向节滚针轴承寿命约下降至原来的1/4。
材料选择：十字轴常用材料为20CrMnti轴颈表面进行渗碳淬火处理，渗碳深度0.8mm~1.2mm，表面硬度为58~64HRC，轴颈端面硬度不低于55HRC，芯部硬度为33~48HRC。万向节叉一般采用40或45中碳钢，调质处理硬度18~33HRC，滚针轴承材料一般采用GCr15。
（4）中间支承结构分析与设计
中间支承通常安装在支架横梁上或车身底架上，以补偿传动轴轴向和角度方向的安装误差，以及车辆行驶过程中的发动机窜动和车架等变形所引起的位移。目前广泛采用橡胶弹性中间支承，其结构中采用单列滚子轴承，橡胶弹性元件能吸收传动轴的振动，降低噪音。中间支承的固有频率可按下式计算：
m
f R 0C 21π=
式中，fo 为中间支承的固有频率（Hz ）；CR 为中间支承橡胶弹性元件的径向刚度（N/mm ）；m 为中间支承悬置质量（kg ），它等于传动轴落在中间支承上的一部分质量与中间支承轴承及其轴承所承受的质量之和。
对应的临界转速min)/(600r f n =尽可能小于传动轴常用转速。选取
min)/(2000r n =共振转速min)/(1000~500r ，确定频率为0f 为30Hz.
图2
2.2 万向节的设计与强度校核
2.2.1 万向节结构与尺寸设计
（1）基本构造与基本原理：
由于本设计对象为重型货车的万向节与传动轴，因此，选用十字轴式万向节。十字轴式万向节具有结构简单和传动效率高等优点。为了减少摩擦损失，提高传动效率和使用寿命，在十字轴轴颈和万向节叉孔之间装有由滚针和套筒组成的滚针轴承。本设计选用轴向定位为外卡环式，它具有结构简单、工作可靠、零件少和质量
小的优点。滚针轴承的润滑密封好坏能影响到十字轴万向节的使用性能及寿命。为
防止漏油、提高防尘和防水效果，本设计选用结构较复杂的双刃口复合油封，在工作条件较差的情况下可显著提高万向节使用寿命。
（2）确定十字轴尺寸:
查阅汽车设计等资料，结合其他汽车的十字轴万向节尺寸及本设计汽车重吨位确定十字轴的尺寸范围如下：（十字轴总成）
万向节叉之间的距离根据初选参数选取45mm ；万向传动的最大夹角一般为8°。
（3）滚针轴承的设计与校核：
N iz F F N 5.179838
1148506.46.4=??==
i ：滚针列数为1 z ：每列滚针数为38。
[]
j b N
i L F d d σσ≤????
??+=02
11272 d 0：滚针直径3mm ；L b ：滚针工作长度24mm ；[i σ]3000~3200mPa 。
MPa i 120724
5.1762003.01034.01272=?
?? ??+=σ 所以符合要求。
2.2.2 十字轴万向节强度校核
十字轴万向节强度的校核计算：
N F z r T F 3
3
11056.148cos 104527.1297cos 2?=?
???=?=- 轴颈根弯曲应力：
()
[]()
[]w w w w Mpa d d FS
d σπσσπσ≤=-????=?≤-=7.57003
.0034.0015
.01085.14034.032324
43
4
2
411 d 1:十字轴轴颈直径34mm ；d 2：油道直径3mm ；S ：合力作用线到轴颈根距离15mm ；
[]w σ为弯曲应用许用值，为250-350Mpa 。
十字轴轴颈的切应τ为应满足：
()
[]()
[]τπττπτ≤-?=?≤-=
2
22
2
21003
.0034.014560
44d d F
[]τ为切应力τ许用值，为80~120Mpa 。
2.3 万向传动轴的设计及强度校核
2.3.1 万向节传动轴结构与尺寸设计
(一) 传动轴尺寸设计：
1) 计算动力传递参数C ·R ：
N r n L k M R C h t
d 98410
5.14min)/(200050033
.11100105.1·3
10
7
3
107
≈??
???=?=β L h ：目标寿命=500h ；k t ：轴承系数1.00~1.66由表3-2选1.33；β：传动轴夹角4°；n ：转速=2000r/min.
查表3-3，可以看到，387..20万向节可以满足需要。考虑安全系数，选取387.20万向节进行验算。
d=3.00mm; l=16.8mm;滚柱数z=21；滚柱列数i=1；R=39.45mm=0.03945m ；D=23.82mm 则：
26.82mm 323.82d D D m =+=+=
16.8mm 31-19.8qd -l l w =?==
q ：滚针长度系数由图3-6可知为1。0mm
万向节GW387.20（C ·R=1116N ·m ）的特征数据是：额定转矩M N =6200N ·m ，A=120mm ；K=125mm;S=70x5mm ；l z =490mm;l a =60mm.
2) 静承载能力C0为：
N N izdl C w 6.5362580.16328138380=????==
3) 静承载态转矩为：
m N m N R C M ·4601·03945.05.3597327.227.200=??==
与表3-3中Mc 的值接近。
4) 计算动态承载能力为：
()()N f f d
z il f C c c w c 51.3556208.1612729
4397
27
29
4397
=???==
承载能力系数21f f f c ?=，比值122.05.24.226≈+=m
D d ，故由该比值查得表3-1，66.1181=f ，并由图3-7得轴承承载能力系数70.02=f
因而 02.837.065.11821=?=?=f f f c 于是动态承载能力
N N C 7.5351702.8351.355=?=
而动力传递系数 m N m N R C ·63.1115·0378.029514·
=?= 与表3-3最后一行的值一致，故选GWB387.20是合适的。
驱动轴数确定。如由m 个驱动轴均分，则其由下式决定
。的传动比为是发动机到传动轴间总；中选择为是振动系数，从表式中145-3·260016501
1
4,A s e A
e R
F s e i k m
N M i M m
k M =???=?
=ε
2) 附着转矩MH
5.68275.2256max 0=??==i i i i R A 前驱动轴负载 N
G N
G 5427500%658350002922500
%3583500021=?==?=
万向节传动轴。
选用而
设计条件：20.3873371
2
4143
26002
·4143479.057
.2018350000
111GW M M M M M m N R i G M B N
B
A B stat H H ∴=+=≤+==??==μ
3) 万向传动轴计算载荷
发动机最大转矩和一挡传动比确定
=1297.7
2.3.2万向节传动轴强度校核
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
错误！未找到引用源。= 错误！未找到引用源。 =14.3MPa
错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 = 300 MPa
（错误！未找到引用源。为许用扭转切应力）
上式说明设计参数满足扭转强度要求。
4）临界传动轴转速
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)
即错误！未找到引用源。 = 错误！未找到引用源。 = 2600
错误！未找到引用源。
（错误！未找到引用源。为发动机转速）
安全系数k
k = 错误！未找到引用源。 = 1.2
错误！未找到引用源。 = 1.2错误！未找到引用源。 =
3120错误！未找到引用源。
3参考文献
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] 陈家瑞.汽车构造（下册）.北京：人民交通出版社，2005.9
[4]王亮申，马勇骉.计算机绘图----AutoCAD 2010 北京：清华大学出版社，2009.11
[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.
[7] 王国权.龚国庆.汽车设计课程设计指导书.北京.机械工业出版社，2009.11
[8] 黄华梁，彭文生.机械设计基础.北京:高等教育出版社,2007.7.
[9] 清华大学，余志生.汽车理论（第四版）.北京：机械工业出版社，2008.1
[10]刘惟信.汽车设计.北京：清华大学出版社，2001.7
汽车设计课程设计说明书 设计题目：上海大众-桑塔纳志俊万向传动 轴设计 2014年11月28日
目录 1前言 2设计说明书 2.1原始数据 2.2设计要求 3万向传动轴设计 3.1万向节结构方案的分析与选择3.1.1十字轴式万向节 3.1.2准等速万向节 3.2万向节传动的运动和受力分析3.2.1单十字轴万向节传动 3.2.2双十字轴万向节传动 3.2.3多十字轴万向节传动 4 万向节的设计与计算 4.1 万向传动轴的计算载荷 4.2传动轴载荷计算
4.3计算过程 5 万向传动轴的结构分析与设计计算 5.1 传动轴设计 6 法兰盘设计
前言 万向传动轴在汽车上应用比较广泛。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。本设计注重实际应用，考虑整车的总体布置，改进了设计方法，力求整车结构及性能更为合理。传动轴是由轴管、万向节、伸缩花键等组成。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发生变化时实现两轴的动力传输；万向节由十字轴、十字轴承和凸缘叉等组成。传动轴的布置直接影响十字轴万向节、主减速器的使用寿命，对汽车的振动噪声也有很大影响。在传动轴的设计中，主要考虑传动轴的临界转速，计算传动轴的花键轴和轴管的尺寸，并校核其扭转强度和临界转速，确定出合适的安全系数，合理优化轴与轴之间的角度。
2 设计说明书 2.1 原始数据 最大总质量：1210kg 发动机的最大输出扭矩：Tmax=140N·m（n=3800r/min）； 轴距：2656mm； 前轮胎选取：195/60 R14 、后轮胎规格：195/60 R14 长*宽*高（mm）：4687*1700*1450 前轮距（mm)；1414 后轮距(mm):1422 最大马力(pa):95 2.2 设计要求 1．查阅资料、调查研究、制定设计原则 2．根据给定的设计参数(发动机最大力矩和使用工况)及总布置图，选择万向传动轴的结构型式及主要特性参数，设计出一套完整的万向传动轴，设计过程中要进行必要的计算与校核。 3．万向传动轴设计和主要技术参数的确定 （1）万向节设计计算 （2）传动轴设计计算 （3）完成空载和满载情况下，传动轴长度与传动夹角变化的校核 4．绘制万向传动轴装配图及主要零部件的零件图 3 万向传动轴设计 3.1 万向节结构方案的分析与选择 3.1.1 十字轴式万向节 普通的十字轴式万向节主要由主动叉、从动叉、十字轴、滚针轴承及其轴向定位件和橡胶密封件等组成。
目录 （一）万向传动轴设计 1.1 概述 (02) 1.1 结构方案选择 (03) 1.2 计算传动轴载荷 (04) 1.3 十字轴万向节设计 (05) 1.4 传动轴强度校核 (07) 1.5 传动轴转速校核及安全系数 (07) 1.6 参考文献 (09)
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。 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。
1.传动轴与十字轴万向节设计要求 1.1 结构方案选择 十字轴万向节结构简单，强度高，耐久性好，传动效率高，生产成本低，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主要由主动叉，从动叉，十字轴，滚针轴承及轴向定位件和橡胶封件等组成。 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组成 2. 特点：结构简单、强度高、耐久性好、传动效率高、成本低，但夹角不宜过大。 3.轴向定位方式： 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
1.2 计算传动轴载荷 由于发动机前置后驱，根据表4-1，位置采用：用于转向驱动桥中 ①按发动机最大转矩和一档传动比来确定 T se1=k d T emax ki1i f i0η/n T ss1= G1 m’1υr r/ 2i mηm 发动机最大转矩T emax=186Nm 驱动桥数n=1， 发动机到万向传动轴之间的传动效率η=0.89， 液力变矩器变矩系数k={(k0 -1）/2}+1=1, 满载状态下一个转向驱动桥上的静载荷G1=50%m a g=0.5*1747*9.8=8530.9N，满载状态下一个驱动桥上的静载荷G2=65%m a g=0.65*1747*9.8=11128.39N， 发动机最大加速度的前轴转移系数m’1=0.8 发动机最大加速度的后轴转移系数m’2=1.3， 轮胎与路面间的附着系数υ=0.85， 车轮滚动半径r r=0.35, i=3.6 变速器一挡传动比 1 i=1 分动器传动比 f 主减速器从动齿轮到车轮之间传动比i m=0.55, 主减速器主动齿轮到车轮之间传动效率ηm=η发动机η离合器=0.98x0.96=0.94 因为0.195 m a g/T emax>16,f j=0，所以猛接离合器所产生的动载系数k d=1，主减速
汽车工程系教案 200 /200 学年第学期 课程名称：汽车构造（二）授课教师： 班级：第08讲 题目：第五章万向传动装置 第08讲万向传动装置 第周星期 本讲教学目标： 知识点 ·万向传动装置的功用及类型 ·十字轴万向节结构及工作特点 ·等速万向节结构及工作特点 ·万向传动装置的动平衡性 能力点 ·具备识别万向传动装置类型的能力·具备理解万向传动装置理论基础的能力本讲主要内容： ·万向传动装置的功用及类型 ·万向节结构及工作特点 ·万向传动装置的传动轴及中间支承 本讲教学要求及适合专业： ·汽车检测与维修专业（2课时） ·汽车维修与营销专业（2课时） ·汽车制造与维修专业（2课时） ·汽车电子技术专业（2课时） ·简介·自动变速器的电子控制系统 ·无级自动变速器的结构和工作原理·重点讲解·十字轴万向节结构及工作特点 ·等速球笼式万向节结构及特点 教学重点：·十字轴万向节结构及工作特点 ·等速球笼式万向节结构及工作特点 教学难点：·万向节的传动理论分析 教学方法及手段：导入、重点介绍、简介、对比介绍、归纳小结、多媒体、实物演示 作业或课外阅读资料： 1．万向传动装置有何功用？都应用在哪些场合？ 2．分析十字轴刚性万向节的不等速性。 3．简单分析球笼式等速万向节的运动过程。 4．简述中间支承的功用，并例举几个应用类型。
上一讲 回主页 下一讲 不同专业本章内容比较： ·汽车检测与维修专业（2课时） ·简介·自动变速器的电子控制系统 ·无级自动变速器的结构和工作原理 ·重点讲解·十字轴万向节结构及工作特点 ·等速球笼式万向节结构及特点 ·汽车维修与营销专业（2课时） ·汽车制造与维修专业（2课时） ·汽车电子技术专业 （2课时） 本讲教学内容： 由复习提问汽车传动系的组成导入本讲内容： 汽检、汽车和汽电专业要求： 简单介绍： ·要求学生了解万向传动装置的功用及其在汽车上的应用 汽贸专业要求： 重点介绍： ·要求学生理解掌握万向传动装置的功用及其在汽车上的应用 一、万向传动装置的概述 1、万向传动装置的功用及组成 1）万向传动装置的功用是能在轴间夹角和相对位置经常发生变化的转轴之间传递动力。 2）万向传动装置主要由万向节、传动轴组成。对于传动距离较远的分段式传动轴，为了提高传动轴的刚度，还设置有中间支承。 2、万向传动装置的应用 ·万向传动装置在汽车上的应用主要有以下几个方面： 1）变速器与驱动桥之间 ·一般汽车的变速器、离合器与发动机三者合为一体装在车架上，驱动桥通过悬架与车架相连。在负荷变化及汽车在不平路面上行驶时引起的跳动，会使驱动桥输入轴与变速器输出轴之间的夹角和距离发生变化。 2）越野汽车变速器与分动器之间 ·为消除车架变形及制造、装配误差等引起的其轴线同轴度误差对动力传动的影响，须装有万向传动装置。
汽车设计课程设计 题目轿车传动系统总体方案及万向传动轴的设计 院（系）机械与汽车工程学院 专业车辆工程（新能源） 年级2011级 学生姓名 学号 指导教师邓利军 二○一四年六月
摘要 汽车传动系统的基本功用是将发动机发出的动力传给驱动车轮。组成现代汽车普遍采用的是活塞式内燃机，与之相配用的传动系统大多数是采用机械式或液力机械式的。普通双轴货车或部分轿车的发动机纵向布置在汽车的前部，并且以后轮为驱动轮，其传动系统的组成和布置发动机发出的动力依次经过离合器、变速器(或自动变速器)和由万向节与传动轴组成的万向传动装置，以及安装在驱动桥中的主减速器、差速器和半轴，最后传到驱动车轮。传动系统的首要任务是与发动机协同工作，以保证汽车能在不同使用条件下正常行驶，并具有良好的动力性和燃油经济性。 关键词：离合器、变速器、万向节传动轴、驱动桥、主减速器、差速器、半轴、驱动车轮
Abstract The basic issue of Automotive driveline is to driving force from the engine to drive wheels. The modern Motor commonly used is the piston-type internal combustion engine and usually use mechanical drive system or hydraulic mechanical drive system to match with it. The engine of General biaxial goods or part of the vertical layout are in the front of the car, and use the rear wheel for driving wheel, the composition of the drive system and arrangement of the engine power to issue the order after clutch、gearbox (or automatic transmission) and the drive shaft gear which make up of the universal section and the composition, and the main reducer which installed on the drive axle 、 differential and axle, and finally is the drive wheels.The primary tasks of transmission is to work together with the engine for ensure that the use of motor vehicles to normal in different traffic conditions, and has good power and fuel economy. Key words: Clutch, transmission, drive shaft universal joints, drive axle, main reducer, differential, axle, drive wheels
汽车设计课程设计说明书 题目：重型载货汽车万向传动轴设计 姓名：xx 学号：200924xxxx 同组者：xxxxxx 专业班级：09车辆工程2班 指导教师：xxxxxxxx
商用汽车万向传动轴设计 摘要 万向传动轴在汽车上应用比较广泛。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。本设计注重实际应用，考虑整车的总体布置，改进了设计方法，力求整车结构及性能更为合理。传动轴是由轴管、万向节、伸缩花键等组成。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发生变化时实现两轴的动力传输；万向节由十字轴、十字轴承和凸缘叉等组成。传动轴的布置直接影响十字轴万向节、主减速器的使用寿命，对汽车的振动噪声也有很大影响。在传动轴的设计中，主要考虑传动轴的临界转速，计算传动轴的花键轴和轴管的尺寸，并校核其扭转强度和临界转速，确定出合适的安全系数，合理优化轴与轴之间的角度。 目录 一、概述 (04)
二、货车原始数据及设计要求 (05) 三、万向节结构方案的分析与选择 (06) 四、万向传动的运动和受力分析 (08) 五、万向节的设计计算 (11) 六、传动轴结构分析与设计计算 (17) 七、参考文献 (20) 一、概述 汽车上的万向传动轴一般是由万向节、轴管及其伸缩花键等组成。主要是用于在工作过程中相对位置不断变化的两根轴间传递转矩和旋转运动。 在动机前置后轮驱动的汽车上，由于工作时悬架变形，驱动桥主减速器输入轴与变速器输出轴间经常有相对运动，普遍采用万向节传动<图1—1a、b）。当驱动桥与变速器之间相距较远，使得传动轴的长度超过1.5m时，为提高传动轴的临界速度以及总布置上的考虑，常将传动轴断开成两段或三段，万向节用三个或四个。此时，必须在中间传动轴上加设中间支承。
项目四万向传动装置 教学目标： 要求学生了解万向传动装置在汽车上的具体应用； 掌握十字轴式刚性万向节的结构和特性； 掌握准等速万向节和等速万向节的结构类型； 了解挠性万向节。 任务一万向传动装置概述 汽车的发动机、离合器和变速箱是连成一体固装在车架上，而驱动桥则通过弹性悬架与车架连接，所以变速器输出轴与驱动桥的输入轴的轴线不在同一平而上。当汽车行驶时，车轮的跳动会造成驱动桥与变速器的相对位置不断变化，变速器的输出轴与驱动桥的输入轴不可能刚性连接，应装有万向传动装置。 一、万向传动装置的作用 万向传动装置的作用是连接不在同一直线上的变速器输出轴和主减速器输入轴，并保证在两轴之间的夹角和距离经常变化的情况下，仍能可靠地传递动力．在汽车传动系中，为了实现一些轴线相交或相对位置经常变化的转轴之间的动力传递，必须采用万向传动装置，如图1- 79所示。但要注意，在安装时必须使传动轴两端的万向节叉处于同一平面。 1-车架 2-后悬架 3-驱动桥 4-万向传动装置5-变速器 图1- 79 万向传动装置的应用 二、万向传动装置的位置 在汽车传动系统中万向传动装置主要用于发动机前置后轮驱动汽车的变速器与驱动桥之间，如图1-80(a)所示。当变速器与驱动桥之间距离较远时，应将传动轴分成两段甚至多段，并加设中间支撑，如多轴驱动汽车的分动器与驱动桥之间或驱动桥与驱动桥之间，如图l-80(b)所示。万向传动装置除了用于汽车的传动系外，还可用于动力输出装置、转向操纵机构等。 (a)变速器与驱动桥之间
1-万向节 2-传动轴 3-前传动轴 4-中间支撑 (b)分动器与驱动桥之间或驱动桥与骄动桥之间 图1-80万向传动装置的位置 由于越野汽车的前轮既是转向轮又是驱动轮。作为转向轮，要求在转向时可以在规定范围内偏转一定角度；作为驱动轮，则要求半轴在车轮偏转过程中不间断地把动力从主减速器传到车轮。因此，半轴不能制成整体而必须分段，中间用等角速万向节相连。 在发动机与变速器之间，独立悬架与差速器之间；汽车的动力输出装置和转向操纵机构中；转向驱动车桥的差速器与车轮之间，均可采用万向传动装置，如图1- 81所示。 图1- 8万向传动装置的位置 三、万向传动装置的组成 万向传动装置一般由万向节、传动轴和中间支撑等组成，是在轴线相交且相对位置经常变化的两转轴之间可靠传递动力的一种装置，如图1- 82所示。
分类号：U463 单位代码：10452 本科专业职业生涯设计规划人生方向实现人生梦想 汽车万向传动轴设计 姓名 学号 年级 2007级 专业车辆工程 系（院）工学院 指导教师 2011年 4 月 1 日
目录 第一部分 (4) 规划人生方向实现人生梦想 (4) 前言 (4) 1 自我分析 (4) 1.1个性特征分析 (4) 1.1.1 性格特征分析 (5) 1.1.2 兴趣爱好分析 (5) 1.2 个人能力分析 (5) 1.2.1 能力优势 (5) 1.2.2 能力弱势 (5) 1.3 价值观分析 (5) 1.3.1 人生价值观分析 (6) 1.3.2 职业价值观分析 (6) 2 环境分析 (6) 2.1 家庭环境分析 (6) 2.2 学校环境分析 (6) 2.3 社会环境分析 (7) 2.4 临沂环境分析 (7) 3 毕业打算及具体计划 (7) 3.1 做一公务人员 (7) 3.2 考研 (7) 3.3 自主创业 (7)
4 具体各阶段规划 (8) 4.1 2010年—2013年（短期目标） (8) 4.2 2014年—2019年（中期目标） (8) 4.3 2019年—退休 (9) 5 最后总结 (9) 第二部分 (9) 汽车万向传动轴设计 (9) 中文摘要 (9) ABSTRAT (10) 1概论 (11) 2华利微型客车TJ6350汽车原始数据及设计要求 (12) 3 万向传动轴的结构特点及基本要求 (13) 4 万向传动轴结构方案的分析 (15) 4.1 基本组成的选择 (15) 4.2 万向传动轴的计算载荷 (17) 5 万向传动的运动和受力分析 (18) 5.1 单十字万向节传动 (19) 5.1.1运动分析 (19) 5.1.2 附加弯曲力偶矩的分析 (20) 5.2 双十字轴万向节传动 (21) 6 万向传动轴的选择 (23) 6.1 传动轴管的选择 (23) 6.2 伸缩花键的选择 (23)
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
汽车设计课程设计说明书 2014年09月05日
目录 1 前言 (2) 2 万向传动装置设计 (3) 2.1 万向传动装置的结构方案设计 (3) 2.1.1 主要参数的选择 (3) 2.1.2 总体设计方案 (3) （1）传动轴管的选择 (4) （2）伸缩花键的选择 (4) （3）万向节分析 (5) （4）中间支承结构分析与设计 (5) 2.2 万向节的设计与强度校核 (6) 2.2.1 万向节结构与尺寸设计 (6) （1）基本构造与基本原理 (6) （2）确定十字轴尺寸 (6) （3）滚针轴承的设计与校核 (6) 2.2.2 十字轴万向节强度校核 (6) 2.3 万向传动轴设计及强度校核 (7) 2.3.1 万向节传动轴结构与尺寸设计 (7) 2.3.2 万向节传动轴强度校核 (7) 3参考文献 (10)
前言 本次课程设计的任务是对一汽解放CA1130PK2L2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和参数，并选择了零部件的材料 本文介绍了一汽解放CA1130PK2L2 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三章：第一章为一汽解放CA1130PK2L2汽车原始数据及设计要求；第二章十字轴的结构特点及基本特点和设计要求；第三章为万向传动轴结构方案的分析及设计； 在原始数据确定的前提下，设计所要完成的任务有：查找、收集相关资料，进一步确定万向传动装置的基本尺寸的选取、材料选择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。最后的工作是工程制图，实实在在的电脑绘图，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。
中华人民共和国教育部大学毕业设计设计题目: 四驱 车万向传动装置学生：指导教师：学院：交通学院专业：交通运输类（车辆工程）大学毕业设计任务书论文题目四驱车万向传动装置指导教师专业交通运输类（车辆工程）学生2 1 题目名称：四驱车万向传动装置设计课题内容本题目要求学生利用计算机设计软件完成四 驱车万向传动装置的结构设计，包括各十字轴万向节、传动轴的设计以及相应零件的计算、校核。课题要求1、查阅相关资料，学习使用相关软件。2、计算参数，设计结构，利用计算机辅助设计软件绘图。3、编写设计说明书。4、结构设计合理，图面清晰。时间安排2010.12.202011.3.13 调研、查阅万向传动装置设计的资料，撰写开题报告，进行毕业实习。2011.3.14～2011.3.20 开题。2011.3.21～2011.4.17 计算各项基本数据，绘制草图，利用设计软件绘出零件图及装配图。2011.4.18～2011.4.28 中期考核。毕业设计应完成总体设计方案、初步计算及总装配图，提供相应计算结果、方案布置图等材料。2011.4.28～2011.5.20 完成设计和论文初稿。2011.5.21～2011.5.24 指导教师审定设计和说明书内容、格式，修改后准备预答辩。2011.5.25 ～2011.5.30 设计预答辩。毕业设计应完成所有设计图纸及设计说明书的全部内容，并提供打印稿，指导教师审阅并签字。2011.5.31 ～2011.6.5 修改设计和说明书，确定最终装配图、文稿，完善
内容、格式，制作电子答辩演示稿，完成答辩准备。2011.6.6 ～2011.6.12 毕业设计、论文答辩。完成工作量: 参考文献篇数：10 篇以上。图纸张数：折合0 图纸≥3 张，其中至少含1 张0 图纸。说明书字数：不低于6000 字。学科（专业）负责人意见签名：年月日2 1 万向传动装置的设计摘要本设计主要是深入学习和研究万向节与传动轴的结构、功能，同时也为整车装配提供三维图。因十字轴万向节是应用最为广泛的万向节，故在设计中选用合适类型的十字轴万向节和传动轴，进行实物测绘，对数据进行计算校核后，用CATIA 软件画出十字万向传动装置的三维立体图形，用CAD 出图。设计通过详细的公式计算、准确的绘图、正确的参数选择，大大缩短了设计的周期，提高了工作效率，对十字万向传动装置的生产产生一定积极的作用。通过此次设计，熟练掌握了CATIA、CAD 的使用方法，并将过去所学的知识融会贯通，了解并掌握工业设计的过程和基本方法，为将来实践中的设计打下良好基础。关键词：十字轴万向节；传动轴；设计Propeller shaft and Cardan universal joint contrary design Abstract This design has mainly gone deeply into studying the structure and the function of the universal jointand the propeller shaft. Because the cardan universal joint has the most extensive application in the universaljoint I have used the suitable kind of cardan universal
重型货车万向传动装置设计
摘
要
本毕业设计的任务是对解放 CA1140 型货车进行万向传动装置的设计、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装置的 设计。通过实际的市场调查和客观的实际观察，全面了解万向传动装置的结构，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。对于万向传动装 置的研究，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。b5E2RGbCAP 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 了计算和校核，确定了所设计部件的尺寸和参数，并选择了零部件的材料。p1EanqFDPw 关键字：万向节,传动轴，强度，计算，校核 ABSTRACT This graduation task is on the Jiefang CA1140 type trucks for universal transmission design. 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,
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万向传动轴设计说明书
商用汽车万向传动轴设计 摘要 万向传动轴在汽车上应用比较广泛。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。本设计注重实际应用，考虑整车的总体布置，改进了设计方法，力求整车结构及性能更为合理。传动轴是由轴管、万向节、伸缩花键等组成。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发生变化时实现两轴的动力传输；万向节由十字轴、十字轴承和凸缘叉等组成。传动轴的布置直接影响十字轴万向节、主减速器的使用寿命，对汽车的振动噪声也有很大影响。在传动轴的设计中，主要考虑传动轴的临界转速，计算传动轴的花键轴和轴管的尺寸，并校核其扭转强度和临界转速，确定出合适的安全系数，合理优化轴与轴之间的角度。 关键字：万向传动轴、伸缩花键、十字轴万向节、临界转速、扭转强度
目录 一、概述 (04) 二、货车原始数据及设计要求 (05) 三、万向节结构方案的分析与选择 (06) 四、万向传动的运动和受力分析 (08) 五、万向节的设计计算 (11) 六、传动轴结构分析与设计计算 (17) 七、法兰盘的设计 (19) 八、参考文献 (20)
一、概述 汽车上的万向传动轴一般是由万向节、轴管及其伸缩花键等组成。主要是用于在工作过程中相对位置不断变化的两根轴间传递转矩和旋转运动。 在动机前置后轮驱动的汽车上，由于工作时悬架变形，驱动桥主减速器输入轴与变速器输出轴间经常有相对运动，普遍采用万向节传动（图1—1a、b）。当驱动桥与变速器之间相距较远，使得传动轴的长度超过1.5m时，为提高传动轴的临界速度以及总布置上的考虑，常将传动轴断开成两段，万向节用三个。此时，必须在中间传动轴上加设中间支承。 在转向驱动桥中，由于驱动桥又是转向轮，左右半轴间的夹角随行驶需要而变，这是多采用球叉式和球笼式等速万向节传动（图1—1c）。当后驱动桥为独立悬架结构时也必须采用万向节传动（图1—1d）。 万向节按扭转方向是否有明星的弹性，可分为刚性万向节和挠性万向节两类。刚性万向节又可分为不等速万向节（常用的为普通十字轴式），等速万向节（球叉式、球笼式等），准等速万向节（双联式、凸块式、三肖轴式等）。 万向节传动应保证所连接两轴的相对位置在预计范围内变动时，能可靠地传递动力，保证所连接两轴尽可能同步运转，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。
摘要 汽车的万向传动轴是由传动轴、万向节两个主要部件联接而成，在长轴距的车辆中还要加装中间支承。万向传动轴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。在本世纪初万向节与传动轴的发明与使用，在汽车工业的发展中起到了极其重要的作用。随着汽车工业的发展，现代汽车对万向节与传动轴的效率、强度、耐久性和噪声等性能方面的设计及计算校核要求也越来越严格。本毕业设计将依据现有生产企业在生产车型(CA1041)的万向传动装置作为设计原型。在给定整车主要技术参数以及发动机、变速器等主要总成安装位置确定的条件下，对整车结构进行了分析，确定了传动轴布置方案，采用两轴三万向节带中间支承的布置形式。在确定了传动方案后，对传动轴、万向节总成、中间支承总成进行设计，使该总成能够在正常使用的情况及规定的使用寿命内不发生失效。 关键字：传动轴；万向节；中间支承；设计；校核
ABSTRACT The universal drive shaft of automotive is composed of transmission shaft and cardin joint. The main function of the universal drive shaft is to transmitting torque and rotation movement between two shafts whose relative position is variation in the working process. At the beginning of this century the transmission shaft and cardin joint play an important role in the development of automobile industry. As the development of automobile industry, the automobile demand that the design and verification of transmission shaft and cardin join stricter in the efficiency, intension, durability and noise performance. This graduation design chooses existing production business enterprise of basis is producing the car type(CA1041) of ten thousand to spread to move to equip the conduct and actions design prototype. Under the conditions of the main technical parameters of the given vehicle, installation location of engine, transmission and other major assembly are determined , the structure of the vehicle is analysised, the transmission shaft layout program is determined. Two shaft-three cardin joints is adapted.After determining the transmission options, the right drive shaft and universal joint assembly, intermediate bearing assembly is designed, so that the assembly can be used in normal situations and the life within no failure. Keywords：Transmission shaft；Cardin joint；Middle supporting；Design ；Verification
传动轴结构分析与设计 传动轴总成主要由传动轴及其两端焊接的花键轴和万向节叉组成。传动轴中一般设有由滑动叉和花键轴组成的滑动花键，以实现传动长度的变化。为了减小滑动花键的轴向滑动阻力和磨损，有时对花键齿进行磷化处理或喷涂尼龙层；有的则在花键槽中放入滚针、滚柱或滚珠等滚动元件，以滚动摩擦代替滑动摩擦，提高传动效率。但这种结构较复杂，成本较高。有时对于有严重冲击载荷的传动，还采用具有弹性的传动轴。传动轴上的花键应有润滑及防尘措施，花键齿与键槽间隙不宜过大，且应按对应标记装配，以免装错破坏传动轴总成的动平衡。 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，花键套与轴有足够的配合长度；而在长度处在最小时不顶死。传动轴夹角的大小直接影响到万向节十字轴和滚针轴承的寿命、万向传动的效率和十字轴旋转的不均匀性。 在长度一定时，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。传动轴的临界转速为 22 2 8 10 2.1 C c C k L d D n + ? = (4—13) 式中，n k为传动轴的临界转速(r／min)；L C为传动轴长度(mm)，即两万向节中心之间的距离；d c和D c分别为传动轴轴管的内、外径(mm)。 在设计传动轴时，取安全系数K=n k／n max=1.2～2.0，K=1．2用于精确动平衡、高精度的伸缩花键及万向节间隙比较小时，n max为传动轴的最高转速(r／min)。 由式(4—13)可知，在D c和L c相同时，实心轴比空心轴的临界转速低，且费材料。另外，当传动轴长度超过1．5m时，为了提高n k以及总布置上的考虑，常将传动轴断开成两根或三根，万向节用三个或四个，而在中间传动轴上加设中间支承。 传动轴轴管断面尺寸除满足临界转速的要求外，还应保证有足够的扭转强度。轴管的扭转切应力τc应满足
十字轴式万向传动轴的原理及其结构 十字轴式万向传动轴是应用于两相交轴或两平行轴之间的动力或运动的传递装置。由于 它结柯简单、运行可靠、使用维护方便而被广泛应用于各类机械传动中。如：交通运输，建 筑工程．冶金矿山、轧钢以及军工器械等。其传避的扭矩小至几N ·m ，大到几百kN ·m ，它 的结构也从单接头，双接头发展到多根联接的万向传动链。 图1是常见的双接头万向传动轴属于刚性非等速率传椭十字轴式万向传动轴。 使用于不同场台的传动轴，其结构型式和技术性能要求也有所不同。准确、台理地选用 和维护传动轴，对保证机槭稳定、可靠地运行以及延长其使用寿命十分重要。 一、传动轴的运动特性 一套完整的传动轴是由不同数量的万向节以不同的联接方式组合而成。 1、单接头万向节的运动特性 图2是单接头万向传动轴的原理图。它由两个分别与主动轴和从动轴相连接的叉头与一 个轴承组成，两轴成一定的角度β相交。Β称为输入或输出轴的轴间折角。 由图2可以看到，当主动轴旋转一周时，从动轴也旋转一周，因而它们的旋转周数始终 相等，即传动比始终等于1。但是，当我们观察其瞬时传动情况时会发现，由于轴间折角的 存在，它的传动比是变化的，即当主动轴以角速度ω1匀速转动时，从动轴由于叉子所处的 位置不同而以ω2转动，并且随着叉子角位移φ1的变化而变化： ()[]1 2122sin cos 1/cos ωβ?βω?-= 角速度的差异必然出现二轴转角的差异 ()211cos ?β?tg tg -= 图3为单接头万向轴的运动特性描述，从图中我们可以得出如下结论： 图1 双接头万向传动轴
（1）由于轴f可折角的存在(β≠0，其瞬时的传动比发生变化(i≠1），并以输人轴转角的π为周期交替变化，表明输入、输出轴之间为等周数而非等速率传动。 （2）轴间折角越大，瞬时传动比变化也越大，当轴间折角趋于9O°时，传动比趋于零，表明机构将会卡死， 不能传动。 （3）角位移差的存在，表明输入、输出轴之间出现异相，从而产生传动误差，降低了两轴间的传动精度。 （4）从动轴角速度的变化，必产生角加速度，由此系统的附加惯性矩引起冲击和振动，从而影响传动效率，降低机械及传莉轴的使用寿命。 （5）结构上的对称性，可以实现逆向传动。 2、双接头万向节和双联接万向节的运动特性 图4所示是按下列条件组合两个单接头万向节而形成的双接头十字轴式万向传动轴的结构。其组合条件是轴同折角必须相等β1=β2；中间联接轴两端叉头的轴承孔中心必须处在同一平面内；主，从动轴和中间联接轴的轴线必须处在同一平面内。 由图4我们可以看到．双接头万向轴与单接头万向轴在运动特性上的区别： （1）传动过程中两个万向节的不等速性互补，正好实现主、从动轴之间的等速率传动，即ω1=ω2； （2）中间联接轴仍然具有不等角速度转动的特点。因而，上述的组合条件称为十字轴式万向传动轴的等速条件。图5是按等速条件组成的双联中心球节十字轴式万向传动轴。 图2 单接头万向节的原理
第一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。 传动轴总成主要由传动轴及其两端焊接的花键轴和万向节叉组成。传动轴中一般设有由滑动叉和花键轴组成的滑动花键，以实现传动长度的变化。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，花键套与轴有足够的配合长度；而在长度处在最小时不顶死。传动轴夹角的大小直接影响到万向节十字轴和滚针轴承的寿命、万向传动的效率和十字轴旋转的不均匀性。在长度一定时，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。 图 1-1 变速器与驱动桥之间的万向传动装置 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 第二章 万向传动轴的应用 在现代汽车的总体布置中，发动机、离合器和变速箱连成一体固装在车架上，而驱动桥则通过弹性悬架与车架连接。由此可见，变速器输出轴轴线与驱动桥的输入轴轴线不在同一平面上。当汽车行驶时，车轮的跳动会造成驱动桥与变速器的相对位置(距离、夹角)不断变化，故变速器的输出轴与驱动桥的输入轴不可能刚性连接，必须安装有万向传动装置。 图2-1 万向传动装置在汽车传动系统中的应用与布置 万向传动轴在汽车上的应用比较广泛。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器输入轴轴线之间的相对位置经常变化，因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