传动轴和万向节设计

万向节和传动轴设计1.引言万向节是一种能够在不同角度传动转矩和旋转动力的机械零件，主要用于在非直线传输轴或传动系统中实现旋转传动。

传动轴则是将功率从原动机传递到负载的一种传动装置。

在机械设计中，万向节和传动轴的设计至关重要，因为它们直接决定了传输系统的力学性能和运动传动的效率。

本文将详细介绍万向节和传动轴的设计原理及其在实际工程中的应用。

2.万向节的设计原理和应用万向节的设计原理基于其能够在多个平面上旋转，如X、Y和Z轴，从而实现非常灵活的角度传输。

万向节通常由两个旋转连接部分组成，具有两个旋转轴。

其中一个旋转轴称为输入轴，另一个旋转轴称为输出轴。

两个旋转轴的交点称为万向节的中心。

通过合理设计万向节的结构，可以实现不同的角度传输和旋转。

万向节广泛应用于汽车工业、航空航天、船舶和机械制造等领域。

在万向节的设计中，需要考虑以下几个方面：1)承受的转矩：根据传动系统的需求，确定万向节需要承受的转矩大小。

这个参数将直接影响到万向节的尺寸和材料选择。

2)角度范围：确定万向节需要实现的角度传输范围。

这个参数将决定万向节的结构设计。

3)装配空间：根据实际的装配空间限制，确定万向节的尺寸和形状。

3.传动轴的设计原理和应用传动轴是将原动机的动力传递到负载的一种传动装置。

传动轴的设计原理基于承受和传递转矩的难度及传输效率的要求。

在传动轴的设计中，需要考虑以下几个方面：1)轴材料的选择：根据传动系统的要求，选择合适的轴材料。

常用的轴材料有铁、钢和铝等。

材料的强度和刚度是选择的重要考虑因素。

2)圆整度和平行度：传动轴的圆整度和平行度对传动的效率和平稳度有很大影响。

在轴的制造过程中，需要保证其圆整度和平行度的要求。

3)轴的结构设计：根据传动系统的要求，确定轴的结构设计。

包括轴的直径、轴的长度、轴的形状等。

传动轴广泛应用于各种机械传动系统中，如汽车变速器、工业机械和机床。

在设计传动轴时，需要综合考虑功率传输、转速、扭矩、材料的选择和轴的结构设计等因素，以满足传动系统的要求。

万向节与传动轴标准一、尺寸标准1. 万向节的尺寸应符合设计图纸的要求，尺寸偏差应在允许范围内。

2. 传动轴的长度、直径、偏心距等尺寸应符合设计图纸的要求，尺寸偏差应在允许范围内。

二、材料标准1. 万向节与传动轴的材料应具有足够的强度和韧性，以承受传动过程中的力和扭矩。

2. 材料应具有良好的耐磨性和抗疲劳性能，以适应长期使用的需求。

3. 材料应具有较好的耐腐蚀性能，以适应各种环境条件下的使用。

三、结构设计标准1. 万向节的结构设计应符合设计图纸的要求，确保传动轴在旋转过程中具有正确的传动方向和稳定的传动状态。

2. 传动轴的结构设计应合理分布载荷，减小应力集中，提高抗疲劳性能。

3. 结构设计应考虑制造工艺的可行性，便于加工和装配。

四、制造工艺标准1. 万向节的制造工艺应包括锻造、切削、热处理、表面处理等环节，确保产品质量和性能。

2. 传动轴的制造工艺应包括切割、锻造、切削、热处理等环节，确保产品质量和性能。

3. 制造工艺应遵循相关标准和规范，确保产品质量符合要求。

五、性能测试标准1. 万向节与传动轴的性能测试包括力学性能、动力学性能、耐久性等方面的测试。

2. 测试应在符合产品设计要求的条件下进行，以确保产品在实际使用中的性能表现。

3. 测试结果应符合相关标准和规范的要求，确保产品质量合格。

六、耐久性标准1. 万向节与传动轴的耐久性应符合设计要求，能够在规定的使用寿命内保持良好的性能。

2. 耐久性测试应包括模拟实际使用条件的长期试验，以评估产品的使用寿命。

3. 产品的耐久性应与安全性相结合考虑，以确保产品的可靠性。

七、安全性标准1. 万向节与传动轴的设计和制造应遵循相关安全标准和规范，确保产品在使用过程中的安全性。

2. 产品应配备必要的安全保护装置和警示标志，防止意外事故的发生。

3. 在产品的使用过程中，应定期进行安全检查和维护，确保产品的安全性能。

八、维护保养标准1. 万向节与传动轴的维护保养应定期进行，以确保产品长期保持良好的性能。

十字轴式万向节传动轴总成设计规范
以下是十字轴式万向节传动轴总成的设计规范：
1.传动轴总成的设计应符合国家相关标准和技术要求。

2.传动轴总成应能够承受预定工作负荷，并具有足够的强度和刚度。

3.传动轴总成应具有较高的工作效率和传动精度。

4.传动轴总成的传动角度范围应满足要求，并能够自由转动。

5.传动轴总成应具有较低的噪声和振动水平。

6.传动轴总成应具有良好的可靠性和耐久性，能够在预定寿命内正常
工作。

7.传动轴总成的重量和尺寸应尽可能小，以节省空间和减少整体重量。

8.传动轴总成应易于制造和维修，便于安装和拆卸。

9.传动轴总成应具有较高的适应性，能够适用于不同的工作条件和环
境要求。

10.传动轴总成的材料选择应符合要求，具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。

11.传动轴总成的润滑和密封设计应有效，能够确保传动部件的正常
工作。

12.传动轴总成的制造和组装工艺应规范，确保产品质量和性能。

总而言之，十字轴式万向节传动轴总成的设计规范包括强度、刚度、
工作效率、传动角度范围、噪声和振动水平、可靠性和耐久性、重量和尺
寸、制造和维修便捷性、适应性、材料选择、润滑和密封设计、制造和组装工艺等方面的要求。

这些规范的实施可以确保传动轴总成的稳定性能和长期可靠运行。

第四章万向节和传动轴设计一、引言万向节和传动轴是机械传动系统中重要的组成部分，它们的设计对于传动系统的正常运行和高效性能起着决定性的作用。

本章将从万向节和传动轴的基本原理、设计要点以及选材等方面进行探讨。

二、万向节的基本原理和分类万向节是将两个或多个轴相互连接并能够进行相对转动的装置。

它主要通过万向节的柔性连接来解决传动系统中因轴间相对偏斜而引起的传递不平稳、受力不均等问题。

万向节一般由内外球面、轴承和套筒等组成，常见的万向节分类有钢球万向节、十字接头万向节和常温万向节等。

钢球万向节广泛应用于工程机械和汽车等领域。

它通过钢球与内外球面的接触来实现传递扭矩，具有承载能力强、传动平稳等特点。

十字接头万向节主要应用于船舶、起重机等场合，它通过两个十字绞杆的连接来实现传递扭矩，具有承载能力大、传动效率高等特点。

而常温万向节则主要应用于高速高温场合，它通过金属软管的连接来实现传递扭矩，具有抗高温、耐腐蚀等特点。

三、万向节的设计要点（一）轴间角度设定轴间角度是万向节设计的重要参数，它直接影响万向节的传动性能。

在设计时需要根据实际需求和传动方式来确定轴间角度，通常轴间角度在5°~35°之间。

（二）轴间相对偏斜轴间相对偏斜是万向节设计中需要重点考虑的问题。

在实际应用中，轴间的相对偏斜会导致万向节产生额外的旋转变形、较大的径向力和不平稳传动等问题。

因此，在设计时需要合理控制轴间相对偏斜，通常限制在1°以内。

（三）轴向长度万向节的轴向长度是指万向节两个连接轴之间的距离。

轴向长度的设计需要考虑到传递扭矩的大小、工作环境的限制以及安装方式等因素。

四、传动轴的设计要点（一）强度和刚度传动轴的设计需要满足一定的强度和刚度要求，以保证传递扭矩时不会产生过大的变形和振动。

根据传动轴的传动功率和转速等参数，可以通过强度校核和刚度计算等方法来确定传动轴的尺寸和材料。

（二）传动性能传动轴的传动性能包括传动效率、噪声和振动等方面的考虑。

传动轴设计1概述在汽车传动轴系或其它系统中，为了实现一些轴线相交或相对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。

万向传动装置一般由万向节和传动轴组成，当距离较远时，还需要中间支承。

在汽车行业中把连接发动机与前、后轴的万向传动装置简称传动轴。

传动轴设计应能满足所要传递的扭矩与转速。

现轻型载货汽车多采用不等速万向节传动轴。

2传动轴设计2．1传动轴万向节、花键、轴管型式的选择根据整车提供发动机的最高转速、最大扭矩及变速箱提供的一档速比，及由后轴负荷车轮附着力，计算得扭矩，由两者比较得出的最小扭矩来确定传动轴的万向节、花键、轴管型式。

a按最大附着力计算传动轴的额定负荷公式：Mψmax=G·r k·ψ/i oG满载时驱动轴上的负荷r k车轮的滚动半径ψ车轮与地面的附着系数i o主减速器速比b按发动机最大扭矩计算传动轴的额定负荷公式：Mψmax =M·i k1·i p/nM 发动机最大扭矩i k1变速器一档速比i p 分动器低档速比n 使用分动器时的驱动轴数按《汽车传动轴总成台架试验方法》中贯定选取以上二者较小值为额定负荷。

考虑到出现最大附着力时的工况是紧急制动工况此时的载荷转移系数为μ因此实际可利用最大附着力矩：M ψmaxo = M max ·μ传动轴的试验扭矩：由汽车设计丛书《传动轴和万向节》中得知：一般总成的检查扭矩为设计扭矩的1.5-2.0倍。

传动轴设计中轴管与万向节的设计扭矩也应选取1.5-2.0倍的计算扭矩，以满足整车使用中的冲击载荷。

轴管扭转应力公式:τ=16000DM π(D 4-d 4)<[τ] =120N/ mm2D 轴管直径； d 轴管内径；M 变速箱输出最大扭矩；花键轴的扭转应力：τ=16000M πD 23<[τ] =350N/ mm 2D 2花键轴花键底径；D 2=27.667mm 。

Z 花键齿数 m 花键模数M变速箱输出最大扭矩；传动轴花键齿侧的挤压应力：δ=2×TΨ×Z×m×L×Z×m在25-50N.mm2推荐范围内Ψ各齿载荷不均系数；Z花键齿数；L花键齿的最短工作长度长度；m花键模数；2．2传动轴的临界转速计算传动轴的临界转速。

传动轴和万向节设计一、传动轴设计原理传动轴是将发动机产生的动力传递到车辆的驱动轮上的一个重要部件。

其主要功能是在发动机和驱动轮之间传递扭矩，并且能够适应车辆悬挂系统的运动。

传动轴一般采用圆柱形或者扁平形的结构，其内部有若干根同轴排列的精密钢管。

在正常情况下，传动轴的转速较低，承受的扭矩相对较小，所以设计上一般使用空心结构，以减轻重量，并提高整车的燃油经济性。

在传动轴的设计过程中，需要考虑以下几个方面：1.强度设计：传动轴在传递高扭矩时需要具备足够的弯曲强度和抗扭强度，以防止其发生破坏。

强度设计一般采用有限元分析方法，考虑材料的强度和结构的几何形状，以确保传动轴的可靠性。

2.动平衡设计：传动轴在旋转时会产生一定的离心力，为了避免引起车辆的振动和噪音问题，需要进行动平衡设计。

动平衡主要通过改变传动轴的结构和通过在不平衡部位安装平衡块的方式来实现。

3.转向角度设计：传动轴需要能够适应车辆悬挂系统的运动，所以需要根据车辆的悬挂行程和转向角度来设计传动轴的长度和角度。

过大的转向角度会造成传动轴的变形和断裂，过小的转向角度则会影响车辆的灵活性。

二、万向节设计原理万向节是传动轴和车轮之间连接的关键部件，其主要功能是实现传动轴与驱动轮间的角度传递，并在转向时能够适应轮胎的转向角度。

万向节一般由内球和外球组成，内球有两个半球形的凹槽，外球有两个凸槽，内外球通过一个钢球来连接。

当传动轴发生转动时，内外球可以相对转动，以适应车轮的角度变化。

在万向节的设计中，需要考虑以下几个因素：1.角度传递：万向节需要能够在不同角度下传递扭矩，并且保持稳定的工作状态。

在设计中需要注意内外球的形状和尺寸，以确保扭矩的传递效果和稳定性。

2.脱落力设计：万向节在工作过程中会产生较高的脱落力，为了保证其可靠性，需要进行脱落力分析和设计。

一般采用优化设计或者增加连接脱落力的结构，以确保万向节在承受高负荷时不发生脱落。

3.寿命设计：万向节在工作过程中会产生较大的摩擦和磨损，所以需要进行寿命设计。

第一章传动轴编者：何迅奇瑞汽车工程研究院底盘部1 简要说明1.1万向节和传动轴综述汽车上的万向节传动常由万向节和传动轴组成，主要用来在工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传替动力。

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，能可靠的传替动力；保证所连接两轴尽可能同步（等速）运转；允许相邻两轴存在一定角度；允许存在一定轴向移动。

1.2万向的类型及适用范围万向节按其在扭转方向上是否由明显的弹性可分为刚性万向节和挠性万向节。

刚性万向节又可分为不等速万向节（常用的十字轴式），准等速万向节（双联式、三销轴式等）和等速万向节（球叉式、球笼式等）。

等速万向节，英文名称Constant Velocity Universal Joint，简称等速节（CVJ）。

等速万向节根据是否可以轴向移动可分为固定万向节（Fixed Joint）和移动万向节（Plunging Joint）。

而根据结构的不同，固定节可分为RJ（Rzeppa Joint）和BJ(Birfield Joint)，RJ结构复杂带导向机构，目前已逐渐被淘汰;BJ 不带导向机构，结构结单有效，为目前常用结构型式。

移动节常用结构型式有DOJ(Double Offset Joint)、三销式万向节(TJ:Tripod Joint)和斜滚道万向节(VL).在发动机前置后轮驱动（或全轮驱动）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（或分动器）输出轴间经常有相对运动，普遍采用万向节传动。

在转向驱动桥中，由于驱动轮又是转向轮，左右半轴间的夹角随行驶需要而变，这时多采用球叉式和球笼式等速万向节传动。

当后驱动桥为独立悬架结构时，也必须采用万向节传动。

万向传动装置除用于汽车的传动系外，还可用于动力输出装置和转向操纵机构。

1.3结构图及其他(1)万向节结构①、十字轴式刚性万向节,如图所示：等速驱动轴结构简图：1、固定端万向节；2、轴杆；3、阻尼块；4、移动端万向节 ③、固定球笼式等速万向节,如图所示：12341234561、ABS 齿圈；2、钟形壳；3、保持架；4、星形套；5、钢球；6、挡圈1、筒形壳；2、保持架；3、钢球；4、星形套5、挡圈⑤、三球销式万向节：1、三销架；2、挡圈；3、滚针保持圈；4、滚针外圈；5、滚针；6、滑套1324 5512324 56⑥、斜滚道万向节：24131、外球壳；2、钢球；3、保持架；4、星形套(2)一般的驱动轴主要构成零件以及机能：固定端万向节（FJ Assy）：允许夹角很大的等速的固定式万向节；移动端万向节（PJ Assy）：可轴向移动的等速万向节；中间轴（Intermediate shaft）：传递移动节到固定节的驱动力；阻尼（Damper）：衰减由于中间轴的弯曲共振产生的振动和噪音。

万向传动轴的设计参数第一组1-1 微型客车传动系总体方案设计及万向传动轴的设计一、任务：1、确定传动系方案及发动机主要性能指标。

2、确定传动系的传动比。

3、设计万向节和传动轴。

4、编制设计说明书。

二、原始条件：车型微型客车驱动形式FR4×2发动机位置前置最高车速U max=110km/h最大爬坡度i max≥30%汽车总质量m a=1410kg满载时前轴负荷率40%外形尺寸总长L a×总宽B a×总高H a=3496×1445×1841mm3迎风面积A≈0.85 B a×H a空气阻力系数C D=0.6轴距L=2200mm前轮距B1=1440mm后轮距B2=1420mm车轮半径r=300mm离合器单片干式摩擦离合器变速器两轴式、四挡第二组-14-1 中型货车传动系总体方案设计及万向传动轴的设计一、任务：1、确定传动系方案及发动机主要性能指标。

2、确定传动系的传动比。

3、设计万向节和传动轴。

4、编制设计说明书。

二、原始条件：车型中型货车驱动形式FR4×2发动机位置前置、纵置最高车速U max=90km/h最大爬坡度i max≥28%汽车总质量m a=9290kg满载时前轴负荷率25.4%外形尺寸总长L a×总宽B a×总高H a=6910×2470×2455mm3轴距L=3950mm前轮距B1=1810mm后轮距B2=1800mm迎风面积A≈B1×H a空气阻力系数C D=0.9轮胎规格9.00—20或9.0R20离合器单片干式摩擦离合器变速器中间轴式、五挡第二组-26-1 中型货车传动系总体方案设计及万向传动轴的设计一、任务：1、确定传动系方案及发动机主要性能指标。

2、确定传动系的传动比。

3、设计万向节和传动轴。

4、编制设计说明书。

二、原始条件：车型中型货车驱动形式FR4×2发动机位置前置、纵置最高车速U max=80km/h最大爬坡度i max≥30%汽车总质量m a=9100kg，前轴2900kg，后轴6200kg外形尺寸总长L a×总宽B a×总高H a=6800×2400×2130mm3轴距L=3710mm前轮距B1=1740mm后轮距B2=1720mm迎风面积A≈B1×H a空气阻力系数C D=0.9轮胎规格8.25—20或8.25R20离合器单片干式摩擦离合器变速器中间轴式、五挡第三组2-1 轿车传动系总体方案设计及万向传动轴的设计一、任务：1、确定传动系方案及发动机主要性能指标。

中型货车万向节与传动轴设计中型货车的万向节和传动轴是非常重要的组成部分，对于车辆的传动效率和操控性能起着至关重要的作用。

下面将就中型货车的万向节和传动轴设计进行详细介绍，以便更好地了解其结构和功能。

首先，我们先介绍一下中型货车的万向节。

万向节是连接传动轴和驱动轮的关键部件，主要用于传递动力和承受转向时轮胎的旋转力矩。

它的主要作用是在传动过程中具有一定的弹性，能够使驱动轮在转弯或不同地形下保持良好的接地性，从而提高车辆的操控性和稳定性。

中型货车的万向节通常采用球笼式结构。

这种结构由两个球笼、两根轴和一根传动轴组成，其中传动轴连接发动机和驱动桥，球笼连接传动轴和驱动轮。

球笼内部有一组小球，可以在多个方向上转动，从而实现传动轴对驱动轮的连续传动，同时又能承受车辆转弯时的挠曲变形和扭转力矩。

在设计中型货车的万向节时，需要考虑以下几个因素：1.载荷能力：万向节需要能够承受车辆的动力和转向的载荷。

因此，在材料和结构上需要具有足够的强度和刚度，以确保万向节的正常运行和长期使用。

2.耐久性：中型货车通常需要长时间高强度运行，因此要求万向节能够保持良好的耐久性和可靠性。

在设计中需要充分考虑材料的选择和万向节的结构设计，以提高其寿命和抗疲劳能力。

3.润滑系统：万向节的正确润滑是确保其正常运行的关键。

通常采用润滑脂来减少运动部件的磨损和摩擦，并降低噪音和振动。

需要注意的是，润滑系统的设计要考虑到油脂的选用、供给方式和检测装置等。

接下来我们来介绍传动轴的设计。

传动轴是用于驱动车轮的关键部件，主要作用是将发动机的动力传递给车轮，同时承受车轮的旋转力矩和扭矩。

中型货车的传动轴通常采用辊花传动轴。

辊花传动轴是由多段圆柱体组成的，每段都有一个花键和一个齿槽，通过花键和齿槽之间的啮合来传递动力。

这种结构可以有效地减小传动轴的弯曲和螺旋方向的扭矩，提高传动效率和传动质量。

在设计中型货车的传动轴时，需要考虑以下几个因素：1.强度和刚度：传动轴需要能够承受车辆的动力和转向力矩，因此需要具有足够的强度和刚度。