汽车万向传动轴设计

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。

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FR4X2发动机位置前置最高车速U max=110km/h最大爬坡度i max N30%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 X 总宽B a X 总高H a=3496X 1445X 1841mm3迎风面积AF.85 B a X H a空气阻力系数CD=0.6轴距L=2200mm前轮距B1=1440mm后轮距B2=1420mm车轮半径r=300mm离合器单片十式摩擦离合器变速器两轴式、四挡第二组-1 4-1中型货车传动系总体方案设计及万向传动轴的设计 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 FR4X 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 N 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 X 总宽B a X 总高H 轴距 L=3950mm前轮距 B 1=1810mm后轮距 B 2=1800mm迎风面积 A ^B 1X 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 单片十式摩擦离合器变速器 中间轴式、五挡 一、任务:=6910 X 2470 X 2455mm 3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FR4X2发动机位置前置、纵置最高车速U max=80km/h最大爬坡度i max N30%汽车总质量m a=9100kg，前轴2900kg，后轴6200kg外形尺寸总长L a X总宽B a X总高H a=6800X2400X2130mm3轴距L=3710mm前轮距B1=1740mm后轮距B2=1720mm迎风面积A^B1X H a空气阻力系数CD=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。

万向传动轴设计范文万向传动轴（Universal Joint Shaft）是一种能够实现两个轴线的不同角度传动的机械传动装置，广泛应用于汽车、机械设备和工业生产线等领域。

本文将详细介绍万向传动轴的设计原理、结构特点以及设计优化方法。

一、设计原理当传动输入轴转动时，中心轴通过两个交叉连接轴的连杆传递旋转力矩，并使输出轴也产生旋转。

由于交叉连接轴的特殊结构，万向传动轴能够使传动输入轴和输出轴存在不同的旋转角度，从而解决了轴线不同角度对传动的限制。

二、结构特点在设计过程中，需要考虑以下几个关键参数：1.轴间角度：指传动输入轴与输出轴之间的夹角。

该角度越大，传动轴工作时的额定转速越低，并且还会增加传动过程中的振动和噪音。

2.传动扭矩：表示输入轴传递给输出轴的力矩大小。

在设计中需要根据传动系统的需求确定传动轴的最大扭矩。

3.长度和直径：传动轴的长度和直径需要根据具体应用条件和承载要求进行确定。

三、设计优化方法在进行万向传动轴的设计时，可以采用以下几种优化方法：1.结构材料选择：传动轴的结构材料对其承载能力和耐久性具有重要影响。

可以通过优化材料选择，如选用高强度合金钢，来提高传动轴的耐久性能。

2.回转角度优化：通过合理设计传动轴的长度和交叉板角度，使得传动轴的回转角度在设计范围之内，从而提高传动效率并减少振动和噪音。

3.杆件直径优化：传动轴的杆件直径直接影响其承载能力。

可以采用有限元分析方法来优化杆件的直径，以满足传动系统的扭矩和振动要求。

4.轴承选择与布局：传动轴的轴承选择与布局对其旋转平衡性和耐久性有重要影响。

可以通过优化轴承的类型和布局，如选用角接触球轴承和双排球轴承，来提高传动轴的工作稳定性和寿命。

总之，万向传动轴作为一种重要的机械传动装置，在众多领域都有广泛应用。

其设计涉及到结构原理、材料选择、回转角度优化、杆件直径优化以及轴承选择与布局等多个方面，需要综合考虑承载能力、回转角度和振动噪音等设计要求，以实现传动系统的高效、稳定和可靠工作。

本科毕业设计（论文）开题报告
机学院2017 届车辆工程班
注：⑴开题报告由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，外语专业的开题报告必须用相应的语种写作。

⑵开题报告须经指导教师审阅并签字后才能生效。

⑶本表作为毕业设计（论文）的附件材料，装入学生毕业设计（论文）袋。

⑷各学院可根据专业特点，自行拟定本表中开题报告的写作提纲，修订后报教务处备案并上传本教学单位网站以供学生下载。

⑸开题报告的写作字数、参考文献篇数以及写作格式等要求，各学院可参照兄弟院校同类专业的要求自行确定，并在本教学单位制定本科毕业设计（论文）开题报告格式模板中予以明示。

万向传动轴设计1．车型及其相关参数1.1车型图片设计所选车型为：一汽解放赛龙中卡(CA1145PK2L2AEA80)1.2车型参数：驱动形式4*2 轴距4920m车身长度8.45m 车身宽度 2.5m车身高度 2.56m 最高车速93km/h 轮胎规格8.25-16 发动机最大输出功率103kw整车质量 5.8吨发动机最大转矩450N·m 最大总质量13.8吨最大扭矩转速1400发动机额定转速2500rpm 档数6档变速器最大输出扭矩610N·m 一档传动比 6.515后桥允许载荷8950Kg 六档传动比0.813刚性万向节安徽工程大学万向节------课程设计说明书挠性万不等速万向节准等速万向节等速万向节向节十字轴式双联式凸块式三销轴式球面滚轮式圆弧槽滚刀式球叉式直槽滚道式伸缩型球笼式Birfield型Rzeppa型图 2.1万向节的分类在方案选择时，我们考虑到它是用于变速器与驱动桥之间，并且在满足万向传动轴设计基本要求后，我们选择了十字轴万向节。

其结构如下图所示，注油嘴套筒滚针轴承座注油孔油道图 2.2十字轴结构图因为这种万向节结构简单紧凑，强度高，耐久性好，传动效率高，生产成本低，能使不在同轴线或轴线角较大，轴向移动较大的两轴等角速连续回转，与可伸缩的传动轴搭配在一起，构成的十字轴万向传动轴被广泛采用。

十字轴万向传动可分为单十字轴和双十字轴两种。

单十字轴万向节传动，传动轴被封闭在一套管中，套管将牵引力或制动力从驱动桥传至车架或车身。

但其结构笨重，增加了非悬挂部分的重量。

而且，由于这种结构中只用了一个十字轴万向节传动，因此不能保证主减速器主动轴与变速器第二轴的转速恒等，引起了工作不均匀性，这种万向节应用很少。

目前应用最广泛的是双十字轴万向节。

双十字轴万向节直接用两个简单十字轴万向节和一根传动轴连接。

另外双十字轴万向节的重量轻，对载重汽车而言通常只占 1.0~1.4%。

所以我们选了双十字轴万向节。

摘要万向传动装置是汽车传动系统中的重要组成部分，万向传动装置位于变速箱和驱动桥之间，一般由万向节、传动轴和中间支承组成。

万向节能实现变角度动力传递；传动轴把变速器的转矩传递到驱动桥上；中间支承能补偿传动轴轴向和角度方向的安装误差和车辆行驶过程中由于发动机窜动或车架等变形所引起的位移。

万向传动装置的功用是在汽车行驶过程中，在轴间夹角及相互位置经常发生变化的两个转轴之间传递动力。

本文主要是对汽车的十字轴式万向传动装置进行设计。

根据车辆使用条件和车辆参数，按照传动系统的设计步骤和要求，主要进行了以下工作：选择相关设计参数主要为：十字轴、万向节、传动轴、中间支承的参数确定，并进行了总成设计主要为：十字轴的设计，万向节的设计、传动轴的设计以及中间支承的设计等。

并通过Pro/E 建模和有限元ANSYS软件对设计万向传动装置进行结构分析，根据分析结果对万向传动装置进行改进设计得出合理的设计方案。

关键词：万向传动装置；十字轴；万向节；传动轴；有限元分析ABSTRACTThe automobile universal transmission device is in the automobile transmission system important constituent,is located between the gear box and the driving axle . Generally by the universal joint, the drive shaft and the middle supporting is composed. The universal joint energy conservation realization changes the angle power transmission;Transmit the torque of the gear box to the transaxle with drive shaft;The middle supporting can compensate the drive shaft axial and the angle direction in the wiring error and the vehicles travel process because the engine flees moves the displacement which or distortions and so on frame causes. The rotary transmission device function is in the automobile travel process, the included angle and the mutual position changes between the revolution axis in the axis between to transmit the power frequently.This article mainly is carries on the design to the automobile cross shaft type rotary transmission device. According to vehicles exploitation conditions and vehicles parameter, according to transmission system design procedure and request, Mainly has carried on following work:Mainly has carried on following work choice correlation design variable mainly is: Cross axle, universal joint, drive shaft, middle supporting parameter determination, and has carried on the unit design mainly is: Cross axle design, universal joint design, drive shaft design as well as middle supporting design and so on. And to designs the rotary transmission device through the finite element Pro/E and ANSYS software to carry on the structure analysis, Carries on the improvement design according to the analysis result to the rotary transmission device to obtain the reasonable design proposal.Keywords:U niversal Transmission Device; Cross Axle; Universal Joint; Transmission shaft; Finite Element Analysis目录摘要 (I)Abstract ..................................................................................I I 第1章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2汽车传动轴的国内外研究现状 (2)1.3研究汽车万向传动轴的目的和意义 (3)1.3.1研究汽车万向传动轴的目的 (3)1.3.2研究汽车传动轴的意义 (3)1.4 万向传动轴的结构特点及基本要求 (4)1.5本课题研究的主要内容 (5)第2章汽车传动轴的结构方案分析与选择 (7)2.1汽车传动轴的结构方案概述 (7)2.1.1万向节与传动轴的结构型式 (7)2.1.2传动轴管、伸缩花键及中间支承结构型式 (7)2.1.3万向节类型 (10)2.2传动轴设计方案 (12)2.3本章小结 (13)第3章万向传动轴的设计 (14)3.1HGC1050汽车的主要技术参数 (14)3.2传动轴总成设计计算及校核 (15)3.2.1传动轴计算载荷的确定 (15)3.2.2传动轴轴管的选择及校核 (16)3.2.3中间支承的结构设计 (21)3.3十字轴总成的设计计算及校核 (24)3.3.1万向节的受力分析 (24)3.3.2十字轴万向节的设计及校核 (26)3.3.3十字轴滚针轴承的校核 (27)3.3.4万向节叉的设计及校核 (28)第4章传动轴总成建模与装配 (30)4.1 Pro/ENGINEER软件简介 (30)4.2利用Pro／ENGINEER软件进行三维实体建模 (31)4.2.1十字轴的创建 (31)4.2.2凸缘叉的创建 (31)4.2.3轴承差的创建 (32)4.2.4传动轴管的创建 (32)4.2.5带花键的传动轴管的创建 (33)第5章万向传动装置的有限元静力学分析 (34)5.1 ANSYS软件简介 (34)5.2Pro/E与ANSYS接口的创建 (34)5.3利用ANSYS对望向传动装置进行有限元受力分析 (36)5.3.1十字轴有限元受力分析 (36)5.3.2凸缘叉有限元受力分析 (40)5.3.3传动轴有限元受力分析 (41)5.4本章小结 (42)结论 (43)参考文献 (44)致谢 (45)附录：传动轴简介第1章绪论1.1 概述万向节传动用于在不同轴心的两轴间甚至在工作过程中相对位置不断变化的两轴间传递动力。

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 (7)3 万向传动轴运动分析 (10)4 万向传动轴设计 (11)4.1 传动载荷计算 (11)4.2 十字轴万向节设计 (12)4.3滚针轴承设计 (14)4.4传动轴初步设计 (15)4.5 花键轴设计 (16)4.6 万向节凸缘叉连接螺栓设计 (17)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 (19)5.1万向节凸缘叉作图方法及三维图 (19)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 (2625)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)1.1 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。