例子汽车万向传动轴设计

目录传动轴与十字轴万向节设计1.1结构方案选择 (02)1.2计算传动轴载荷 (03)1.3传动轴强度校核 (04)1.4十字轴万向节设计 (04)1.5传动轴转速校核及安全系数 (07)1.6参考文献 (09)1.传动轴与十字轴万向节设计要求1.1万向传动轴总体概述万向传动轴是汽车传动系的重要组成部件之一。

传动轴选用与设计的合理与否直接影响传动系的传动性能。

选用、设计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负荷，可能导致传动系不能正常运转..。

传动轴是将发动机输出的转知经分动器传递给前驱和后驱的传动机构，转速达3000~7000r/min,振动是传动轴总成设计需考虑的首要问题。

尽管采取涂层技术来减小滑移阻力，但产生的滑移阻力仍为等速万向节的10~40倍，而滑移阻力将产生振动。

为选型设计提供依据，传动轴分为CJ+CJ型、BJ+BJ型（靠花键产生滑移)BJ+DOJ型、BJ+TJ型、BJ+LJ型5种类型。

传动布置型式的选择万向节传动轴是汽车传动系的重要组成部件之一。

传动轴选用与设计布置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。

车辆的万向节传动，主要应用于非同心轴间和工作中相对位置不断改变的两轴之间的动力传递。

装在变速器输出轴与前后驱动桥之间。

变速器的动力输出轴和驱动桥的动力输入轴不在一个平面内。

有的装载机在车桥与车架间装有稳定油缸、铰接式装载机在转向时均会使变速箱与驱动桥之间的相对位置和它们的输出、输出入轴之间的夹角不断发生变化。

这时常采用一根或多根传动轴、两个或多个十字轴万向节的传动[7]。

图2.1为用于汽车变速箱与驱动桥之间的不同万向传动方案。

（a）单轴双万向节式（b）两轴三万向节式图2.1 汽车的万向传动方案[7]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：用于变速器与驱动桥之间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 fη/nT ss1= G2 m’2φr r/ i0i mηm发动机最大转矩T emax=235.3Nm驱动桥数n=1，发动机到万向传动轴之间的传动效率η=0.85，液力变矩器变矩系数k={(k0 -1）/2}+1=1.6满载状态下一个驱动桥上的静载荷G2=65%m a g=0.65*950*9.8=6051.5N，发动机最大加速度的后轴转移系数m’2=1.2，轮胎与路面间的附着系数φ=0.85，车轮滚动半径r r=0.35主减速器从动齿轮到车轮之间传动比i m=1,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=0.9*0.85=0.765，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=2，主减速比i0=3.98所以：T se1=k d T emax ki1i fη/n=198.315.26.13.2352⨯⨯⨯⨯⨯=7491.952NT ss1= G2 m’2φr r/ i0i mηm=765.0198.335 .085.02.15.6051⨯⨯⨯⨯⨯=709.556N ∵T1=min{ T se1, T ss1} ∴T1= T ss1=709.556N1.3 传动轴强度校核按扭转强度条件τT=T/W T≈9550000Pn0.2D c3(1-(d c/D c)4)≤[τT]式中，τT为扭转切应力，取轴的转速n=4000r/min，轴传递的功率P=65kw，D c=60mm，d c=81mm分别为传动轴的外内直径，根据机械设计表15-3得[τT]为15-25 Mpa∴τT =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯4360521602.04000659550000=8.242 Mpa<[τT ] 故传动轴的强度符合要求1.4 十字轴万向节设计万向节类型的选择对万向节类型及其结构进行分析，并结合技术要求选择合适的万向节类型。

压力铸造
利用高压将金属液注入模具， 适用于小型零件。
离心铸造
利用离心力进行铸造，适用于 管状和套筒类零件。
锻造工艺
自由锻造
通过锤击或压力机对金属坯料 进行塑性变形，得到所需形状
的零件。
模锻
在模具中通过压力或冲击力使 金属坯料变形，适用于批量生 产。
辗环工艺
通过辗压机对环形坯料进行连 续塑性变形，得到环形零件。
根据动态特性分析结果，对万向 传动轴的结构和材料进行优化设 计，提高其动态性能。
减振降噪
采用有效的减振降噪措施，减小 万向传动轴在工作过程中产生的 振动和噪声，提高整车的舒适性。
04
万向传动轴的制造工艺
铸造工艺
01
02
03
04
砂型铸造
利用砂型模具进行铸造，适用 于大批量生产。
熔模铸造
通过熔模制作精密铸造，适用 于高精度零件。
定期润滑
根据需要定期对万向传动 轴进行润滑，以保证其正 常运转。
定期检查与保养
检查外观
定期检查万向传动轴的外观，查 看是否有裂纹、磨损等现象。
检查紧固件
确保万向传动轴的紧固件（如螺栓、 螺母等）紧固，无松动现象。
检查润滑情况
定期检查万向传动轴的润滑情况， 确保润滑良好。
常见故障及排除方法
传动轴异响
03
万向传动轴的优化设计
轻量化设计
轻量化设计
在满足强度和刚度要求的前提下，通过优化材料、结构、工艺等方式 降低万向传动轴的质量，从而提高整车的燃油经济性和动力性。
材料选择
选用高强度轻质材料，如铝合金、钛合金等，以减小万向传动轴的质 量。
结构优化
采用先进的有限元分析方法对万向传动轴的结构进行优化设计，去除 冗余部分，减小体积和重量。

3．课程设计成果形式及要求〔课程设计说明书、图纸、实物样品等〕：
1）课程设计说明书一份
2）装配图
3）相关零件图
4．主要参考文献篇数及书写要求：
主要参考资料：
（1）《汽车工程手册》编辑委员会.汽车工程手册.北京：人民交通出版社，2001
（2）《汽车设计》王望予主编.北京：机械工业出版社，2004
（3）《机械设计手册》成大先主编.北京:化学工业出版社,2002
1傅承义，陈运泰，祁贵中.地球物理学基础.北京：科学出版社，1985
5．工作计划及进度：
2020年12月28日～2020年12月29日：查阅相关资料，明确设计任务及要求；
2020年12月30日～2021年1月3日：按任务书要求，选型、计算、分析和绘图；
2021年1月4日～2021年1月6日：整理并撰写课程设计说明书，
2021年1月7日～2021年1月8日：进行课程设计答辩。
系主任审查意见：
签字：
2020年12月25日
（4）《汽车设计课程设计指导书》王丰元主编.北京:中国电力出版社,2009
（5）《汽车设计课程设计指导书》王国权主编.北京:机械工业出版社,2010
（6）《汽车底盘设计》王雪峰主编.北京:清华大学出版社,2010
（7）《汽车理论》余志生主编.北京:机械工业出版社,2009
要求查阅的参考文献不得少于三篇，要求按国标GB7714—87《文后参考文献著录规则》书写，例：
本课程设计是车辆工程专业本科生进行一次综合性较强的实践环节，能更好的检验车辆相关课程的学习效果，让学生更深入掌握所学内容，树立正确的工程设计思想，能正确、熟练的使用、查找相关手册、图册、标准、规范和相关技术资料，提高结构设计的能力，为日后做好毕业设计，走上工作岗位进行一次综合训练和准备。

根据实际需求我们选择单级主
减速器。 差速器的选择
汽车左右车轮行驶的路程往往存在差别，为了适应这一特点，在驱动 桥的左右车轮之间都装有差速器。大多数汽车都是采用普通锥齿轮式差速 器，差速器的外壳安装在主减速器的从动齿轮上，所以差速器齿轮参数的 选择应该与主减速器的协调。差速器通常按其工作特性分为齿轮式差速器 和防滑差速器两大类。
着小节距、高转速、多品种方向发展，而汽车发动机用滚子链、套筒链、齿
形链三种结构型式的应用领域将在“竞争”和“合作”当中不断发展、互相
补充。新型的多功能张紧器、导向器及其附件的耐磨材料也将不断升级换代。
2.先进制造技术：为满足主机厂对汽车链产品越来越高的可靠性要求，汽车
链产品将不断地采用先进的设计技术、制造技术、装配技术、表面处理技术、
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变速器设计
变速器是能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置。又称变 速箱。汽车变速器多为机械式变速箱，它主要应用了齿轮传动的降速原理。 简单的说，变速箱内有多组传动比不同的齿轮副，而汽车行驶时的换档行为， 也就是通过操纵机构使变速箱内不同的齿轮副工作。如在低速时，让传动比 大的齿轮副工作，而在高速时，让传动比小的齿轮副工作。
任务与背景分析
由于汽车的传动系统的组成有离合器、变速器、万向节、驱动桥、差速 器、半轴、主减速器以及传动轴等等零部件。它的布置方案又分为机械式传 动系统的布置方案和液力式传动系统的布置方案。这两个方案又各自分成不 同的小的方案，每个小的方案也有自己不同的零件选择标标准和不同的布置 方案方法。离合器处于传动系的首端，用来切断和实现对传动系的动力传递， 以保证：在起步时将发动机与传动系平顺地结合，使汽车能平稳起步；在换 挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中齿轮之间的冲击，便于换挡；在 工作中受到大的动载荷时保护传动系，防止其受过大的载荷。