辆工程专业论文汽车万向传动轴设计.doc

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1、2011届届 分 类 号 ： U463 单位代码 ：10452 本科专业职业生涯设计 规划人生方向规划人生方向 实现人生梦想实现人生梦想 汽车万向传动轴设计汽车万向传动轴设计 姓 名 学 号 年 级 20072007 级级 专 业 车辆工程车辆工程 系 （院） 工学院工学院 指导教师 2011 年 4 月 1 日 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 1 目录目录 第一部分第一部分2 2 规划人生方向规划人生方向 实现人生梦想实现人生梦想 2 2 前前 言言2 2 1 1 自我分析自我分析2 2 1.11.1 个性特征分析个性特征分析2 2 1.1.11.1.1 性格特征分析性格特征分析 2 2

2、 1.1.21.1.2 兴趣爱好分析兴趣爱好分析 3 3 1.21.2 个人能力分析个人能力分析3 3 1.2.11.2.1 能力优势能力优势3 3 1.2.21.2.2 能力弱势能力弱势3 3 1.31.3 价值观分析价值观分析3 3 1.3.11.3.1 人生价值观分析人生价值观分析3 3 1.3.21.3.2 职业价值观分析职业价值观分析4 4 2 2 环境分析环境分析4 4 2.12.1 家庭环境分析家庭环境分析4 4 2.22.2 学校环境分析学校环境分析4 4 2.32.3 社会环境分析社会环境分析5 5 2.42.4 临沂环境分析临沂环境分析5 5 3 3 毕业打算及具体计划毕业

3、打算及具体计划5 5 3.13.1 做一公务人员做一公务人员5 5 3.23.2 考研考研5 5 3.33.3 自主创业自主创业 5 5 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 2 4 4 具体各阶段规划具体各阶段规划6 6 4.14.1 20102010 年年20132013 年（短期目标）年（短期目标） 6 6 4.24.2 20142014 年年20192019 年（中期目标）年（中期目标） 6 6 4.34.3 20192019 年年退休退休 6 6 5 5 最后总结最后总结7 7 第二部分第二部分7 7 汽车万向传动轴设计汽车万向传动轴设计7 7 中中 文文 摘摘 要要 7 7 ABST

4、RATABSTRAT8 8 1 1 概论概论8 8 2 2 华利微型客车华利微型客车 TJ6350TJ6350 汽车原始数据及设计要求汽车原始数据及设计要求 9 9 3 3 万向传动轴的结构特点及基本要求万向传动轴的结构特点及基本要求 1010 4 4 万向传动轴结构方案的分析万向传动轴结构方案的分析1212 4.14.1 基本组成的选择基本组成的选择1212 4.24.2 万向传动轴的计算载荷万向传动轴的计算载荷1414 5 5 万向传动的运动和受力分析万向传动的运动和受力分析1414 5.15.1 单十字万向节传动单十字万向节传动1414 5.1.15.1.1 运动分析运动分析1414 5

5、.1.25.1.2 附加弯曲力偶矩的分析附加弯曲力偶矩的分析 1616 5.25.2 双十字轴万向节传动双十字轴万向节传动 1717 6 6 万向传动轴的选择万向传动轴的选择1919 6.16.1 传动轴管的选择传动轴管的选择1919 6.26.2 伸缩花键的选择伸缩花键的选择1919 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 3 7 7 传动轴的计算与强度校核传动轴的计算与强度校核1919 7.17.1 传动轴的临界转速传动轴的临界转速1919 7.27.2 传动轴计算转矩传动轴计算转矩2020 7.37.3 传动轴长度选择传动轴长度选择2020 7.47.4 传动轴管内外径确定传动轴管内外径确定

6、 2020 7.57.5 传动轴扭矩强度校核传动轴扭矩强度校核 2121 8 8 十字轴总成尺寸的确定与强度校核十字轴总成尺寸的确定与强度校核 2222 8.18.1 十字轴万向节尺寸的确定与强度校核十字轴万向节尺寸的确定与强度校核2323 8.28.2 传动轴的花键传动轴的花键2525 8.38.3 十字万向节的轴承十字万向节的轴承2626 9 9 结论结论2828 1010 展望展望2828 参考文献参考文献2929 谢谢 辞辞 3030 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 4 第一部分第一部分 规划人生方向规划人生方向 实现人生梦想实现人生梦想 前 言 职业生活是整个生活的重要组成部分，

7、作为一名即将离开学校走向社会的 大四生，马上就要面临人生中的一个重大转折由一个学生向一个职业者的 蜕变。 在当今社会就业压力大，就业形势极其严峻的情况下，对于我们这些稚气 未脱的学生来讲更是一个巨大的挑战，那么怎样才能为自己寻求一个合适的好 工作呢？这就需要我们提前为自己的人生规划一个前进的方向，不至于在茫茫 的社会大流中迷失了航向。因为一个可行的计划是成功的一半，有了计划就有 了努力的方向和前进的动力，只有这样我们才能脚踏实地地冲着自己的理想前 进，才能实现自己人生的梦想。 1 自我分析 1.1 个性特征分析 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 5 1.1.11.1.1 性格特征分析性格特征

8、分析 性格属内向偏外型，说话直爽，待人热情，乐于助人。 与人很容易相处，能迁就别人，而且为人真诚。 上进心很强，做事勤奋、认真，有很强的责任心。 吃苦耐劳，凡事都很有耐心，脾气相当好。 1.1.21.1.2 兴趣爱好分析兴趣爱好分析 喜欢看书：读书可以使我的知识不断地增长，使我学到很多经历者的经 验，使我懂得一些人生的道理。 喜欢音乐：音乐可以陶冶情操，喜欢舒缓优美的英文歌曲，同时可以帮 助英语的学习。 喜欢运动：运动可以使自己保持健康的身体，尤其喜欢台球，它可以培 养一种沉稳、运筹帷幄的个性。 喜欢制作：仅仅指制作些小东西，可以培养一种创新的能力。 1.2 个人能力分析 1.2.11.2.1

9、 能力优势能力优势 自小家庭并不富裕，所以有很强的吃苦能力和很强的适应力，相信这会 使我更容易适应社会这个大集体。 积极乐观，遇到困难总会向好的方面去想，相信一切困难都将被解决， 一直这么认为每次困难都是对我的恩赐，因为每次的困难都会让我懂得一个解 决问题的方法。 对朋友百分百的真诚，所以身边有很多真正的朋友，虽不善言谈，但一 旦跟我相处过就会感受到我的真诚。 不为小事斤斤计较，处处为别人着想。 心怀理想，有男生的野心，所以具有勇往直前的干劲，不害怕失败。 做事讲原则，在原则内的事情一定去做，原则外的事绝对不会做。 1.2.21.2.2 能力弱势能力弱势 不善于跟人交际，为人处事还不到位，有点

10、稚气未脱的孩子气。 处事易冲动，头脑一发热就会做一些冲动的事情。 不够机智，有时有点迂腐，很容易被他人利用。 对新事物的好奇心和探索欲望不强。 太容易轻信他人，对别人的话不假思索就认为是真实的。 1.3 价值观分析 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 6 1.3.11.3.1 人生价值观分析人生价值观分析 一直坚信凭自己的刻苦努力，一定会实现人生的理想，走向成功。除此之 外，我一直在追寻一种人生的意义，一直觉得这种追求自我成功的生活不是我 真正想要的，找不到这种生活真正的意义何在。 人这一生并不漫长，短短几十年而已。而这几十年，如果碌碌无为而过也 许会变得漫长遥远；如果奋力拼搏，为追寻所谓的功

11、成身就而过也未免太过乏 味平凡；对于我，一直在追寻一种意义，存在的意义，不是企业家的大起大落， 生活刺激，也不是普通小市民的简简单单，生活安稳。 我将一直继续去探寻自己人生的价值，一种有意义的价值 1.3.21.3.2 职业价值观分析职业价值观分析 喜欢一种自由自在的工作氛围，做些自己喜欢的感兴趣的工作，比如设计 方面的工作。当然即使是做了自己并不感兴趣的工作，我也会认真负责地去做 好，因为在其位谋其职嘛，况且我有那种对工作的责任心。 具体想从事的职业，有两类：管理（我绝不是为了现在教师的优厚待遇） 和设计师。 为什么当管理：因为适合，也有这个兴趣，同时觉得可以胜任。我觉得管 理是最神圣的职业

12、，必须要具备很强的责任心，对管理方面称号的负责，对员 工负责，甚至要对国家负责。我觉得自己够格，并一定能做好。 为什么当设计师:主要因为自己喜欢，很热爱这种工作。我觉得设计师需要 的是拿自己的灵魂去设计，必须有自己独特的风格，必须有一种狂热的感觉。 我觉得自己很想尝试去当这样一名灵魂的设计师。除此之外，我喜欢设计师那 种安静的工作氛围，一个人静静的思考空间。 2 环境分析 2.1 家庭环境分析 父母都是从贫苦生活一步一步走过来的，既不是什么名门大户，也不是什 么显赫世家，但经过父母的打拼已经成为一个幸福之家。 家庭十分和睦，父母都从事个体经营，哥妹现在也找到了一份很满意的行 业，所以对我而言，

13、没有太多来自家庭的压力。 2.2 学校环境分析 临沂大学是临沂唯一一所以本科教育为主、学科专业较为齐全、办学条件 优良的多科性普通本科院校。所以临沂市政府也相当重视对学校的建设。也许， 在全国，它并不是一所有如清华大学一样家喻户晓的名牌大学，但它却一天天 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 7 在迅速成长，相信在不久的将来会走进全国考生的视线。 现在正在进行临沂大学的建设，其教育资源、设施以及教师队伍也将不断 的壮大起来。而我们工学院更是在不断的成长，学校不惜重金为我们建设一流 的汽车实训实验室，聘请外教，老师更是不辞劳苦地为我们联系企业单位，增 强我们的动手能力，使我们不仅学到了书本上的理论

14、知识，更有工厂里的工人 们教给我们的实践动手能力，从而可以理论加实践，对知识更好地进行吸收和 消化。 2.3 社会环境分析 当今的中国，经济增长模式的改变、人口的增长以及经济全球化和中国入 世带来的压力使得就业成为日益严重的社会问题，就业压力也越来越大，对于 我们大学生来说同样面临着就业的严峻形势。 对于我们学车辆工程的所面临的社会形势，也是很严峻的。受全球性的金 融危机的影响，世界汽车工业受到了巨大的冲击，从北美的汽车巨头通用、福 特、克莱斯勒走向破产的边缘，到亚洲汽车业老大丰田汽车出现 71 年来的首次 亏损，全球汽车正面临着前所未有的剧烈震荡。 现在，虽然一切都正在复苏，但汽车行业已经受

15、到了不小的打击。 2.4 临沂环境分析 临沂是一个很有潜力的城市，最近几年的发展速度十分迅速，汽车行业也 是蓬勃兴旺，囊括汽车行业的各个领域，从小小的汽车美容、汽车维修小店到 大型的汽车城，时不时也来一场车展，虽不比北京、上海的大型车展来得抢眼， 但也是很受临沂市民所喜爱的。这就说明，随着社会发展，人们也开始关注并 开始重视汽车行业的发展了。这对于我们是个好消息。 3 毕业打算及具体计划 3.1 做一公务人员 努力中 3.2 考研 对考研不感兴趣，在读研的三年时间里，不仅是知识的积累，更要为三年 之后做好打算，不要大学毕业找不到好工作，研究生之后也没有太多改变。所 以在校期间也要与社会有所联系

16、，更要抓住锻炼的机会，尽早能够适应社会生 活。 读完研究生之后，选择的机会也就会更多，可以到相关公司去应聘，也可 以选择去高校任教，等等。自我感觉自己还是比较适合去高校任教，继续第一 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 8 个选择，只不过要到高校去当教师。 3.3 自主创业 我这人有野心，想做一番不一样的事情，闯出自己的一片天地之后再简简 单单地过生活。 因为爱玩，所以曾经想过毕业之后开一家集娱乐、健身和运动于一体的场 所。当然，一开始并不可能做到，可以从小做起。一件一件地来做，并积累资 金。 最初，先开一家小型的台球室，因为发现越来越多的人开始打台球，不管 是年青人还是中年人都喜欢这项运动，

17、甚至有些家庭是集体一起出去打。而自 己也爱好打台球，而且技术也还不错。这样既能满足自己的爱好，也能作为一 份事业去做，何乐而不为呢！如果生意好，就逐渐加大一些规模。 当资金积累的可以了，就可以再加一些内容了，比如乒乓球室、羽毛球室、 保龄球室等等。因为越来越多的人开始将金钱花在运动上，这是一种健康的消 费，将会被更多人所推崇。 除此，还可以增设健身房、茶餐厅、KTV，等等。 这条路可能会很艰辛，更可能面临失败，但凡事不去尝试，谁都不知道最 终结果是怎样的。如果趁着年轻不去闯，将来老了，想去闯也没那份精力了。 总之，有很多的选择，很多条路可以走，每一条路都不容易，不要去想着 走捷径。 4 具体各

18、阶段规划 4.1 2010 年2013 年（短期目标） 踏实工作，尽力做到最好，充分发挥出自己的才干，熟练专业技能争取 早日得到认可，进而向上攀登。 通过各种渠道，关注国家政策、新闻动态、行业信息、掌握行业动向， 便于作出及时的调整。 继续对所学知识进行巩固地学习，同时在实践中及时进行不足知识的补 充。 加强人际沟通，建立良好的人际关系，在同事中树立一个友善的形象， 以便自己在以后的升职过程中，得到更多同事的支持。 4.2 2014 年2019 年（中期目标） 在原来的基础之上，进一步扩展自己的专业理论知识以及实践经验，提 高自己的综合素质，掌握多方面、多行业知识并多渠道了解国家政策以及行业

19、临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 9 发展方向。 在工作和生活中，多与自己的同事进行沟通并尽力为他们提供帮助，达 到相互理解、彼此信任。 生活中多与自己的家人进行心灵的沟通，注重工作与家庭的关系，保证 家庭和睦，特殊情况下还需要他们的支持，为自己提供动力。因为家庭生活也 是自己人生不可缺少的部分。 4.3 2019 年退休 为自己来之不易的成就，继续踏实努力的工作。 退休之后，开一家小小的饭店，看夕阳西下，看花开花落。回首往事，感 概万千。 5 最后总结 在职业生涯的道路上，难免会有这样那样的不顺心、不如意，因为人生本 来就是这样的，充满了未知。假如人生道路上缺少这样那样的不顺心、不如意，

20、那么，我们的人生将是多么平淡无奇，然而面对这些，我们不能一味地妥协， 我们应该正视它，掌握主动权，并且明确自己的方向，只有这样，自己才不会 在人生沼泽中愈陷愈深。 人生也不能完全按着自己的规划进行，计划不如变化快，要用发展的眼光看 待问题。 最后，愿每一个人的人生都称心如意。 第二部分第二部分 汽车万向传动轴设计汽车万向传动轴设计 中 文 摘 要 万向传动装置在汽车上有很多应用，结构也稍有不同，但其功用都是一样 的，即在轴线相交且相互位置经常发生变化的两转轴之间传递动力。与其它的 齿轮传动、带传动、链传动机构相比，万向节传动机构有着独特的、其它机构 不能代替的优点，当需要将一根轴上的扭矩或传动

21、以较大的轴间夹角传到相距 较远、且角度可能变化的另一根轴时，往往只能选择万向节传动机构来实现。 其作用在航空航天、机床、机械、尤其是汽车领域非常重要。随着汽车工业 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 10 100 多年的发展历史，万向传动轴的设计形式也得到了很快的发展。 关键词：万向节,传动轴，强度，轴承，校核， ABSTRAT Universal transmission device in cars have many applications, the structure also slightly different, but its function is the same, nam

22、ely, the axis intersection and mutual position often changes between the two power axis passed. And other gear transmission, compared with transmission, chain institutions, universal has a unique drive mechanism, other agencies cannot replace advantages, when need to plug a shaft torque or transmiss

23、ion with the larger axial Angle reached between far apart, and another Angle may change when the shaft, often can only choose gimbal transmission mechanism to realize. Its role in aerospace, machine tool, machinery, especially the automobile field is very important. Along with the development of aut

24、omobile 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 11 industry more than 100 years history, the universal shafts design forms to also get fast development. Key words: Universal joint, Transmission shaft, Strength, Bearing, Check 1 概论 万向传动轴由万向节和传动轴组成，有时还加装中间支承。它主要用来在 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)保证所连接的两轴

25、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。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。 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 12 3)传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等。万向传 动轴在汽车上应用比较广泛。在发动机前置后轮或全轮驱动的汽车上，由于弹 性 悬架的变形，变速器或分动器输出轴与驱动桥输入轴的轴线相对位置经常 变化，所以普遍采用十字轴万向传动轴。在转向驱动桥中，内、外半轴之间的 夹角随行驶需要而变，这时多采用等速万向传动轴。当后驱动桥为独立悬架时， 也必须采用万向传动轴。万向节按扭转方向是否有明显的弹性，可分为刚

26、性万 向节和挠性万向节。刚性万向节是靠零件的铰链式连接传递动力的，可分成不 等速万向节(如十字轴式)、准等速万向节(如双联式、凸块式、三销轴式等)和等 速万向节(如球叉式、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。 不等速万向节是指万向节连接的两轴夹角大于零时， 输出轴和输入轴之间 以变化的瞬时角速度比传递运动，但平均角速度比为 1 的万向节。准等速万向 节是指在设计角度下工作时以等于 1 的瞬时角速度比传递运动，而在其它角度 下工作时瞬时角速度比近似等于 1 的万向节。输出轴和输入轴以等于 1 的瞬时 角速度比传递运动的万向节，称之为等速万向节。 2 华利微型客车 T

27、J6350 汽车原始数据及设计要求 原始数据： 表 2-1 主要参数 Tab.2.1 The main parameter 额定载荷 （kg） 最大总质量 （kg） 最高车速 （km/h） 最大扭矩 N 额定功率 kw/(r/min) 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 13 m/(r/min) 630 1450 100 59/350029.4/5500 TJ6350 微型货车的一些初定基本参数： 汽车的总长：3200mm 总宽：1400mm 总高；1700mm 货箱的内部尺寸：长 1900mm 宽 1350mm 高 250mm 轴距：1800mm 轮距：前轮 1200mm 后轮 1180mm

28、 整车整备质量：820kg 前轴 451kg（55%） 后轴 369kg（45%） 最大总质量：前轴 580kg（40%） 后轴 870kg（60%） 设计要求： 设计微型货车的万向传动装置，进行万向传动的运动和受力分析，确 定万向传动装置的基本组件的尺寸，进行弯、扭矩的强度校核，画图。 3 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、传动轴和中间支撑组成。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。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。一般万向节由十字轴、十字轴承、

29、 凸缘叉及轴向定位件和橡胶密封件等组成。 传动轴是一个高转速、少支承的旋转体，因断改变的两根轴间传递转矩和 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 14 旋转运动。重型载货汽车根据驱动形式的不同选择不同型式的传动轴。一般来 讲 42 驱动形式的汽车仅有一根主传动轴。64 驱动形式的汽车有中间传动 轴、主传动轴和中、后桥传动轴。66 驱动形式的汽车不仅有中间传动轴、主 传动轴和中、后桥传动轴，而且还有前桥驱动传动轴。在长轴距车辆的中间传 动轴一般设有传动轴中间支承它是由支承架、轴承和橡胶支承组成。其广泛 应用在汽车上，如下图 传动轴是由轴管、伸缩套和万向此它的动平衡是至关重要的。一般传动轴 在出厂前

30、都要进行动平衡试验，并在平衡机上进行了调整。因此，一组传动轴 是配套出厂的，在使用中就应特别注意。其基本结构如下图： 图 3-1 万向传动装置的工作原理及功用 Fig.2.1 The work theory and function of Universal drive shaft 图 3-2 变速器与驱动桥之间的万向传动装置 Fig.2.1 Universal drive shaft of Transmission and Drive bridge 基本要求： 1.保证所连接的两根轴的夹角及相对位置在一定范围内变动时，能可靠而稳 定地传递动力。 2.保证传动尽可能同步，所连接两轴尽可能等速运

31、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，在使用 车速范围内不应产生共振现象。 4.传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等。 另，万向传动装置有极其广泛的应用，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；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端距离，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轨迹变化而 改变方向，这时

32、多采用等速万向传动轴。如下图 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 15 图 3-3 万向节在汽车上的各种应用 Fig.3.3 All kinds of apply of Cardan in cars 4 万向传动轴结构方案的分析 4.14.1 基本组成的选择基本组成的选择 通过参考我国微型货车的基本设计参数，选定 TJ6350 微型货车为前置后 驱的布置形式，平头驾驶室。因其用途一般，则轴数根据其特点确定为两轴， 驱动形式：42，后轮驱动。此种布置的优点有：1.容易发现发动机的故障， 维修方便；离合器、变速器等操作机构简单，容易布置；货厢地板低平；2.汽 车总长和轴距尺寸短；最小转弯直径小；机

33、动性能良好；不需要发动机罩和翼 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 16 子板，加上总长缩短等因素的影响，汽车整备质量减小；驾驶员的视野得到明 显改善；采用翻转式驾驶室是能改善发动机及其附件的接近性；汽车面积利用 率高。 由于 TJ6350 微型货车的轴距不算太长，根据初选为 1800mm，且载重量 不超过 2t，所以不选中间支撑，只选用一根主传动轴，设计此发动机形式为前 置后驱，由于悬架不断变形，变速器或分动器输出轴轴线之间的相对位置经常 变化,根据货车的总体布置要求，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，所以采用十字 轴万向传动轴

34、，为了避免运动干涉,在传动轴中设有由滑动叉和花键轴组成的伸 缩节,以实现传动轴长度的变化。空心传动轴具有较小的质量，能传递较大的转 矩，比实心传动轴具有更高的临界转速，所以此传动轴管采用空心传动轴。 在普通汽车传动装置中，因十字轴式刚性万向节结构简单、传动可靠等优 点而得到了广泛应用。十字轴式刚性万向节结构简单、强度高、耐久性好，生 产性高，生产成本较低，且传动可靠，效率较高，目前允许两传动轴之间的交 角一般为 1520，在连接角较小时大都使用这种万向节。 十字轴式刚性万向节结构如图 图 4-1 十字轴式刚性万向节 Fig.4.1 The cardan of universal joint p

35、in 在 TJ6350 微型货车设计中，选定为十字轴式万向传动装置，即采用单节 式万向传动轴，其两端用普通万向节分别与变速器和驱动桥连接。装配时，要 满足： 1. 传动轴两端的万向节叉在同一平面内 ； 2. 输入轴、输出轴与传 动轴的夹角相等，即=。 12 如下图 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 17 图 4-2 输入轴与输出轴的夹角 Fig.4.2 The included angle of input axle and export axle 保证满载时，实现等速传动。 综上可确定，TJ6350 微型 FR 货车的万向传动装置设计为：两个十字轴 式万向节和一个传动轴。此时的传动轴不分段

36、，无需加中间支撑。 4.24.2 万向传动轴的计算载荷万向传动轴的计算载荷 该设计万向传动装置用于变速器与驱动桥之间，则按发动机最大转矩和 1 挡传动比来确定，即： 1= 1 （4.1） 其中： 为发动机的最大转矩 59NM n 为驱动桥的数目 n=1 为变速器 1 挡传动比 =3.996（由变速器设计知） 11 为发动机到万向传动轴的传动效率 =90% K 为液力变矩器的变矩系数 k=1 为猛接离合器所产生的动载系数 即，对于性能系数 = 1 的汽车（一般货车、矿用汽车和越野车） = 0 代入数据，计算得 =212 Nm 1 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 18 5 万向传动的运动和受力

37、分析 5.15.1 单十字万向节传动单十字万向节传动 5.1.15.1.1 运动分析运动分析 如下图 5-1 所示，设主动叉由初始位置转过角，从动叉相应转过角， 12 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 19 图 5-1 万向节的运动分析 Fig.5.1 The motion analysis of cardan 1-主动叉 2-从动叉 3-十字轴 由机械原理分析可以得出如下关系式 = (5.1) tan 1tan 2cos 当十字轴万向节的主动轴与从动轴存在一定夹角 时，主动轴角速度与 1 从动轴的角速度之间存在如下的关系 2 2 1 = cos 1 （sin ）2（cos 1）2 (5.2

38、) 由于是周期为 2 的周期函数，所以也为同周期函数。当 cos 1 2 1 为0、 、时，达到最大值且为；当为、 1 2 22 1 cos 1 2 时，有最小值且为。因此，主动轴以等角速度转 3 2 221cos 动时，从动轴时快时慢，即为普通十字轴万向节传动的不等速性。 十字轴万向节传动的不等速性可用转速不均匀系数 k 来表示 k = 2 2 1 = sin tan (5.3) 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 20 如不计万向节的摩擦损失，主动轴转矩和从动轴转矩与各自相应的角速度 有关系式 = 因此可得 1122 = 2 1 （sin ）2（cos 1）2 cos 1 (5.4) 5.

39、1.25.1.2 附加弯曲力偶矩的分析附加弯曲力偶矩的分析 具有夹角 的十字轴万向节，仅在主动轴驱动转矩和从动轴反作用下是不 能平衡的。从万向节叉与十字轴之间的约束关系分析可知，主动叉对十字轴的 作用力偶矩，除主动轴驱动转矩之外，还有作用在主动叉平面的弯曲力偶矩 1 。同理，从动叉对十字轴也作用有从动轴反转矩和作用在从动叉平面的弯 12 曲力偶矩。在这四个力矩作用下，使十字轴万向节得以平衡。 2 当主动叉处于 0 和 位置时，由于作用在十字轴平面，必为零；而的 112 作用平面与十字轴不共平面，必有存在，且矢量垂直于矢量;合矢量+ 2222 指向十字轴平面的法线方向，与大小相等、方向相反。这样

40、，从动叉上的 21 附加弯矩 = 。 21sin 当主动叉处于和位置时，同理可知=0,主动叉上的附加弯矩 2 3 2 2 。 1= 1tan 分析可知，附加弯矩的大小是在零与上述两最大值之间变化，其变化周期为 ， 即每一圈变化两次。附加弯矩可引起与万向节相连零部件的弯曲振动，可在万 向节主、从动轴支承上引起周期性变化的径向载荷，从而激起支承处的振动。 因此，为了控制附加弯矩，应避免两轴之间的夹角过大。 （位置如下图示 5-2 5-3） 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 21 图 5-2 十字万向节的力偶矩(主动叉处于 0 和 位置) Fig.5.2 The moment of The cro

41、ss cardan 图 5-3 十字万向节的力偶矩(主动叉处于和位置) 2 3 2 Fig.5.2 The moment of The cross cardan 5.25.2 双十字轴万向节传动双十字轴万向节传动 当输入轴与输出轴之间存在夹角 时，单个十字轴万向节的输出轴相对于 输入轴时不等速旋转的。为了使处于同一平面的输出轴与输入轴等速旋转，可 采用双万向节传动，但必须保证同传动轴相连的两万向节应布置在同一平面内， 且使两万向节夹角与相等。 12 当输入轴与输出轴平行时见图 4-4，直接连接传动轴的两万向节叉所 () 受的附加弯矩，使传动轴发生如图 4-4中双点划线所示的弹性弯曲，从而引 (

42、) 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 22 起传动轴的弯曲振动。 当输入轴与输出轴相对时见图 4-4，传动轴两端万向节叉上所受的附 () 加弯矩方向相同，不能彼此平衡，传动轴发生如图 4-4所示中双点划线所示 () 的弹性弯曲 图 5-4 附加弯矩对传动轴的作用 Fig.5.4 The effect of The additional bending moment to drive axle 输入轴与输出轴平行； 输入轴与输出轴相交； ()() 传动轴发生弹性弯曲； 相交时传动轴发生弹性弯曲 ()() 附表 表 5-1 十字轴万向节的 允许范围 Tab.4.1 The limits of T

43、he cross cardan 万向节安装位置或相联两总成夹角不大于 离合器与变速器；变速器与分动器（相联总成均装在车架 上） 1 3 一般汽车 6 汽车满载 静止时 越野汽车 12 一般汽车 15 20 驱动桥 传动轴 行驶中 极限夹角 短轴距越野汽车 30 6 万向传动轴的选择 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 23 6.16.1 传动轴管的选择传动轴管的选择 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，花键套与花键轴有足够的配合长度；而在长 度处于最小时，两者不顶死。传动轴夹角大小会影响万向节十字轴和滚针轴承 的寿命、万向传动效率和

44、十字轴的不均匀性。变化范围为 3。 传动轴经常处于高速旋转状态下，所以轴的材料查机械零件手册选取 40CrNi，适用于很重要的轴，具有较高的扭转强度。 传动轴管由低碳钢板制壁厚均匀、壁薄（1.53.0mm） 、管径较大、易质量 平衡、扭转强度高、弯曲刚度高、适用高速旋转的电焊钢管制成。 6.26.2 伸缩花键的选择伸缩花键的选择 选择矩形花键，用于补偿由于汽车行驶时传动轴两端万向节之间的长度变 化。为减小阻力及磨损，对花键齿磷化处理或喷涂尼龙，外层设有防尘罩，间 隙小一些，以免引起传动轴的震动。花键齿与键槽按对应标记装配，以保持传 动轴总成的动平衡。动平衡的不平衡度由电焊在轴管外的平衡片补偿。

45、装车时 传动轴的伸缩花键一端应靠近变速器，减小其轴向阻力和磨损。其结构图如下: 图 5-1 万向传动轴花键轴结构简图 Fig.5.1 Universal drive shaft-The structure fig of bloom bond 1-盖子；2-盖板；3-盖垫；4-万向节叉；5-加油嘴；6-伸缩套； 7-滑动花键槽；8-油封；9-油封盖；10-传动轴管 7 传动轴的计算与强度校核 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 24 7.17.1 传动轴的临界转速传动轴的临界转速 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

46、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 TJ6350 微型货车无超速挡，最高档即直接挡) 即 = = 5500 r/min （7.1） （为发动机转速） 安全系数 k k = = 1.2 （7.2） = 1.2 = 6600 7.27.2 传动轴计算转矩传动轴计算转矩 = = 593.99690% 11 103 （7.3） = 212187 N 7.37.3 传动轴长度选择传动轴长度选择 根据轴距 1800mm,初选传动轴支承长度为（12503

47、.6）mm，花键轴长 CL 度应小于支承长度，满足万向节与传动轴的间隙要求，取花键轴长度为（1100 2.5）mm 7.47.4 传动轴管内外径确定传动轴管内外径确定 =1.2 = 6600 108 2+ 2 2 （7.4） 临沂大学工学院本科专业职业生涯设计 25 得 = = 7385.3 2+ 2 （6600 1250 2 1.2 108 ）2 （7.5） 又 1.5 mm 3 mm 2 根据电焊钢管外径 60 95mm 的标准资料（从冶金部标准 YB24263 中选取） 初选 = 63.5 mm ，则 = = 58 mm （7.6） 7385.3 2 其中 为传动轴长度(mm)，即两万向节中心的距离 和分别为传动轴轴管的外、内径(mm) 7.57.5