传动轴结构分析与设计.doc

传动轴构造剖析与设计(精)
传动轴构造剖析与设计(精)
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传动轴构造剖析与设计(精)
第五节传动轴构造剖析与设计
传动轴总成主要由传动轴及其两头焊接的花键轴和万向节传动轴构造剖析与设计(精)
传动轴构造剖析与设计(精)
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传动轴构造剖析与设计(精)
第五节传动轴构造剖析与设计
传动轴总成主要由传动轴及其两头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办理或喷涂尼龙层；有的则在花键槽中放入滚针、滚柱或
滚珠等转动元件，以转动摩擦代替滑动摩擦，提高传动效率。但这种构造较复杂，成本较高。
有时关于有严重冲击载荷的传动，还采用拥有弹性的传动轴。传动轴上的花键应有润滑及防
尘举措，花键齿与键槽空隙不宜过大，且应按对应标记装配，免得装错损坏传动轴总成的动
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。
在长度一准时，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靠近于其弯曲固有振动频次时，即出现共振现
象，致使振幅急剧增加而惹起传动轴折断时的转速。传动轴的临界转速为
nk

dc2
(4
—13)
LC2
式中，nk为传动轴的临界转速
(r／min)；LC为传动轴长度(mm)，即两万向节中心之间的
距离；dc和Dc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=nk／nmax=～，K=1．2用于精准动平衡、高精度的
伸缩花键及万向节空隙比较小时，nmax为传动轴的最高转速(r／min)。
由式(4—13)可知，在Dc和Lc相同时，实心轴比空心轴的临界转速低，且费材料。此外，
当传动轴长度超过1．5m时，为了提高nk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知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应知足
c
16DCTS
4
c]
(4
—14)
4
≤[τ
(DCdc)
式中，[τc]为许用扭转切应力，为
300MPa；其余符号同前。
关于传动轴上的花键轴，
往常以底径计算其扭转切应力
Th，许用切应力一般按安全系数
为2～3确定，即
h
16TS
(4
—15)
dh3
式中，dh为花键轴的花键内径。
当传动轴滑动花键采用矩形花键时，齿侧挤压应力为