货车万向传动轴的设计.docx

摘要
万向传动轴在汽车上的使用是十分常见的。它是由传动轴、万向节、中间支承 构成的并且用在两根轴之间相对位置运动的时候。当汽车在行进过程中悬架在始终 的变形，这样就导致输入轴与输出轴轴线之间的相对位置在合理范围内始终变换， 所以我们一般使接用于 超重型汽车传动轴。

在汽车上，通常我们的目的是增加传动系的弯曲刚度和提高弯曲振动特性，再 加上对噪声有所要求的话，就一定要将传动轴划分成两部分即要在中部加上中间支 承。
我们所接触到的中间支承一般都是被装置车架横梁以及底架上的，人们用它来 减小传动轴及角度方向的相干误差的同时来尽可能改善人们驾驶汽车时汽车发动机 的振动以及汽车外观部件等变形所形成的位移。对于这种情况，行业里的中间支承 一般是由橡胶制成的，中间支承中的单列滚子轴承和弹性零件能够有效的改善振动 和噪声，为生活带来很大便利。但是像这些类似的弹性支承不太可以将轴向力传递 出去，其原因基本上是由于不平衡和偏心这样的误差所引起的传动轴承受径向力， 还有一部分原因是附加弯矩造成的，这样我们可以得到中间支承固有频率的公式可 以按如下计算
式中，为固有频率（Hz） ； CR为径向刚度（N/mm） ； m为质量（kg）。
图2-1中间支承
1-U形支架；2-注油嘴；3-轴承座；4-油封；5-球轴承；6-蜂窝型橡胶垫

图2-2变速器与驱动桥之间的万向传动装置
变速器、中间支承、万向传动装置以及驱动桥之间的位置关系上图已经给出, 两传动轴之间由中间支承、万向节等来连接。
一个好的万向传动轴一般按一下条件来完成设计：两个传动轴之间的夹角及其 位置一般保证在一定的范围内，因为这样设计才能确保提供相对牢靠的传递动力。 能够尽可能保证两传动轴的转速一样以及传动的同步性。确保由万向节传动造成的 振动噪音和附加载荷必须在一定的范围以内。除了以上的有关要求外，咱们还需要 考虑万向传动轴的传动效率是否能达到限定要求，使用寿命是否长，结构够不够简 易，制造方不方便以及维修难度如何。
本文选用的是中型货车的相关参数，,轴距设 计为3360mm,考虑将货车的传动轴做成空心轴这样就能够使传动轴得到相对较高 的强度以及刚度，这样设计尤其特有的优点，比如能够让降低制造成本并且得到质 量比较低的传动轴，这样设计的空心传动轴的临界转速得到的值相较于实心的话要 高的多。同样为了提高临界转速的方式是一般要在两轴间装中间支承，这样做的好 处不仅提高了临界转速而且充分考虑了共振以及整车相关总体布置的要求。
3万向节设计与强度校核


图3-1十字轴受力简图
因为本设计的研究对象是货车而且针对货车就需要选择十字轴式万向节，按照 行业内的经验总结我们能够知道十字轴式万向节有它特有的优点：结构相对简单、 传动效率高、制造成本较低。我们一般把滚动轴承安装在轴颈与万向节叉孔接触面 间，而滚动轴承是由滚针和套筒构成，这样做是为了进一步提高效率以及使用寿命 并且有效减少摩擦阻力从而提高十字轴式万向节的使用效率，最终有利于汽车整体 的行驶。
有的时候人们以这样一种方式即需要在十字轴颈和万向衬套孔之间安装由滚针 和套筒组成的滚针轴承，以减少传动损失，从而提高传动效率和使用寿命。本设计 选定外卡环式的轴向定位的滚动轴承，滚动轴承的优点是组成零件很少质量也很小、 结构相对简单、在工作过程中能够保证可靠的同时使整车更加平稳。除了对滚动轴 承的结构组成有设计要求外还有一些外部条件也要满足，比如用于滚动轴承上的润 滑油要有良好的润滑效果，同时密封质量的高低也会对滚动轴承以及十字轴式万向 轴的寿命、性能和使用情况产生较大的影响。在工作环境不理想的情况下，有时候 油封的质量也会对万向节的使用寿命产生较大影响从而影响整车的使用时间，我们 提出使用结构相对复杂一些的双刃口复合油封以保证十字轴式万向节在改善漏油程 度和提高防水以及防尘方面的优化。
接下来，我们要考虑如何把套筒给固定到万向节叉上面，这里就需要用到螺钉 和轴承盖了，值得注意的是务必保证是否用锁片将螺钉给锁紧了，人们研究该方法 的目的其实是为了防止轴承在离心力的作用下拥有甩出万向节的作用力。完成上述 操作后，可以确保当主动轴旋转时，其随动轴可以随主动轴旋转，当然有可能的话 它也可以围绕横轴中心向任意方向摆动。

通过查阅一些万向节设计和汽车设计相关的资料，充分考虑了研究对象是货车 又结合参考了其他汽车十字轴式万向节的设计参数给出了以下参数
表3T万向节参数选择
十字轴轴颈直径 d 1=2 5mm
十字轴油道孔直径 d2 =8mm