发布时间 : 星期一 文章重型货车万向传动装置设计更新完毕开始阅读
黑龙江工程学院本科生毕业设计
国内重型载货汽车生产企业与国外重型载货汽车生产企业技术交流、合资合作的加强及发展，以及国内重型载货汽车生产企业为适应市场竞争的需要，研发工作受到广泛重视，在汽车舒适性、安全性、动力性、经济性、可靠性和环保性等方面取得了一定进步。据统计，全国主要25家重卡车企的产能已经达到100万辆以上,在3-5年之后,预计国产重卡的产销量将膨胀达到150—200万辆,市场将饱和过剩，竞争将变得更加惨烈，届时将会有一半的重卡车企遭到淘汰。随着公路和铁路建设，现代物流业和节能减排工程以及民生工程的实施到位，必将为紧系国民经济建设的重卡产业带来新的发展机遇。无数的事实证明，如果我们没有自主创新的最终结果就是企业的发展强烈的依赖别人，落得极为被动的局面，因此我们应该清楚地认识到：在经济全球化的今天，技术并不能全球化，核心技术是买不来的，尤其像万向传动装置等技术，我们基本处于引进来照着搬的套路来的，在大量引进的同时，也失去了很多自主发展的机会,我国应掌握万向传动装置的核心技术，提高制造核心部件的能力，降低损耗，成本和投资风险。所以，必须把提高自主创新能力放在首位，加强我们的自己技术水平，努力做到最好。
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第2章 方案的选择
2.1万向传动装置基本组成的选择
选定CA1140重型货车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：4х2，后轮驱动。在汽车行驶过程中，由于发动机的振动及不平路面的冲击等因素引起弹性悬架系统的振动，使变速器的输出轴和驱动桥的输入轴相对位置经常变化，故两根轴不能刚性地连接，而必须采用一般由两个十字轴万向节和传动轴组成的万向传动装置。在变速器与驱动桥之间距离较远的情况下，应将传动轴分成两段，并用三个十字轴式刚性万向节连接起来，且在中间传动轴后端加装中间支承。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。根据给定的发动机功率、变速器最大传动动比、主速器传动动比计算出最大剪应力和弯曲应力，选取钢材的材料并查得其屈服极限，传动轴临界转速的校核。
图2.1传动装置的布置 2.2万向节类型的选择
对万向节类型及其结构进行分析，并结合CA1140技术要求选择合适的万向节类型。考虑到本毕业设计所针对的车型为重型货车，对其万向传动轴的设计应满足：制造加工容易、成本低，工作可靠承载能力强，使用寿命长，结构简单，调整维修方便等要求，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15°～20°，在连接角较小时大都使用这种万向节。本设计选用十字轴式刚性万向节，带中间支承的两段式传动轴。
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2.3十字轴式万向节结构方案分析
采用十字轴万向传动轴，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。
十字轴式万向节的基本构造，一般由一个十字轴、主动叉、从动叉、滚针轴承及其轴向定位件和橡胶密封件等组成。两个万向节叉上的孔分别松套在十字轴的两对轴颈上。为了减少磨擦损失，提高效率，在十字轴的轴颈处加装有由滚针和套筒组成的滚针轴承。重型汽车有时采取较粗的滚针并分成两段以提高其寿命，也有以滚柱代替滚针的结构。然后，将套筒固定在万向节叉上，以防止轴承在离心力作用下从万向节叉内脱出引起十字轴轴向窜动及避免摩擦发热，有的在十字轴轴端和轴承碗之间加装端面滚针轴承。这样，当主动轴转动时，从动轴既可随之转动，又可绕十字轴中心在任意方向摆动。目前，最常见的滚针轴承轴向定位方式有普通盖板式、弹性盖板式、外卡式、内卡式、瓦盖固定式和塑料环定位式等。
2.4十字轴万向节总成尺寸的确定与强度校核
1、十字轴
车辆行驶时，由于扭矩传递的方向一致，十字轴的受力方向也一致。久而久之，造成十字轴轴颈的单边磨损，随着时间的推移，十字轴受力的一面便会磨损加大，起槽，以致于松旷发响。可以采取将十字轴在相对于原先位置转动90°再使用，这样可以延长使用时间。在组装时应注意将有油嘴的一面朝向传动轴，万向节叉应在十字轴上转动自如，不应有卡滞现象，也不应出现有轴向的间隙。十字轴主要失效形式是轴颈根部断裂，所以设计时应保证该处有足够的抗弯强度。
2、十字轴滚针轴承
滚针轴承的结构分析：汽车万向节用滚针轴承的结构型式较多，但就滚针来说，主要有三种型式：锥头滚针、平头滚针及圆头滚针。为了防止在运输及安装过程中掉针，大多都采用锥头滚针。这种结构的轴承除滚针端头为圆锥形外，还多了一个挡针圈并且在外圈滚道与底道之间加工出基底凹槽，滚针圆锥头靠挡针圈及外圈基底凹槽挡住，从而避免了径向掉针。 3、连接螺栓
在发动机前置后驱动的汽车中，连接变速器与驱动桥之间的传动轴是靠万向节叉与驱动桥或变速器的法兰盘组成的联轴器来传递转矩的，由于螺栓联接工作时即承受剪切力又承受轴向力，所以需校核抗拉强度，抗剪强度和抗挤压强度。
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4、万向节叉
万向节叉与十字轴组成连接支承，在力F作用下产生支承反力，在与十字轴轴孔中心线成45?截面处，万向节叉承受弯曲和扭转载荷，应对其弯曲应力?w和扭应力?b进行校核。 5、连接花键
传动轴上的花键应有润滑及防尘措施，花键齿与键槽间隙不易过大，且应按对应标记装配，以免装错而破坏传动轴总成的动平衡。传动轴的伸缩花键一端不应靠近后驱动桥，应靠近中间支承或变速器，以减小其轴向阻力和摩擦。
2.5中间支承结构分析与设计
在长轴距汽车上，为了提高传动轴临界转速，避免共振以及考虑整车总体布置上的需要，常将传动轴分段。在乘用车中，有时为了提高传动系的弯曲刚度，改善传动系弯曲振动看特性，减小噪声，也将传动轴分成两段。当传动轴分段时，需加设中间支承。中间支承通常安装在车架横梁上或车身底架上，以补偿传动轴轴向和角度方向的安装误差，以及车辆在行驶过程中由于弹性支承的发动机的窜动和车架等变形所引起的位移。目前广泛采用的橡胶弹性中间支承，其结构中采用单列球轴承，橡胶弹性元件能吸收传动轴的振动，降低噪声。这种弹性中间支承不能传递轴向力，它主要承受传动轴因不平衡、偏心等因素引起的径向力，以及万向节上的附加弯矩所引起的径向力。在设计中间支承时，应合理选择橡胶弹性元件的径向刚度CR，固有频率f0对应的临界转速n?60f0 r/min尽可能低于传动轴的常用转速范围，以免共振，保证隔振效果好。许用临界转速为1000～2000r/min，对于乘用车，取下限。当中间支承的固有频率依此数据确定时，由于传动轴不平衡引起的共振转速1000～2000r/mim，而由于万向节上的附加弯矩引起的共振转速为500～1000r/min，这样就避免了中间支承与传动轴的共振。 2.6本章小结
通过本章方案的选择，能初步确定万向传动轴的方案及主要参数，选用开式两轴传动，根据万向节的类型选取适合本设计的万向节形式及连接方式，选用三个万向节十字轴式，同时也确定了万向节总成主要参数，最后分析传动过程的振动,确定中间支承的选择方案后选定支承方式，对总体的设计有了初步的方向和把握。
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