奇瑞汽车有限公司
乘研三院底盘部设计指南
编制：梁晋
审核：吕波涛
批准：冯贺平
目录
§1 概述 (2)
§1.1万向节和传动轴综述 (2)
§1.2万向节的类型及适用范围 (2)
§1.3万向节结构及工作原理 (2)
§2 设计构想 (8)
§2.1设计原则和开发流程 (8)
§2.2 基本的设计参数制定 (9)
§2.3 台架试验 (25)
§3 材料及加工 (26)
§4 图纸模式 (27)
§4.1 尺寸公差 (27)
§4.1 文字说明 (27)
§1 概述
§1.1万向节和传动轴综述
汽车上的万向节传动常由万向节和传动轴组成，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动力。万向节传动应保证所连接两轴的相对位置在预计范围内变化时，能可靠的传递动力；保证所连接两轴尽可能同步（等转速）运转；允许相邻两轴存在一定的角度；允许存在一定轴向的移动。
§1.2万向节的类型及适用范围
万向节按其在扭转方向上是否由明显的弹性可分为刚性万向节和挠性万向节。刚性万向节又可分为不等速万向节（常用的十字轴式），准等速万向节（双联式、三销轴式等）和等速万向节（球叉式、球笼式等）。等速万向节，其英文名称为Constant Velocity Universal Joint，简称等速节（CVJ）。
CVJ的分类如下（德国分类）:
Fixed Joint(固定端万向节)——AC：椭圆截面滚道
——RF: 圆形截面滚道
——UF：尖拱形截面滚道
Plunging Joint(移动端万向节)——DOJ：双偏置式万向节
——GI: 三球销式万向节
——VLJ：斜滚道球笼万向节
以上是乘用车常用等速节的英文及德文缩写，对应着不同的结构与性能，这在下边的章节中会提到。
在发动机前置后轮驱动（或全轮驱动）的汽车上，由于工作时悬架变形，驱动桥主减速器输入轴与变速器（或分动器）输出轴间经常有相对运动，因此普遍采用万向节传动。在转向驱动桥中，由于驱动轮又是转向轮，左右半轴间的夹角随行驶需要而不断变化，这时多采用球叉式和球笼式等速万向节传动。当后驱动桥为独立悬架结构时，也必须采用万向节传动。万向传动装置除用于汽车的传动系外，还可用于动力输出装置和转向操纵机构。因为轿车普遍采用等速万向节，所以本设计指南重点介绍等速节驱动轴。
§1.3万向节结构及工作原理
§1.3.1万向节结构
§1.3.1.1十字轴式刚性万向节,如下图所示：
§1.3.1.2固定端球笼式等速万向节,如下图所示（AC/RF/UF仅钢球滚道截面形状不同）：
§1.3.1.3移动端球笼式等速万向节（DOJ）,如下图所示：
§1.3.1.4移动端球笼式等速万向节（GI）,如下图所示：
§1.3.1.5移动端球笼式等速万向节（VL）：
§1.3.1.6等速驱动轴结构
上图所示为常见的轿车等速驱动轴结构，包括固定端万向节与移动端万向节及中间花键轴杆，万向节由防尘罩进行密封，内部充入润滑油脂，防尘罩通过卡箍联接固定到万向节与轴杆上，轴杆上装有阻尼减震圈，其作用是在工作中衰减轴杆的振动，从而降低噪声，这个效果也可以通过将轴杆制成空心来实现。驱动轴两侧的花键与轮毂和差速器分别配合联接。传动系的动力经过移动节、轴杆传递到固定节，移动节具有可轴向伸缩的功能，但允许的轴间角度较小；固定节不可以轴向伸缩，但具有较大的轴间角度,以适应转向要求。
§1.3.2等速驱动轴的安装方法
以奇瑞公司S12+1.3L 车型为例，如下所示：
固定节
防尘罩
卡箍
阻尼减震圈
防尘罩
移动节
差速弹簧圈
花键
螺纹
花键
轴杆
1
将左等速节驱动轴总成2的内球笼花键插入变速箱输出端。依靠弹性挡圈涨开与变
速箱限位固定。如图A所示。
将左等速节驱动轴总成2的外球笼花键插入左前转向节带盘式制动器总成3的前轮毂的花键槽中，如图B所示，通过驱动轴锁紧螺母4将驱动轴总成与前轮毂相连，螺母锁紧力矩270±10N2m。
使用工具对准驱动轴外球笼槽口处将驱动轴锁紧螺母4外缘砸入最终锁紧。
安装过程中注意对防尘罩的保护，避免被尖锐外物划伤。右等速节驱动轴总成1的安装同左等速节驱动轴总成2的装配方式。
§1.3.3万向节的工作原理
§1.3.3.1十字轴万向节的工作原理
差速弹簧圈
3
4
A 变速箱端连接示意图
B 前轮毂端连接示意图
传统型式的万向节，主动轴（即动力输入轴）与从动轴（即动力输出轴）之间通过十字形的关节联接，可以传递不同角度方向上的回转运动。其数学模型如下图所示，输入轴＝ａ轴在A 平面上作旋转运动。输出轴＝ｂ轴在B 平面上作旋转运动。a 轴和b 轴在同一条直线上时，a 轴和b 轴的转速相同。a 轴和b 轴之间有一定的角度旋转时，当ａ轴从V 旋转到W 位置（转角为45°）时，b 轴从 V ′旋转到W ′位置（转角大于45°）。当ａ轴从W 继续旋转到X 位置（转角为45°）时，b 轴从W′旋转到X ′位置（小于45°）。在此90°区间内，从动轴转速大于主动轴转速，且先加速后减速，当a 轴转到90°时，b 轴也转到90°。
当ａ轴从X 旋转到Y 位置（转角为45°）时，b 轴从 X ′旋转到Y ′位置（转角小于45°）。当ａ轴从Y 继续旋转到Z 位置（转角为45°）时，b 轴从Y ′旋转到Z ′位置（大于45°）。在此90°区间内，从动轴转速小于主动轴转速，且先减速后加速，当a 轴转到90°时，b 轴也转到90°。下一个180°的运动情况重复上述过程。
由此可见，主动轴以等角速转动时，从动轴转动则是时快时慢，即指单个十字轴万向节在有夹角时传动具有不等速性。这里所谓的“传动的不等速性”，是指从动轴在运转一周的过程中角速度不均而言，而主、从动轴的平均转速是相等的，即主动轴转过一周，从动轴也转过一周。
单个十字轴万向节在有夹角时传动具有不等速性，将使从动轴及与其相连的传动部件产生扭转振动，从而产生附加的交变载荷，会影响传动系零部件寿命。为了实现两轴间的等角速传动必须使用两个十字节，并且满足以下两个条件：①第一万向节两轴间夹角1α与第二万向节两轴间夹角2α相等；②第一万向节的从动叉与第二万向节的主动叉处于同一平面内。这样，第一个十字节的不等速效应就会被第二个十字节的不等速效应所抵消，最终取得两轴等速的效果。
在双十字节使用中，针对每一个十字节而言，只要存在轴间夹角1α或2α，万向节在工作过程中内部零件之间就有相对运动，因而导致摩擦损失，降低传动效率。夹角越大，则效率越低。
§1.3.3.2等速万向节的工作原理
上述双万向节传动虽能近似地解决等速传动问题，但在某些情况下，例如转向驱动桥的分段半轴间，在布置上受轴向尺寸限制，不可能布置双万向节，而且转向轮要求偏转角度大（30°～40°），因而上述双万向节传动已经难以适应，况且十字节的运转噪声大，转向效果也差。所以需要利用一个万向节便能实现等角速传动，因而出现了等速万向节。
CVJ的传动与轴间夹角没有关系，如下图所示（AC节），当输入轴A与输出轴B的轴间夹角发生变化时，6个传动钢球的中心始终位于夹角的平分面上，因此，钢球中心到A、B轴的垂线段长度相等，而钢球在A轴的回转面A面与在B轴的回转面B面的啮合点位于钢球中心，所以两轴的角速度相同。
§2 设计构想
§2.1设计原则和开发流程
对于转向驱动桥,前轮既是转向轮又是驱动轮,作为转向轮,要求驱动轴固定节能在最大转向角范围内任意偏转到某一角度;作为驱动轮,则要求驱动轴在车轮偏转过程中不间断地把动力从差速器传递到车轮。因此转向驱动桥的驱动轴不能制成整体而要分段,中间用万向节连接,以适应汽车行驶时驱动轴各段的交角不断变化的需要。若采用独立悬架,则在靠近差速器处也需要有万向节;若采用非独立悬架,只需要在转向轮附近装一个万向节。
等速驱动轴设计开发流程见下图：
§2.2 基本的设计参数制定
驱动轴基本的设计参数包括万向节的结构和规格，与差速器和轮毂的接口尺寸、万向节中心距、移距-摆角参数，强度、刚度和耐久性寿命的计算校核，NVH性能计算等等。一般来讲驱动轴的布置是在强度、刚度及耐久性计算完毕，选定万向节结构和规格后进行的，但是考虑到以上计算中使用到的一些参数是在布置后确定下来的，所以我们首先介绍驱动轴的布置。
§2.2.1驱动轴的布置
在结构上，由于悬挂系统的上下运动，使万向节的角度发生变化，同时从变速箱端到车轮端的驱动轴有效工作长度发生变化，如下图所示，ｒ2 ＞ｒ1。针对这一变化，要求驱动轴位于变速箱侧的万向节具备一定量的轴向伸缩滑移功能，同时具有一定量的摆角，以保证悬挂系统工作时可以正常的传递动力。这个滑移和摆角功能经过量化，便成为了移动节的移距-摆角功能曲线。
下面以奇瑞公司S18+1.3L的驱动轴布置为例进行说明。
S18+1.3L驱动轴的布置流程
在驱动轴内外端万向节的主要结构及接口尺寸确定之后，万向节的中心点也就确定了。在Catia软件中将外球笼数模与前转向节带盘式制动器总成、前滑柱的数模在整车坐标系下进行装配。模拟前悬架的运动行程，从而找到前悬架上跳极限、满载、半载、空载、下跳极限时所对应的外球笼中心点坐标，并将其记录下来。同时，将内球笼与差速器的数模在整车坐标系下进行装配，找到内球笼的中心点坐标，并将其记录下来。（注：因内球笼为移动节，在滑移过程中其转动中心的位置是动态变化的，所以这里记录的只是一个参考中心点的坐标）如下图所示：
左轴右轴
根据以上布置图，记录左、右驱动轴万向节的中心点在各个运动位置的坐标，并测量相应位置的内外端万向节中心距，编制如下表所示的布置数据。通常选择满载与空载位置下的内外端万向节中心距的平均值作为轴杆的特征长度，以此长度为半径，各位置固定节中心为球心，求得与差速器轴线的交点，此交点与参考移动节中心的位移为移距（滑出为负），然后将固定节中心与相应交点连线，测量连线与差速器轴线的夹角。外球笼因为不具有伸缩滑移功能，所以只测量轴杆与轮毂轴线的夹角。
将上表中所测量的各位置移距与摆角数据，与所选定的移动节的移距-摆角功能曲线做对比，如果测量的数据合理的分布在功能曲线内，即表示布置成功，否则便要重新调整轴杆长度或者选择新的万向节结构。
§2.2.2驱动轴的性能参数计算
驱动轴的性能计算主要是万向节的性能计算，决定于整车的质量参数、发动机的参数、传动系的参数及轮胎的参数等等，主要涉及静扭转强度、扭转疲劳强度、耐久性磨损寿命及NVH性能等等。
以奇瑞公司S18+1.3L车型驱动轴性能计算为例进行说明，如下：
一、设计输入参数
1.车辆类别：2
4
2.发动机参数
型号：1.3NA ,排量：1.297L
P：61KW/ 6000RPM
最大功率
max
T：114 Nm/3800～4500RPM
最大扭矩
max
E
3．变速箱参数
QR513MHA变速箱参数(汽油机)
4．质量参数
5．轮胎参数
轮胎型号175/60R14,滚动半径R R 0.273m 二、万向节强度计算
1．最大驱动力矩EGMAX T （由发动机最大输出力矩max E T 传递而来）
MT ：)(8202
056
.4545.3114max Nm Z i T T G E EGMAX
=??=?=
根据行驶方向，最大速比需考虑：
2．驱动轴最大附着扭矩（由地面附着力通过轮胎传递而来）
前轮驱动：
)(99018.91273.02
7408.92max
Nm f R Q T s S F A =????=????=μ
3．驱动轴需要承载的最大力矩
手动变速：
因为：max A EG MAX T T < 那么：EG MAX J T T =max 4．驱动轴应用力矩 手动变速：
)(13947.1820Nm f T T c JMAX APP =?=?=，7.1=c f
根据应用力矩可知，驱动轴的屈服力矩需要满足大于1394Nm 才能保证不失效，选
用AC79及DO79万向节的驱动轴其实测屈服力矩大于1900Nm ，静扭转强度大于2800Nm 。
屈服强度安全系数，一般取1.0～1.1；所选万向节为36.11394/1900=； 静扭强度安全系数，一般取1.3～1.5。所选万向节为21394/2800=； 结论：所选驱动轴强度满足要求。 三、耐久性磨损寿命校核
选用AC79固定节及DO79移动节，其动态额定扭矩Nm M d 6.289=。
因为整车经常处于空载和满载之间的工况行驶，所以选择空载和满载时内球笼轴间夹角的均值7=β°为考察对象，寿命目标值为100000Km ，使用Palmgren/Miner 原理进行计算。
最后得出结论，移动节行驶里程满足10万公里可靠性要求。同理，可得固定节的行驶里程也满足寿命要求。 四、轴杆最小横截面直径计算：
车轮打滑扭矩Nm T ss 820=
F S ：使用因素。 轿车： F S ＝1.0～1.2
取0.1=F S ，8.212
.878203
min =?=F
S d (mm)，所选驱动轴轴杆上车加工槽的最小外径为
22mm>21.8mm ，满足要求。
五、驱动轴模态分析
建立几何模型，通过有限元分析，计算左右驱动轴总成各阶次振动频率。驱动轴总成的固有频率要求：左右驱动轴的共振频率均大于200Hz 。（通常汽油机最大转速为6000r,根据阶次）
发动机最大转速（?=
60
rpm f n ，影响最大是发动机2阶激励，因此Hz f n 200=）
驱动轴固有振动频率简易计算方法：
假定轴杆为均一断面时，固有振动频率按下式计算
左轴：Hz Hz L d D f n 20044634326
10202.010202.02
72
1
227
>=?
?=+?
?≈ 右轴：Hz Hz L d D f n 2003.110690
26
10202.010202.02
72
2
227
<=?
?=+?
?≈ 由计算结果看，所选驱动轴右轴模态不符合要求，需要在轴杆上加装质量减震器对振幅进行衰减或者使用空心轴杆方案提高故有频率进行改善。（精确的模态值需要CAE 做相关分析或由NVH 试验进行测量）。但最终是否有必要对现有方案进行改善还要根据右轴的振动频率对车内噪声的影响大小来判定。
以上计算过程中所用到的参数：
）
静态加载轮胎半径（着扭矩起动）增扭系数（汽车最大附动机扭矩起动）增扭系数（汽车最大发或速比倒档速比速比扭矩变换速比主减速器速比差速器速比动比从发动机到传动轴总传m R f f i i i i i i i i i i i s s c R
F R n TC FD T
G --------------------1,...2,1 驱动轮数
）
后桥载荷（）前桥载荷（万向节屈服扭矩）
应用扭矩（）
最大附着扭矩（）（发动机输出）最大变速扭矩（）矩（万向节最大承受载荷扭轮胎附着系数
------------------Z Kg Q Kg Q T Nm T Nm T Nm T Nm T R
F Y APP A E
G J max max max μ
以上为S18+1.3L+MT 的计算校核，对于AT ，只需要在计算驱动力矩时在总传动比中代入液力变矩器的最大变矩系数即可，其他步骤同MT 。 §2.2.3万向节结构参数与尺寸制定 §2.2.3.1万向节的结构与规格
随着万向节技术的逐步发展与市场应用的不断成熟，各个万向节及驱动轴生产厂家已经将万向节规格与参数系列化、标准化（如下图所示的尺寸D1～D3， L1～L3），以缩
短开发周期及降低成本。各个厂家的万向节规格虽然大致上已经统一，但是性能上还是有较大差异的，这与厂家的设计、材料选取及处理、试验和制造水平相关。所以，对整车进行万向节选型时首先需要与各生产厂家沟通，不同的厂家提供的万向节规格虽然相似，但强度及磨损寿命还是有很大差别的，这一点非常重要。
§2.2.3.2万向节的尺寸制定
万向节与差速器的接口尺寸的制定过程中，要保证万向节与半轴齿轮花键配合齿侧间隙为-0.02mm～+0.08mm，并且移动节的限位卡环尺寸要保证可以压缩到花键小径以下，并能满足0.9KN～4.5KN的拉脱力要求。万向节与轮毂的配合也要满足花键配合齿侧间隙为-0.02mm～+0.08mm，并且螺纹尺寸要能满足锁紧螺母的拧紧力矩而不发生脱扣。
同时，从布置角度考虑，万向节金属结构部分要与周边各零部件保证至少5mm的间隙，以避免运动干涉。而对于防尘罩来讲，要考虑到受热后其回转直径不能大于15%的膨胀量。
关于粗糙度和形位公差的确定。移动节轴颈与变速箱油封配合处，为保证油封的密封效果，轴颈处粗糙度一般选0.8、0.63或者0.4。移动节、固定节轴承配合端面垂直度取0.05。形状和位置公差GB/T1182-ISO1302。表面粗糙度符号按GB/T131-ISO1302。形状和位置的未注公差按GB/T1184-k,线性尺寸的未注公差按GB/T1804-m,角度的未注公差按GB/T11335-m。
§2.2.4驱动轴强度及滑移-摆角曲线CAE分析
§2.2.4.1驱动轴强度分析
T= Nm
1．万向节最大承受载荷扭矩
max
J
2. 零部件应力分析状况：
3．零部件应力分析模型
钟形壳、保持架、星形套、钢球、轴杆、轴承架、滑套应力分析模型截图。
§2.2.4.2驱动轴滑移-摆角曲线CAE分析输出数据
1．驱动轴角度和移距CAE分析输入数据：
⑴转向机特性：
方向盘每转一圈，转向齿条行程；转向机最大行程。
⑵车轮中心坐标、CVJ、发动机数模、差速器数模、移动节中心坐标。2．驱动轴角度和移距CAE分析输出数据：
⑴CVJ摆角和车轮行程关系曲线；
⑵移动节摆角和移距关系曲线。以上曲线请考虑以下工况：
a.当发动机处于设计位置；
b.当发动机处于制动加速度为0.9g时的位置；
c.当发动机处于向心加速度为0.9g右侧转向时的位置；
d.当发动机处于向心加速度为0.9g左侧转向时的位置；
e.当发动机处于一档行驶时位置；
f.当发动机处于一档行驶时位置同时考虑地面对悬架的驱动力时的位置；
g.当发动机处于倒档行驶时的位置；
h.当发动机处于倒档行驶时同时考虑地面对车辆和动力总成悬挂的反作用力时位置；
i.发动机处于25g加速度后碰撞条件下的位置；
j.发动机位置处于以3.5g的加速度向上摆动条件下的位置；
k.发动机位置处于以4.5g的加速度向下摆动条件下的位置。
3．驱动轴角度和移距CAE分析输出曲线例子：以M11+2.0NA+QR519当发动机处于设计位置和处于制动加速度为0.9g时位置输出曲线为例
⑴当发动机处于设计位置时的移动节中心坐标
其CVJ摆角和车轮行程关系曲线：以左轮为例
Rebound Bump
R B
移动节摆角和移距关系曲线：以左移动节为例
R
B
⑵当发动机处于制动加速度为0.9g时的移动节中心坐标
CV节摆角和车轮行程关系曲线：以左轮为例
移动节摆角和移距关系曲线：以左GI 节为例
§2.2.5十字轴万向节的强度校核
1.在设计十字轴万向节时，应保证十字轴颈有足够的抗弯强度。设诸滚针对十字轴颈作用力的合力为F ，则： α
cos 2r T
F =
式中T —传动轴计算扭矩，取按两种情况计算的转矩（按发动机最大扭矩、变速器一档和按满载驱动轮附着系数为0.8计算）的较小者；
r —合力作用线与十字轴中心间的距离；
α—万向节的最大夹角；
十字轴颈根部的弯曲应力为：
)
(324
2411d d Fs
d -=
πσ 式中1d —十字轴轴颈直径；
2d —十字轴油道孔直径； s
— 力作用点到轴颈根部的距离。 弯曲应力应不大于250～3502/mm N 。 十字轴轴颈的剪应力：
目录 （一）万向传动轴设计 1.1 概述 (02) 1.1 结构方案选择 (03) 1.2 计算传动轴载荷 (04) 1.3 十字轴万向节设计 (05) 1.4 传动轴强度校核 (07) 1.5 传动轴转速校核及安全系数 (07) 1.6 参考文献 (09)
概述 万向传动轴一般是由万向节、传动轴和中间支承组成。主要用于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.保证所连接的两根轴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。 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。 4.传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等。 变速器或分动器输出轴与驱动桥输入轴之间普遍采用十字轴万向传动轴。在转向驱动桥中，多采用等速万向传动轴。当后驱动桥为独立的弹性，采用万向传动轴。
1.传动轴与十字轴万向节设计要求 1.1 结构方案选择 十字轴万向节结构简单，强度高，耐久性好，传动效率高，生产成本低，但所连接的两轴夹角不宜太大。当夹角增加时，万向节中的滚针轴承寿命将下降。 普通的十字轴式万向节主要由主动叉，从动叉，十字轴，滚针轴承及轴向定位件和橡胶封件等组成。 1. 组成：由主动叉、从动叉、十字轴、滚针轴承、轴向定位件和橡胶密封件组成 2. 特点：结构简单、强度高、耐久性好、传动效率高、成本低，但夹角不宜过大。 3.轴向定位方式： 盖板式卡环式瓦盖固定式塑料环定位式 4. 润滑与密封：双刃口复合油封多刃口油封
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：用于转向驱动桥中 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 f i0η/n T ss1= G1 m’1υr r/ 2i mηm 发动机最大转矩T emax=186Nm 驱动桥数n=1， 发动机到万向传动轴之间的传动效率η=0.89， 液力变矩器变矩系数k={(k0 -1）/2}+1=1, 满载状态下一个转向驱动桥上的静载荷G1=50%m a g=0.5*1747*9.8=8530.9N，满载状态下一个驱动桥上的静载荷G2=65%m a g=0.65*1747*9.8=11128.39N， 发动机最大加速度的前轴转移系数m’1=0.8 发动机最大加速度的后轴转移系数m’2=1.3， 轮胎与路面间的附着系数υ=0.85， 车轮滚动半径r r=0.35, i=3.6 变速器一挡传动比 1 i=1 分动器传动比 f 主减速器从动齿轮到车轮之间传动比i m=0.55, 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=0.98x0.96=0.94 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=1，主减速
上海同*同*科技有限公司企业标准 TJI/YJY·03·108-2005 传动轴跳动校核规范 2005-08-10 发布2005-08-16 实施 上海同*同*科技有限公司发布
TJI/YJY·03·108-2005 前言 为使总布置在进行传动轴跳动校核时，做到校核内容全面、正确，格式规范、统一，便于管理和检查评审，特制定本标准。 本标准中的各项要求，既是工程技术人员在进行传动轴跳动校核时，应该达到技术要求；又是检查评审传动轴跳动校核报告的依据。 本标准于2005年8月16日实施。 本标准的附录A为规范性附录。 本标准由上海同*同*科技有限公司提出。 本标准由上海同*同*科技有限公司质量与项目管理中心负责归口管理。 本标准主要起草人：李**
TJI/YJY·03·108-2005 传动轴跳动校核规范 1范围 本标准规定了传动轴跳动校核报告的格式及内容。 本标准适用于传动轴新产品开发设计及改型设计。 2规范性引用文件 QC/T 3-92 汽车产品图样及设计完整性 3术语和定义 无 4要求 4.1 传动轴跳动校核报告格式见规范性附录A 4. 2传动轴跳动校核报告应包括封面、目录、正文、参考文献四个部分 4. 3传动轴跳动校核报告应包含的校核内容 4.3.1上下跳动极限 4.3.2上下跳动极限位置夹角
附录 A （规范性附录）
目录 一、校核目的 (3) 二、概述 (3) 三、校核 (3) 1、等速传动校核 (3) 2、传动轴上下跳动的极限位置及工作夹角校核 (4) 四、总结 (7) 参考文献 (8)
一校核目的 1.传动轴上下跳动的极限位置及最大摆角； 2.设计工况下，万向节传动的夹角是否满足等速传动； 3.传动轴花键连接处的伸缩量，检查传动轴花键是否可能脱开或顶死；二概述 XS6450车用传动轴属于十字轴万向节式传动轴，具体结构为后驱、两段式、3万向节的十字轴式传动轴（如图1所示）。结构设计时需保证万向节叉在同一平面内，万向节两两互成90o，同时满足转角关系式： cosα1* cosα2＝cosα3 （1）其中 tanαi＝√（tanαz）2+ （tanαf）2 （2） 其中：αi：某万向节计算夹角； αz：αi对应主视图万向节夹角； αf：αi对应俯视图万向节夹角； 图1 三校核 1等速传动校核 根据数模和公式（2）由表1得出设计工况下各实际万向节夹角αi。 表1：XS6450万向节夹角
编号： 传动轴设计计算书 编制：日期： 校对：日期： 审核：日期： 批准：日期： 一．计算目的 我们初步选定了传动轴，轴径选取Φ27（详见《传动轴设计方案书》），动力端选用球 面滚轮万向节，车轮端选用球笼万向节。左、右前轮分别由1根等速万向节传动轴驱动。通 过计算，校核选型是否合适。 二．计算方法 本车传动轴设计不是传统载货车上从变速器到后驱动桥之间长轴传动设计，而是半轴传动设计。而且传动轴材料采用高级优质合金钢，且热处理工艺性好，使传动轴的静强度和疲劳强 度大为提高，因此计算中许用应力按照半轴设计采用含铬合金钢，如40Cr、42CrMo、40MnB, 其扭转屈服极限可达到784N/mm2左右，轴端花键挤压应力可达到196N/mm2。 传动轴校核计算流程： 1.1轴管直径的校核 校核： 两端自由支撑、壁厚均匀的等截面传动轴的临界转速
2 2 28 1.2x10 n e l d D +=(r/min) 式中L 传动轴长，取两万向节之中心距：mm D 为传动轴轴管外直径：mm d 为传动轴轴管内直径：mm 各参数取值如下：D ＝φ27mm ，d ＝0mm 取安全系数K=n e /n max ，其中n max 为最高车速时的传动轴转速， 取安全系数K ＝n e /n max =1.2～2.0。 实际上传动轴的最大转速n max ＝n c /（i g ×i 0），r/min 其中：n c －发动机的额定最大转速，r/min ； i g －变速器传动比； i 0－主减速器传动比。 1.2轴管的扭转应力的校核 校核扭转应力： τ＝ ][164 4τπ≤) -(d D DT J （N/mm 2） ][τ……许用应力，取][τ＝539N/mm 2[高合金钢（40Cr 、40MnB 等）、中频淬火抗 拉应力≥980N/mm 2，工程应用中扭转应力为抗拉应力的0.5～0.6，取该系数为0.55，由此可取扭转应力为539N/mm 2，参考GB3077-88] 式中： T j ……传动系计算转矩，N ·mm ，2/k i i T T d g0g1x ema j η=N ·m T emax －发动机最大转矩N ·mm ； i g1－变速器一档传动比或倒档传动比； i g0－主减速器传动比 k d －动载系数 η-传动效率
汽车设计课程设计说明书 题目：重型载货汽车万向传动轴设计 姓名：xx 学号：200924xxxx 同组者：xxxxxx 专业班级：09车辆工程2班 指导教师：xxxxxxxx
商用汽车万向传动轴设计 摘要 万向传动轴在汽车上应用比较广泛。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。本设计注重实际应用，考虑整车的总体布置，改进了设计方法，力求整车结构及性能更为合理。传动轴是由轴管、万向节、伸缩花键等组成。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发生变化时实现两轴的动力传输；万向节由十字轴、十字轴承和凸缘叉等组成。传动轴的布置直接影响十字轴万向节、主减速器的使用寿命，对汽车的振动噪声也有很大影响。在传动轴的设计中，主要考虑传动轴的临界转速，计算传动轴的花键轴和轴管的尺寸，并校核其扭转强度和临界转速，确定出合适的安全系数，合理优化轴与轴之间的角度。 目录 一、概述 (04)
二、货车原始数据及设计要求 (05) 三、万向节结构方案的分析与选择 (06) 四、万向传动的运动和受力分析 (08) 五、万向节的设计计算 (11) 六、传动轴结构分析与设计计算 (17) 七、参考文献 (20) 一、概述 汽车上的万向传动轴一般是由万向节、轴管及其伸缩花键等组成。主要是用于在工作过程中相对位置不断变化的两根轴间传递转矩和旋转运动。 在动机前置后轮驱动的汽车上，由于工作时悬架变形，驱动桥主减速器输入轴与变速器输出轴间经常有相对运动，普遍采用万向节传动<图1—1a、b）。当驱动桥与变速器之间相距较远，使得传动轴的长度超过1.5m时，为提高传动轴的临界速度以及总布置上的考虑，常将传动轴断开成两段或三段，万向节用三个或四个。此时，必须在中间传动轴上加设中间支承。
车架设计手册汇总 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
车架设计手册1，范围 本手册适用于客车底盘非承载式及半承载式车架的设计。 2 引用标准 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB1958-80 形状和位置公差检测规定 GB1184-80 形状和位置公差 GB3323-87 钢熔化焊对接接头射线照相焊缝质量分级 3 符号、代号、术语及其定义 车架：汽车承载的基体，支撑着发动机、离合器、变速器、转向器、非承载式（或半承载式）车身等所有簧上质量的有关机件，承受着传给它的各种力和力矩。 纵梁：车架总成中主要承载元件，也是车架中最大的加工件，其形状应力求简单。纵梁沿全长方向多取平直且断面不变或少变，以简化工艺。有时也采取中间断面高、两边较低来保 证纵梁各断面应力接近 横梁：横梁将左右纵梁连在一起，构成完整的车架总成，保证车架有足够的扭转刚度，限制其变形和降低某些部位的应力。有的横梁还需作为发动机、散热器以及悬架系统的紧固 点。 4 设计准则 应满足的安全、环保和其它法规要求及国际惯例 车架总成在正常使用条件下，纵梁等主要零件在使用期内不应有严重变形和开裂。 应满足的功能要求及应达到的性能要求 车架应有足够的弯曲刚度，以使装在其上的有关机构之间的相对位置在汽车行驶过程中保持不变并使车身的变形量最小；车架也应有足够的强度，以保证其有足够的可靠性和寿命， 设计输入、输出要求 设计输入为设计任务书及底盘总布置图； 设计输出为车架总成图及相关分总成及零件图。 设计过程的节点控制要求 车架总成要负责控制校核如下内容： 1）协调发动机及其附件在车架纵梁上的安装孔及牛腿安装孔； 2）横梁位置与底盘分总成（油箱、电瓶）及车身结构（前、中、后门、侧围立柱）的匹配； 3）协调制动管路、暖风管路、电线束、油路等管线在车架中的分布及穿线管； 4）校核底盘各总成间的运动干涉，相关总成的装缷空间（如缓速器、传动轴）。 5 布置要求
毕业设计 题目：传动轴的工艺设计 院系：机电工程系 专业：机电一体化 姓名：吕书星 班级：机电六班 学号：2010010306036 指导教师：孔祥林
目录 前言------------------------------------------------------2 课程设计简要分析------------------------------------------3 1 零件最小直径的确定--------------------------------------4 2 零件的工艺分析------------------------------------------4 3 工艺计算与设计------------------------------------------5 3.1 毛坯选择---------------------------------------------5 3.2 工艺路线的确定---------------------------------------5 3.2.1 确定零件的定位基准与装夹方式----------------------5 3.2.2 主要表面加工方法的确定----------------------------6 3.2.3 装夹方式------------------------------------------6 3.2. 4 划分阶段------------------------------------------7 3.2. 5 热处理工序安排------------------------------------7 3.2.6 加工方法的选择和加工方案的确定--------------------8 4 工序与工步的划分---------------------------------------10 4.1 工序的划分------------------------------------------10 4.2工步的划分-------------------------------------------11 4.3加工顺序及加工路线的确定-----------------------------11 4.3.1 零件加工必须遵守的安排原则------------------------11 4.3.2进给路线-------------------------------------------11 4.4 加工尺寸和切削用量----------------------------------12 4.5拟定工艺过程-----------------------------------------12
传动轴设计计算标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
编号： 传动轴设计计算书 编制：日期： 校对：日期： 审核：日期： 批准：日期： 一．计算目的 我们初步选定了传动轴，轴径选取Φ27（详见《传动轴设计方案书》），动力端选用球面滚轮万向节，车轮端选用球笼万向节。左、右前轮分别由1根等速万向节传动轴驱动。通过计算，校核选型是否合适。 二．计算方法 本车传动轴设计不是传统载货车上从变速器到后驱动桥之间长轴传动设计，而是半轴传动设计。而且传动轴材料采用高级优质合金钢，且热处理工艺性好，使传动轴的静强度和疲劳强度大为提高，因此计算中许用应力按照半轴设计采用含铬合金钢，如40Cr、 42CrMo、40MnB,其扭转屈服极限可达到784 N/mm2左右，轴端花键挤压应力可达到196 N/mm2。 传动轴校核计算流程：
轴管直径的校核 校核： 两端自由支撑、壁厚均匀的等截面传动轴的临界转速 22 2 8 1.2x10 n e l d D+ = (r/min) 式中L传动轴长，取两万向节之中心距：mm D为传动轴轴管外直径：mm d为传动轴轴管内直径：mm 各参数取值如下：D＝φ27mm，d＝0mm 取安全系数K=n e /n max ，其中n max 为最高车速时的传动轴转速， 取安全系数K＝n e /n max =～。 实际上传动轴的最大转速n max ＝n c /（i g ×i ），r/min 其中：n c －发动机的额定最大转速，r/min； i g －变速器传动比；
i 0－主减速器传动比。 轴管的扭转应力的校核 校核扭转应力： τ＝ ] [1644τπ≤) -(d D DT J （N/mm 2） ][τ……许用应力，取][τ＝539N/mm 2[高合金钢（40Cr 、40MnB 等）、中频淬火抗 拉应力≥980 N/mm 2，工程应用中扭转应力为抗拉应力的～，取该系数为，由此可取扭转应力为539 N/mm 2，参考GB 3077-88] 式中： Tj ……传动系计算转矩，N ·mm ，2/k i i T T d g0g1x ema j η= N ·m T emax －发动机最大转矩N ·mm ； i g1－变速器一档传动比或倒档传动比； i g0－主减速器传动比 k d －动载系数 η-传动效率 传动轴花键齿侧挤压应力的校核 传动轴花键齿侧挤压应力的校核 ][)2 )(4(2121j j ZL D D D D T σσ≤-+= （N/mm 2 ）
汽车设计课程设计说明书 设计题目：上海大众-桑塔纳志俊万向传动 轴设计 2014年11月28日
目录 1前言 2设计说明书 2.1原始数据 2.2设计要求 3万向传动轴设计 3.1万向节结构方案的分析与选择3.1.1十字轴式万向节 3.1.2准等速万向节 3.2万向节传动的运动和受力分析3.2.1单十字轴万向节传动 3.2.2双十字轴万向节传动 3.2.3多十字轴万向节传动 4 万向节的设计与计算 4.1 万向传动轴的计算载荷 4.2传动轴载荷计算
4.3计算过程 5 万向传动轴的结构分析与设计计算 5.1 传动轴设计 6 法兰盘设计
前言 万向传动轴在汽车上应用比较广泛。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。本设计注重实际应用，考虑整车的总体布置，改进了设计方法，力求整车结构及性能更为合理。传动轴是由轴管、万向节、伸缩花键等组成。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发生变化时实现两轴的动力传输；万向节由十字轴、十字轴承和凸缘叉等组成。传动轴的布置直接影响十字轴万向节、主减速器的使用寿命，对汽车的振动噪声也有很大影响。在传动轴的设计中，主要考虑传动轴的临界转速，计算传动轴的花键轴和轴管的尺寸，并校核其扭转强度和临界转速，确定出合适的安全系数，合理优化轴与轴之间的角度。
2 设计说明书 2.1 原始数据 最大总质量：1210kg 发动机的最大输出扭矩：Tmax=140N·m（n=3800r/min）； 轴距：2656mm； 前轮胎选取：195/60 R14 、后轮胎规格：195/60 R14 长*宽*高（mm）：4687*1700*1450 前轮距（mm)；1414 后轮距(mm):1422 最大马力(pa):95 2.2 设计要求 1．查阅资料、调查研究、制定设计原则 2．根据给定的设计参数(发动机最大力矩和使用工况)及总布置图，选择万向传动轴的结构型式及主要特性参数，设计出一套完整的万向传动轴，设计过程中要进行必要的计算与校核。 3．万向传动轴设计和主要技术参数的确定 （1）万向节设计计算 （2）传动轴设计计算 （3）完成空载和满载情况下，传动轴长度与传动夹角变化的校核 4．绘制万向传动轴装配图及主要零部件的零件图 3 万向传动轴设计 3.1 万向节结构方案的分析与选择 3.1.1 十字轴式万向节 普通的十字轴式万向节主要由主动叉、从动叉、十字轴、滚针轴承及其轴向定位件和橡胶密封件等组成。
传动轴设计及校核作业指导书 编制：日期： 审核：日期： 批准：日期： 发布日期：年 月 日 实施日期：年 月 日
前言 为使本中心传动轴设计及校核规范化，参考国内外汽车设计的技术规范，结合公司标准和已开发车型的经验，编制本作业指导书。意在对本公司设计人员在设计过程中起到指导操作的作用，提高设计的效率和成效。本作业指导书将在本中心所有车型开发设计中贯彻，并在实践中进一步提高完善。 本标准于2011年XX月XX日起实施。 本标准由上海同捷科技股份有限公司第五研发中心底盘总布置分院提出。 本标准由上海同捷科技股份有限公司第五研发中心底盘总布置分院负责归口管理。 本标准主要起草人：张士华
一、传动系概述 (3) 1.1传动系功能 (3) 1.2传动系布置形式 (3) 1.3传动系的构成 (7) 1.4传动轴的主要结构形式 (8) 1.5驱动半轴的紧固方式 (12) 二、传动轴的设计流程 (15) 2.1传动轴的主要设计流程 (15) 2.2传动轴的设计过程及要求 (17) 三．传动轴的校核过程 (22) 3.1设计校核输入 (22) 3.2传动轴校核 (24) 3.3结论及分析 (25) 3.4传动轴跳动校核 (26) 3.5技术文件的编制 (26) 3.6传动轴图纸确认 (26) 四．试制装车及生产中经常出现的问题 (28) 五．参考文献 (28)
一、传动系概述 1.1 传动系功能 A、保证汽车在各种行驶条件下所必需的牵引力与车速，使它们之间能协调变化 并有足够的变化范围。 B、使汽车具有良好的动力性和燃油经济性。 C、保证汽车能倒车及左右车轮能适应差速要求。 D、使动力传递能根据需要而顺利接合与分离 1.2 传动系的布置形式 ? 前置后驱动 ? 前置前驱动 ? 后置后驱动 ? 四轮驱动 ? 中置发动机后轮驱动 部分高级轿车也采用前置后驱布置 前置后驱整体桥
机械制造工艺学课程设计 --传动轴加工工艺设计 班级： 指导老师： 组员：
传动轴机械加工工艺 轴类零件是常见的典型零件之一。按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类；或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。 台阶轴的加工工艺较为典型，反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。下面就以减速箱中的传动轴为例，介绍一般台阶轴的加工工艺。 1．零件图样分析
图A-1 图A-1所示零件是减速器中的传动轴。它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有
一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。 根据工作性能与条件，该传动轴图样(图A-1)规定了主要轴颈M，N，外圆P、Q以及轴肩G、H、I有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此，该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。 毛坯图 2．确定毛坯 该传动轴材料为45钢，因其属于一般传动轴，故选45钢可满足其要求。
本例传动轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择￠60mm的热轧圆钢作毛坯。 3．确定主要表面的加工方法 传动轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动轴的主要表面M、N、P、Q的公差等级(IT6)较高，表面粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)较小，故车削后还需磨削。外圆表面的加工方案(参考表A-3)可为： 粗车→半精车→磨削。
传动轴总成及零件设计 一、设计目标：1、产品的安全性：保证所设计的产品对使用者及车辆是安全的、可靠的。即在传动轴整个使用寿命周期内，不发生断裂、脱落等可导致人体或车辆伤害的故障。 2、用户满意的性能：a，传递扭矩的能力。b，运动范围：转速、万向节摆角、长度伸缩量、回转空间。c，用户满意的使用寿命：一般要求十字轴及滚针轴承寿命十万公里以上、滑动花键及叉子等其他主要零件，二十万公里以上。国外先进厂家已达到整个总成使用寿命三十万公里以上。d，便于使用保养，连接方式便于装拆，密封、润滑可靠，使用成本低。e，制造成本低，性价比高。 3、满足一般设计要求：标准化、系统化、通用化。 对于设计者耒说，保证产品的安全性是头等重要的，设计不允许存在安全隐患。用户需要的必要性能也应充分满足。 二、失效模式和安全性：传动轴可能发生断裂、脱落、扭曲、磨损等失效，有些失效方式可危及人体及车辆安全，如断裂、脱落；有些失效方式不会危及人体和車辆，如花键磨损、十字轴磨损。我们设计的传动轴应不发生危及人体及車辆安全的故障。 因此，传动轴总成及零件的设计失效模式，应该是：万向节或花键付磨损达到限值而失效。在使用期内不允许发生冲击断裂、疲劳断裂等一类故障。即使在非常规冲击下，也只允许轴管扭曲，其他零件不应断裂。 根据设计失效模式，提出一个传动轴强度设计原则---按疲劳强度设计，即零件危险奌应力值应小于疲劳强度，并且按屈服强度计祘的安全系数应不小于离合器后备系数。 但是，零件疲劳强度是一个受材料、热处理、零件结构、零件表面状态等多个因素影响的复杂问题，很难具体确定它的数值。经过传动轴专业人员在设计、使用、改进传动轴中的长期积累，形成了一套传动轴零件强度设计的安全系数，或应力限值的经验数据，可供设计时参考。最终还是要通过试验验证，证明已达到要求的疲劳寿命才能定型。必须强调说明，不同吨位、不同用途的汽車传动轴，安全系数或应力限值是不同的。所以，最好的办法是把设计的传动轴零件应力值，与公认是成功的同类型、相同用途的传动轴零件应力值作比较，使处于同一应力水平上。同样，定型也必须通过试验验证，确保达到要求的疲劳寿命。三、总成及主要零件的设计计祘： 传动轴的设计计祘，应采用《汽車设计》中介绍的公式，这是传动轴行业通用的，只有采用相同的计祘公式，其结果才具有可比性。不要用一般机械设计手册中介绍的公式。 1、总成临界转速： N=0.12*10^9*((D^2+d^2)^1/2)/L^2 其中：D：轴管外径；d：轴管内径；L：两万向节中心距。 安全系数： k=临界转速N / 传动轴最高工作转速n k>1.5 只有制造精度高，动平衡精度高的传动轴，才允许采用低的安全系数。临界转速安全系数过小，可引发灾难性事故，务必谨慎。 在上述公式中，将传动轴简化为轴管进行临界转速的计祘，存在误差。经过激振法测试传动轴临界转速验证，证明公式计祘出耒的数值偏大。用旋转法测量包含了传动轴的几何位置偏差，更符合实际，其数值可能比激振法测得的还要小一些。在使用过程中，由于磨损间隙增大，临界转速会变小。过小的临界转速安全系数，不能保证传动轴平稳工作。 2、十字轴： a)危险截面弯曲应力： b=32D*p*h/(π(D^4-d^4))
目录 1.1 汽车万向传动轴的发展与现状 (2) 1.2 万向传动轴设计技术综述 (2) 2 万向传动轴结构方案确定 (4) 2.1 设计已知参数 (4) 2.2 万向传动轴设计思路 (6) 2.3 结构方案的确定 (6) 3 万向传动轴运动分析 (9) 4 万向传动轴设计 (10) 4.1 传动载荷计算 (10) 4.2 十字轴万向节设计 (12) 4.3滚针轴承设计 (13) 4.4传动轴初步设计 (14) 4.5 花键轴设计 (15) 4.6 万向节凸缘叉连接螺栓设计 (16) 4.7 万向节凸缘叉叉处断面校核 (17) 5基于UG的万向传动轴三维模型构建 (18) 5.1万向节凸缘叉作图方法及三维图 (18) 5.2万向节十字轴总成作图方法及三维图 (21) 5.3 内花键轴管与万向节叉总成作图方法及三维图 (25) 5.4 花键、轴管与万向节叉总成作图方法及三维图 (2624) 5.5万向传动轴总装装配方法及三维图 (27) 6 万向传动装置总成的技术要求、材料及使用保养 (29) 6.1普通万向传动轴总成的主要技术要求 (29) 6.2万向传动轴的使用材料 (29) 6.3 传动轴的使用与保养 (30) 7 结论 (31) 总结体会 (32) 谢辞 (33) 附录1外文文献翻译 (34) 附录2模拟申请万向传动轴专利书 (48) 【参考文献】 (52)
1引言 1.1 汽车万向传动轴的发展与现状 万向传动装置的出现要追溯到1352年，用于教堂时钟中的万向节传动轴。1663年英国物理学家虎克制造了一个铰接传动装置，后来被人们叫做虎克万向节，也就是十字轴式万向节，但这种万向节在单个传递动力时有不等速性。1683年双联式虎克万向节诞生，消除了单个虎克万向节传递的不等速性，并于1901年用于汽车转向轮。上世纪初，虎克万向节和传动轴已在机械工程和汽车工业中起到了极其重要的作用。1908年第一个球式万向节诞生，1926年凸块式等速万向节出现，开始用于独立悬架的前轮驱动轿车和四轮驱动的军用车的前轮转向节。1949年由双联式虎克万向节演变而来的三销式万向节开始被使用在低速的商用车辆上。 直到现在，根据在扭转方向是是否有明显的弹性，万向节可分为刚性万向节和挠性万向节。刚性万向节是靠零件的铰链式传递动力，又分成不等速万向节（常用的为十字轴式）、准等速万向节（双联式、二销轴式等）和等速万向节（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。万向传动装置已经可以满足飞速发展的汽车科技[]1。 1.2 万向传动轴设计技术综述 汽车万向传动装置一般由万向节和传动轴以及中间支撑等组成，它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。以内燃机在作为动力的机械传动汽车中，万向传动装置是其传动系中必不可少的部分。万向传动装置设计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。只有合理的设计，才能保证汽车在各种工况和路面条件下可靠地传递动力。 在汽车高速行驶的时候，万向传动装置也在伴随着高速旋转，并且源源不断的将动力从变速器的输出端输送到主减速器上。因此，万向传动装置的设计就显得十分重要，设计必须保证所连接的两轴的夹角及相对位置在一定范围内变化时，能可靠而稳定地传
湖南科技大学 课程设计名称: 传动轴(批量为200件)机械加工工艺规程设计 学生姓名: 学院: 机电工程学院 专业及班级: 08级材料成型及控制工程1班 学号: 指导教师: 胡忠举 12月15日 至诚致志、唯实惟新 目录 一．机械制造课程设计的目
的………………………………………………… 二．生产纲领的计算与生产类型的确定……………………………………… 1.生产类型的确定…………………………………………………………… 2.生产纲领的计算…………………………………………………………… 三．传动轴的工艺性分析………………………………………………………… 1.零件的结构特点及应用……………………………………………………………… 2.零件的工艺分析…………………………………………………………… 四. 选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图…………………………………… 1.毛坯的选择……………………………………………………………… 2.确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量…………………………………… 3.设计毛坯图…………………………………………………………… 五. 选择传动轴的加工方法, 制定工艺路
线…………………………………… 1.定为基准的选择………………………………………………………… 2.零件表面加工方法的确定……………………………………………… 3.制定工艺路线…………………………………………………………… 4.热处理工序的安排………………………………………………………… 六. 机床设备的选用……………………………………………………………… 1．机床设备的选用………………………………………………………… 2．工艺装备的选用………………………………………………………… 七. 工序加工余量的确定, 工序尺寸及公差的计算…………………………… 八. 确定工序的切削用量………………………………………………………… 九. 时间定额的计算……………………………………………………………… 十. 提高劳动生产率的方
航空制造工程学院 机械制造工艺课程设计 课程名称：机械制造工艺及装备 设计课题：传动轴花键轴机械加工工艺 规程及夹具设计 专业：机械设计制造及其自动化班级： 姓名：学号： 评分：指导老师：（签字） 2012年12月
目录 一零件分析 (1) 二工艺规程设计 (1) 三夹具设计 (8) 四设计心得 (10) 五参考文献 (11)
一、零件的分析 （一）零件的作用 题目所给的零件是花键传动轴，为花键传动中的传动轴，起传动的 作用。 二、工艺规程设计 (一)确定毛坯的制造形式 选择锻件毛坯。 （二）基面的选择 基准的选择： 该零件既是花键轴又是阶梯轴，其加工精度要求较高，因此选中心孔B3/7.5做为设计和工艺基准。 （三）制定工艺路线 制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以通用工、卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 工艺路线方案： 10 下料（棒料） 20 夹一端，车端面，见平即可，钻中心孔B3/7.5 30 倒头装夹工件，车端面，保证总长170mm 40 以两中心孔定位装夹工件，粗、精车?35及?38外圆，倒角。 50 以两中心孔定位装夹工件，粗、精车?51及?45外圆，倒角。 60一夹一顶装夹工件，粗、精铣花键 70 热处理：调质处理255—302HB 80 按图样要求检查各部尺寸及精度。 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 “花键传动轴”，零件材料为40MnB，硬度为255—302HB，毛坯质量为6ｋｇ。生产类型为小批量生产，选择锻件毛坯。 据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、
上海同济同捷科技有限公司企业标准 TJI/YJY·03·72-2005 传动轴设计计算书编制规则 2005-08-10 发布2005-08-16 实施上海同济同捷科技有限公司发布
TJI/YJY·03·72-2005 前言 为使底盘传动轴设计计算书在设计编制时，做到设计计算内容全面、正确，格式规范、统一，便于管理和检查评审，特制定本标准。 本标准中的各项要求，既是工程技术人员在计算书设计编制时，应该达到技术要求；又是检查评审传动轴设计计算书的依据。 本标准于2005年8月16日实施。 本标准的附录A为规范性附录。 本标准由上海同济同捷科技有限公司提出。 本标准由上海同济同捷科技有限公司质量与项目管理中心负责归口管理。 本标准主要起草人：李国华
TJI/YJY·03·72-2005 传动轴设计计算书编制规则 1范围 本标准规定了传动轴设计计算书的格式及内容 本标准适用于底盘传动轴新产品开发设计及改型设计 2规范性引用文件 QC/T 3-92 汽车产品图样及设计完整性 3术语和定义 无 4要求 4.1设计计算书的格式见规范性附录A。 4.2设计计算书应包括封面、目录、正文、参考文献等四个部分。 4.3传动轴设计计算书应包含的计算内容 4.3.1轴管扭转应力校核 4.3.2花键挤压应力校核 4.3.3滑移量校核
附录 A （规范性附录） 传动轴设计计算书范本 密级： 编号：传动轴设计计算书 项目名称：R11汽车设计项目 项目编号：ETF-TJKJ090-BDRC 项目代码：AM-11 编制: 日期: 校对: 日期: 审核: 日期: 批准: 日期: 上海同济同捷科技有限公司 2004年11月18日
3行车制动系统 3.1分系统—制动器总成 3.3.1制动器类型：盘 3.3.4制动钳的结构 制动钳的分类和结构可以参照其它资料，我公司的制动钳均属于浮动钳，目前前制动钳按照缸数分有单缸和双缸（例如P11、B13）两种，后制动钳皆为单缸，B11后制动钳为综合驻车式制动钳，除了可以实现行车制动外还能够实现驻车的功能。 浮动式制动钳的结构型式主要有：
滑轨式 导向销式：我公司目前采用的均为此种型式。有的导向销在钳体上（B14后钳），有的在支架上（B11前钳）；有的没有制动钳支架而是固定在转向节或者制动底板（T11后钳）等其它零件上。
综合起来就是： 下面我们来看一下制动完以后的回位原理：
密封圈与钳体和活塞的细节关系如下： 未工作时 工作时
制动钳 支架和钳体一般为铸造件，材料大部分为球墨铸铁，现在有的制动钳开始使用新的材料，如B11后制动钳钳体采用铝合金材料。 在浮动式制动钳中，钳体只承受轴向力；主要是作用在制动钳钩爪上外制动块给卡钳的反作用力，还有作用在卡钳缸孔底部的液压力，如下图所示。 图所示。
这种变形所导致的后果是非常严重的，将产生制动块、制动盘径向偏磨，在制动过程中制动块与制动盘接触不均匀而导致局部过热，进而导致制动盘的磨损不均匀。 鉴于以上的问题，抵抗这种变形是设计卡钳时首先要考虑的，即卡钳必须具有一定的轴向刚度。在卡钳材料一定的情况下，在这里起关键作用的是卡钳的缸背的厚度，缸径51mm以上的卡钳该厚度一般控制在11mm-14mm之间，如下图所示 除此之外，钩爪内过度圆弧，以及观察孔的位置都对卡钳的刚度有影响。遵循的规则是：在允许的情况下尽量采用大的过渡圆角，并且将观察孔尽可能的缩小其轴向长度，但不允许越过制动盘为工作面。 在卡钳的设计阶段CAE分析必不可少，由于卡钳属对称件，为了方便划分网格并缩短计算时间，通常将卡钳从对称面分割开，如下图所示。
空心传动轴的优化设计 一、问题描述 设计一重量最轻的空心传动轴。空心传动轴的D 、d 分别为轴的外径和内径。轴的长度不得小于5m 。轴的材料为45钢，密度为7.8×10-6㎏/㎜，弹性模量E=2×105MPa ，许用切应力[τ]=60MPa 。轴所受扭矩为M=2×106N·mm 。 二、分析 设计变量：外径D 、内径d 、长度l 设计要求：满足强度，稳定性和结构尺寸要求外，还应达到重量最轻目的。 三、数学建模 所设计的空心传动轴应满足以下条件： （1） 扭转强度 空心传动轴的扭转切应力不得超过许用值，即 τ≤[]τ 空心传动轴的扭转切应力: () 4 416d D MD -= πτ 经整理得 0107.1544≤?+-D D d （2） 抗皱稳定性扭转切应力不得超过扭转稳定得临界切应力: ττ'≤ 2 327.0?? ? ??-='D d D E τ 整理得： 028.722 3 44≤?? ? ??---D d D d D D （3）结构尺寸 min l l ≥ 0≥d 0≥-d D
?????? ????=??????????=l d D x x x X 321 则目标函数为：()()[]() 32 22166221012.61012.6min x x x d D l x f -?=?-=-- 约束条件为：0107.1107.1)(15 4 14 25441≤?+-=?+-=x x x D D d X g 08.728.72)(2 /312142 4 112 /3442≤??? ? ??---= ? ? ? ??---= X x x x x x x D d D d D D g 055)(33≤-=-=x l X g 0)(24≤-==x d X g 0)(215<+-=-=x x d D X g 四、优化方法、编程及结果分析 1优化方法 综合上述分析可得优化数学模型为：()T x x x X 321,,=；)(min x f ； ()0..≤x g t s i 。考察该模型，它是一个具有3个设计变量，5个约束条件的有约束 非线性的单目标最优化问题，属于小型优化设计，故采用SUMT 惩罚函数内点法求解。 2方法原理 内点惩罚函数法简称内点法，这种方法将新目标函数定义于可行域内，序列迭代点在可行域内逐步逼近约束边界上的最优点。内点法只能用来求解具有不等式约束的优化问题。 对于只具有不等式约束的优化问题 )(min x f ),,2,1(0)(..m j x j g t s =≤
航空制造工程学院 《机械制造工艺及装备》 课程设计说明书专业：机械设计制造及其自动化班级： 090314 姓名：张建学号： 09031432 评分：指导老师：（签字）
2012年11月
机械制造工艺学课程设计任务书 课题: 传动轴花键轴机械加工工艺规程及夹具设计内容： 1 零件图1张 2. 机械加工工艺过程综合卡片1张 3. 夹具设计装配图1张 4. 夹具设计零件图1张 5. 课程设计说明书12张 班级：09031432 姓名：张建 2012年11月
目录 一零件分析 (1) 二工艺规程设计 (1) 三夹具设计 (9) 四设计心得 (10) 五参考文献 (11)
一、零件的分析 （一）零件的作用 题目所给的零件是花键传动轴，为花键传动中的传动轴，起传动的 作用。 二、工艺规程设计 (一)确定毛坯的制造形式 选择锻件毛坯。 （二）基面的选择 （1）基准的选择： 该零件既是花键轴又是阶梯轴，其加工精度又要求较高，因此选中心孔B3/7.5做为设计和工艺基准。 （三）制定工艺路线 制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 工艺路线方案： 工序一下料 工序二夹一端，车端面，见平即可，钻中心孔B3/7.5 工序三倒头装夹工件，车端面，保证总长175 工序四以中心孔定位装夹工件粗车外圆各部。 工序五去毛刺 工序六以两中心孔定位装夹工件。精车,半精车各部尺寸，倒角 工序七一夹一顶装夹工件，粗，精铣花键 工序八热处理：调质处理255—302HB 工序九按图样要求检查各部尺寸及精度。 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 “花键传动轴”，零件材料为40MnB，硬度为255—302HB，毛坯质量 为6.37ｋｇ。生产类型为小批量生产，锻造毛坯。 据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、
1.设计参数 1．所设计的汽车的载重量为32吨，驱动形式为发动机前置、6轮驱动，汽车的最高时速为max 85Km/h a V =。斯达—斯太尔1491.280/038/66? ，其发动机的型号为WD 615.67。 2 .WD 615.67发动机的参数如表2—1： max P e ?最大功率，KW ； r η?传动系效率，取0.95r η=； g ?重力加速度，210m/s g =； r f ?滚动阻力系数，货车取0.02f =； D C ?空气阻力系数，0.9D C =； A ?汽车正面投影面积，2m 1A B H =，1B ?前轮距，对于重型汽车：12m B ≈； H ?汽车总高，3m H ≈。 所以：21236m A B H ==?= max a V ?最高车速，max 85Km/h a V =； a m ?汽车总质量，Κg a m =32000。 emax T ?发动机的最大输出转矩，emax T N m =1070 静态滚动半径 Rstat=0.376m 动态滚动半径 Rdyn=0.401m (N m/r/min)1070/1400
2.传动轴 驱动形式的汽车的传动轴有主传动轴，中、后桥传动轴和前桥驱动轴。 66 2.1 传动轴概述 传动轴是由轴管、伸缩套和万向节组成。伸缩套能自动调 节变速器与驱动桥之间的距离的变化。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、十字轴承和凸缘叉等组成，重型 汽车中，为了达到传递较大转矩的目的，十字轴承采用滚柱十 字轴轴承，并配合以短而粗的十字轴。在轴承端面设蝶形弹簧， 以压紧滚柱。十字轴的端面增加具有螺旋槽的强化尼龙垫片以 防止大角或大转矩传递动力时烧结。 传统结构的传动轴伸缩套是将花键套与凸缘叉焊接在一 起，将花键轴焊接在传动轴管上。我们决定采用的是GWB公 司所生产的传动轴，它是将花键轴与传动轴关焊接成一体，将花键轴与凸缘叉制成一体以便于挤压成型。在伸缩套管和花键轴的牙齿表面，整体涂浸一层尼龙材料以增加耐磨性和自润滑性，而且减少冲击负荷对传动轴的损害，提高缓冲能力。 该型传动轴在凸缘花键轴外增加了一个管形密封保护套，在该保护套端设置了两道聚氨酯橡胶油封，使伸缩套内形成了一个完全密封的空间，使伸缩花键轴不受外界沙尘的浸蚀，不仅防尘而且防锈。因此在装配时，在花键轴与套内一次性涂抹润滑脂，就完全可以满足使用要求，不需要油嘴润滑，减少了保养内容。 传动轴是一个高转速、少支撑的旋转体，因此它的动平衡是至关重要的。一般传动轴在出厂前都要进行动平衡试验，并在平衡机上进行调整。因此，一组传动轴是配套出厂的，在使用中就应特别注意。