轻型商用车传动轴及万向节设计设计说明书 毕业设计

河南科技大学毕业设计（论文）题目轻型载货汽车车设计（离合器及传动轴设计）姓名院系车辆与交通工程学院专业车辆工程指导教师201X年6 月3 日目录前言 (2)第一章离合器设计分析与方案选择 (5)§1.1 概述 (5)§1.2 离合器结构方案分析 (6)§1.2.1从动盘数的选择 (6)§1.2.2 压紧弹簧和布置形式 (8)§1.2.3 膜片弹簧支承形式 (9)§1.2.4压盘驱动方式的选择 (9)第二章离合器基本参数和主要尺寸选择 (10)§2.1 离合器基本参数计算 (11)§2.2 膜片弹簧主要参数的选择 (13)§2.3 扭转减震器的设计 (14)§2.4 离合器压盘的设计 (18)§2.5 离合器毂花键的强度 (20)§2.6 离合器操纵机构的设计计算 (21)第三章传动轴的设计与计算 (23)§3.1 概述 (23)§3.2 万向节结构方案分析 (25)§3.3 万向节的设计计算 (26)§3.3.1 万向节设计 (26)§3.3.2 传动轴的设计......................错误！未定义书签。

第四章结论 .....................................................错误！未定义书签。

参考文献 .............................................................错误！未定义书签。

致谢 .................................................................错误！未定义书签。

前言人类利用汽车的历史大概可以追溯到上世纪八十年代以后，汽车工业经历了100年的发展过程。

目录传动轴与十字轴万向节设计1.1结构方案选择 (02)1.2计算传动轴载荷 (03)1.3传动轴强度校核 (04)1.4十字轴万向节设计 (04)1.5传动轴转速校核及安全系数 (07)1.6参考文献 (09)1.传动轴与十字轴万向节设计要求1.1万向传动轴总体概述万向传动轴是汽车传动系的重要组成部件之一。

传动轴选用与设计的合理与否直接影响传动系的传动性能。

选用、设计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负荷，可能导致传动系不能正常运转..。

传动轴是将发动机输出的转知经分动器传递给前驱和后驱的传动机构，转速达3000~7000r/min,振动是传动轴总成设计需考虑的首要问题。

尽管采取涂层技术来减小滑移阻力，但产生的滑移阻力仍为等速万向节的10~40倍，而滑移阻力将产生振动。

为选型设计提供依据，传动轴分为CJ+CJ型、BJ+BJ型（靠花键产生滑移)BJ+DOJ型、BJ+TJ型、BJ+LJ型5种类型。

传动布置型式的选择万向节传动轴是汽车传动系的重要组成部件之一。

传动轴选用与设计布置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。

车辆的万向节传动，主要应用于非同心轴间和工作中相对位置不断改变的两轴之间的动力传递。

装在变速器输出轴与前后驱动桥之间。

变速器的动力输出轴和驱动桥的动力输入轴不在一个平面内。

有的装载机在车桥与车架间装有稳定油缸、铰接式装载机在转向时均会使变速箱与驱动桥之间的相对位置和它们的输出、输出入轴之间的夹角不断发生变化。

这时常采用一根或多根传动轴、两个或多个十字轴万向节的传动[7]。

图2.1为用于汽车变速箱与驱动桥之间的不同万向传动方案。

（a）单轴双万向节式（b）两轴三万向节式图2.1 汽车的万向传动方案[7]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：用于变速器与驱动桥之间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 fη/nT ss1= G2 m’2φr r/ i0i mηm发动机最大转矩T emax=235.3Nm驱动桥数n=1，发动机到万向传动轴之间的传动效率η=0.85，液力变矩器变矩系数k={(k0 -1）/2}+1=1.6满载状态下一个驱动桥上的静载荷G2=65%m a g=0.65*950*9.8=6051.5N，发动机最大加速度的后轴转移系数m’2=1.2，轮胎与路面间的附着系数φ=0.85，车轮滚动半径r r=0.35主减速器从动齿轮到车轮之间传动比i m=1,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=0.9*0.85=0.765，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=2，主减速比i0=3.98所以：T se1=k d T emax ki1i fη/n=198.315.26.13.2352⨯⨯⨯⨯⨯=7491.952NT ss1= G2 m’2φr r/ i0i mηm=765.0198.335 .085.02.15.6051⨯⨯⨯⨯⨯=709.556N ∵T1=min{ T se1, T ss1} ∴T1= T ss1=709.556N1.3 传动轴强度校核按扭转强度条件τT=T/W T≈9550000Pn0.2D c3(1-(d c/D c)4)≤[τT]式中，τT为扭转切应力，取轴的转速n=4000r/min，轴传递的功率P=65kw，D c=60mm，d c=81mm分别为传动轴的外内直径，根据机械设计表15-3得[τT]为15-25 Mpa∴τT =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯4360521602.04000659550000=8.242 Mpa<[τT ] 故传动轴的强度符合要求1.4 十字轴万向节设计万向节类型的选择对万向节类型及其结构进行分析，并结合技术要求选择合适的万向节类型。

轻型货车设计（离合器及操纵机构与传动轴设计）摘要在这三个月的时间里，我的最重要的任务之一就是设计汽车离合器、其操纵机构，以及传动轴的设计。

众所周知汽车底盘包括传动系、行驶系和转向系，传动系部件包括离合器、变速器、传动轴、驱动桥、半轴及驱动轮。

在传动系的这些部件中，离合器和变速器无疑是两个最为重要的部件。

驾驶员通过操纵离合器既可以在变速器换档时使发动机与离合器暂时分离，也可以在汽车起步时使发动机与离合器平稳接合。

离合器的设计采用膜片弹簧压紧机构，液压式操纵机构。

在国外，常采用液压操纵机构的离合器以减轻驾驶员的疲劳，通过对传动轴的传动类型分析，对传动方式和传动轴进行了选型；通过对传动轴的类型与结构分析，选择了传动轴的十字轴滚针轴承的密封形式——盖板式密封。

通过对万向节的十字轴、滚针轴承、万向节叉的设计计算，确定了所设计车辆使用的这些部件的具体尺寸。

综合各部分的设计及校核结果，所设计的离合器、传动轴能满足所设计的轻型货车的传动要求。

关键词：离合器，传动轴，十字轴，操纵机构THE DESING OF A LIGHT TRUCK (THE CLUTCKAND THE MANIPULATIONOF INSTITUTIONS AND SHAFT DESIGN)ABSTRACTIn these two month-long time, one of my most vital duties is designs the automobile clutch,Its control mechanism, as well as drive shaft design.The well known motor car chassis including the power transmission, the travel is and the steering s ystem, the power transmission part including the meeting and parting Transmission gearbox, drive shaft, driving axle, rear axle and driving gear. In power transmission these parts, to Gathering and the transmission gearbox are two most important parts without doubt. The pilot through operates the coupling already to be possible in The transmission gearbox shifts gears when causes the engine and the coupling separates temporarily, also may starts when the automobile cause the engine and Coupling steady joint. The coupling design used the disk spring to contract the organization, hydraulic control organization. In overseas, often uses the hydraulic cont rol organization the coupling by to reduce pilot's weariness.Through to the drive sha ft transmission type analysis, has carried on the shaping to the type of drive and the drive shaft; Through to the drive shaft type and the structure analysis, chose the drive shaft cross axle needle bearing seal form to cover the board style seal. Through to the universal joint cross axle, the needle bearing, the universal joint sliding yoke design calculation, had determined designs these parts concrete sizes which the vehicles uses.Synthesizes each part of designs and the check result, designs the coupling, the drive shaft can satisfy skin truck which designs to use the transport vehicle the transmission request.KEY WORDS: Coupling drive shaft cross axle control mechanism目录前言 (1)第一章离合器设计分析与方案选择 (3)§概述 (3)§离合器结构方案分析 (4)§从动盘数的选择 (5)§压紧弹簧和布置形式的选择 (6)§膜片弹簧支承形式 (7)§压盘驱动方式的选择 (8)第二章离合器基本参数和主要尺寸选择 (8)§离合器基本参数计算 (10)§膜片弹簧主要参数的选择 (12)§扭转减震器的设计 (13)§离合器压盘的设计 (18)§离合器从动盘毂花键的强度校核 (19)§离合器操纵机构的设计计算 (20)第三章传动轴的设计与计算 (23)§概述 (23)§万向节结构方案分析 (24)§万向节的设计计算 (24)§万向节设计 (24)§传动轴的设计 (27)第四章结论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)前言自从十九世纪末期诞生第一辆汽车以来，汽车工业经历了100年的发展过程。

学科门类：单位代码：毕业设计说明书（论文）中型货车万向节与传动轴设计MEDIUM V ANS’ UNIVERSAL AND SHAFT DESIGN学生姓名所学专业班级学号指导教师XXXXXXXXX系二○**年X X月开题报告一、选题的目的、意义和研究现状二、研究方案及预期结果三、研究进度四、主要参考文献五、指导教师意见摘要万向传动装置一般由万向节和传动轴组成，有时还需加装中间支承。

本设计主要研究中型货车变速器与驱动桥之间的万向传动装置。

该设计是以万向传动装置的结构与工作原理为基础，采用有限元分析、理论研究与实际研究、定性与定量分析等方法计算出较为合理的万向节与传动轴结构。

并用文字叙述与图表说明相结合的方法阐述了万向传动装置的构造及所选基本尺寸，然后计算了万向节的转矩，对十字轴上的力以及十字轴颈根部的弯曲应力和切应力进行强度校核，其中应用有限元分析的方法对中间传动轴进行应力分析，并绘制出了传动轴的受力云图。

对十字轴滚针轴承进行接触应力和滚针所能承受的最大载荷的计算，以适合十字轴的使用；对万向节叉与十字轴连接支承时产生的作用反力，对其万向节叉承受弯曲和扭矩载荷进行校核，以达到使用强度。

确保其在正常使用的情况下，拥有更长的使用寿命。

关键词：中型货车；万向传动装置；十字轴式万向节；伸缩花键AbstractUniversal transmission device is generally composed by universal and shaft, and sometimes it also needs to install middle supporting. This design mainly studies about the medium van’s transmission and the universal transmission between axles.It is based on universal transmission device structure and working principle, and calculates the universal shaft and the reasonable structure by finite element analysis, theoretical research , practical research, the qualitative and quantitative analysis. Use text and illustrations method combining describes the structure ,universal transmission device and selected basic dimensions. Then calculate the torque, and compare the bending stress and shear stress intensity of universal shaft and the roots of the neck. Use application of the finite element analysis method in stress analysis of intermediate shaft transmission and mapped the stress contours. The cross axis needle bearing on contact stress and needle roller can withstand the maximum load calculation for the use of spiders. Compare the cardan shaft supporting the role of the reverse force, cardan sustaining bending and torque load test, in order to achieve intensity. To ensure the service life be longer by normal use in the circumstances.Key words:medium truck；universal driving device；cardan universal joint；slip join目录绪论 (11)1 万向传动装置结构方案分析 (12)1.1 中型货车主要参数选择 (12)1.2 总体设计方案 (12)1.2.1 传动轴管选择 (14)1.2.2 伸缩花键的选择 (14)1.2.3 万向节分析 (15)1.2.4 中间支承结构分析与设计 (16)2万向节的分类 (18)2.1 不等速万向节 (18)2.2 准等速万向节 (19)2.3 等速万向节 (19)3 万向节的设计与强度校核 (20)3.1 万向节结构与尺寸设计 (20)3.1.1 基本构造与基本原理 (20)3.1.2 确定十字轴尺寸 (20)3.1.3 十字轴万向节的传动效率 (21)3.2 万向节强度校核 (21)3.2.1 十字轴万向节运动和受力分析 (21)3.2.2 十字轴万向节传动的附加弯矩和惯性力矩 (22)3.2.3 十字轴万向节传动的弯曲应力与剪切应力 (25)4万向传动轴设计及强度校核 (29)4.1 传动轴的临界转速 (29)4.2 传动轴长度选择 (32)4.3 传动轴管内外径确定 (32)4.4 传动轴扭转强度校核 (32)4.5 花键内外径确定 (33)4.6 花键挤压强度校核 (34)5基于CATIA的有限元分析 (35)5.1 设计零件模型 (35)5.2 生成静态分析 (35)6 技术与经济性分析 (37)结论 (38)参考文献 (39)致谢 (40)绪论随着汽车行业的渐成熟，特别是近几十年来汽车工业大发展以来，汽车行业对世界经济的发展和人类社会的进步产生了巨大影响。

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。

传动轴和万向节设计一、传动轴的结构传动轴是连接发动机和驱动轴的重要传动部件，其主要结构包括中心轴、连接部件和连接套管。

中心轴是传动轴的主体，其外形通常为圆柱形。

连接部件用于连接中心轴与其他传动部件，常用的连接方式有接合螺母和套筒连接。

连接套管则用于安装传动轴，起到支撑和保护的作用。

二、传动轴的设计要求传动轴作为汽车传动系统的关键零部件，其设计需要满足以下几个主要要求：1.良好的刚度和强度：传动轴在传递发动机动力的同时，还需要承受车辆行驶过程中的各种载荷。

因此，传动轴的设计需要保证足够的刚度和强度，以防止变形和断裂。

2.良好的动平衡性能：传动轴在高速旋转过程中会产生振动和不平衡力，对汽车驾驶稳定性产生不利影响。

因此，传动轴的设计需要考虑动平衡性能，采取相应的平衡措施。

3.重量轻、体积小：随着汽车动力性能和燃油经济性要求的提高，传动轴的质量也要求尽量减小，以减轻整车质量，提高燃油经济性。

4.良好的耐久性和可靠性：传动轴在汽车使用过程中会受到多种因素的影响，如冲击、杂乱加载和腐蚀等。

因此，传动轴的设计需要保证其良好的耐久性和可靠性，减少故障发生的概率。

三、万向节的结构和工作原理万向节用于连接传动轴和车轮之间，是一种能够在不同角度下实现传动的装置。

常见的万向节结构有三个球式和常角度式两种。

其中，三个球式万向节是一种可以实现任意角度传动的结构，由两个内圈、两个外圈和三个转动球组成。

常角度式万向节则适用于需要固定角度传动的场合，常用于前驱汽车。

万向节的工作原理是通过球和轴之间的球座和滚道实现传递动力。

当传动轴转动时，球会在轴上转动，通过球面与内圈、外圈的滚道接触传递动力。

相对于三个球式万向节，常角度式万向节的结构相对简单，其工作原理类似。

四、常见问题及解决方法1.传动轴产生振动：造成传动轴振动的原因有很多，可能是由于不平衡、轴材质问题或连接部件松动等原因。

解决方法可以是进行动平衡修正或更换质量较好的传动轴。

目录前言 (1)第一章离合器的设计 (3)§ 绪论 (3)§ (3)§ (4)§ (6)§ (11)§ (12)§ (15)第二章离合器操作机构的设计 (19)§ (19)第三章传动轴的设计 (22)§ (22)§ (23)§ (24)结论 (27)参考文献 (28)致谢 (29)外文翻译 (30)前言改革开放以来，随着国家经济的迅猛发展，汽车工业也在慢慢崛起，汽车在我们日常生活中占据了越来越重要的地位，车辆给人们出行带来了极大地方便，因此汽车工业也被国家放在了极其重要的地位，像吉利收购沃尔沃表明了我们国内企业正在逐步强大，因此能够选择车辆工程专业也是我认为一个非常正确的选择，而汽车设计室我们车辆工程专业学生毕业时的一个重要实践环节。

这次设计中，我们五名同学共同合作，共同设计一辆轻型载货汽车，我主要负责其中的离合器和传动轴的设计。

在本次设计中，我选用的是目前比较广泛应用的液压操纵拉式膜片弹簧离合器。

这种离合器有许多优点，如操纵省力，布置方便，结构简单等。

传动轴采用的是十字轴式万向节，其与万向节叉的连接采用外挡圈式。

通过这次的设计，我们对大学四年所学的知识进行了一次全面的回顾与总结，并且进一步加深与巩固，同时也掌握了一些运用专业知识方法，提高了理论联系实际的能力，为今后工作和学习打下了良好的基础。

第一章离合器的设计§绪论汽车离合器的设计是汽车传动系中于发动机联系的总成。

离合器在汽车中的作用是：切断和实现对传动系的动力传递，以保证：，使汽车平稳起步，减少变速器中齿轮之间的冲击，便于换挡。

，靠离合器打滑保护传动系，防止零件因过载而损坏。

为保证离合器具有良好的工作性能，对汽车离合器提出如下基本的要求：A.在任何行驶情况下能可靠的传递发动机最大的转矩，而且传递扭矩的能力要有适当储备；B.分离是要彻底；，以保证汽车起步平稳，没有抖动和冲击；D离合器的从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时齿轮之间的冲击和便于换挡；此外，离合器应力求做到结构简单、紧凑、重量轻，制造工艺性好和维修方便。

万向传动轴设计1．车型及其相关参数1.1车型图片设计所选车型为：一汽解放赛龙中卡(CA1145PK2L2AEA80)1.2车型参数：驱动形式4*2 轴距4920m车身长度8.45m 车身宽度 2.5m车身高度 2.56m 最高车速93km/h 轮胎规格8.25-16 发动机最大输出功率103kw整车质量 5.8吨发动机最大转矩450N·m 最大总质量13.8吨最大扭矩转速1400发动机额定转速2500rpm 档数6档变速器最大输出扭矩610N·m 一档传动比 6.515后桥允许载荷8950Kg 六档传动比0.813刚性万向节安徽工程大学万向节------课程设计说明书挠性万不等速万向节准等速万向节等速万向节向节十字轴式双联式凸块式三销轴式球面滚轮式圆弧槽滚刀式球叉式直槽滚道式伸缩型球笼式Birfield型Rzeppa型图 2.1万向节的分类在方案选择时，我们考虑到它是用于变速器与驱动桥之间，并且在满足万向传动轴设计基本要求后，我们选择了十字轴万向节。

其结构如下图所示，注油嘴套筒滚针轴承座注油孔油道图 2.2十字轴结构图因为这种万向节结构简单紧凑，强度高，耐久性好，传动效率高，生产成本低，能使不在同轴线或轴线角较大，轴向移动较大的两轴等角速连续回转，与可伸缩的传动轴搭配在一起，构成的十字轴万向传动轴被广泛采用。

十字轴万向传动可分为单十字轴和双十字轴两种。

单十字轴万向节传动，传动轴被封闭在一套管中，套管将牵引力或制动力从驱动桥传至车架或车身。

但其结构笨重，增加了非悬挂部分的重量。

而且，由于这种结构中只用了一个十字轴万向节传动，因此不能保证主减速器主动轴与变速器第二轴的转速恒等，引起了工作不均匀性，这种万向节应用很少。

目前应用最广泛的是双十字轴万向节。

双十字轴万向节直接用两个简单十字轴万向节和一根传动轴连接。

另外双十字轴万向节的重量轻，对载重汽车而言通常只占 1.0~1.4%。

所以我们选了双十字轴万向节。

传动轴和万向节设计一、传动轴设计原理传动轴是将发动机产生的动力传递到车辆的驱动轮上的一个重要部件。

其主要功能是在发动机和驱动轮之间传递扭矩，并且能够适应车辆悬挂系统的运动。

传动轴一般采用圆柱形或者扁平形的结构，其内部有若干根同轴排列的精密钢管。

在正常情况下，传动轴的转速较低，承受的扭矩相对较小，所以设计上一般使用空心结构，以减轻重量，并提高整车的燃油经济性。

在传动轴的设计过程中，需要考虑以下几个方面：1.强度设计：传动轴在传递高扭矩时需要具备足够的弯曲强度和抗扭强度，以防止其发生破坏。

强度设计一般采用有限元分析方法，考虑材料的强度和结构的几何形状，以确保传动轴的可靠性。

2.动平衡设计：传动轴在旋转时会产生一定的离心力，为了避免引起车辆的振动和噪音问题，需要进行动平衡设计。

动平衡主要通过改变传动轴的结构和通过在不平衡部位安装平衡块的方式来实现。

3.转向角度设计：传动轴需要能够适应车辆悬挂系统的运动，所以需要根据车辆的悬挂行程和转向角度来设计传动轴的长度和角度。

过大的转向角度会造成传动轴的变形和断裂，过小的转向角度则会影响车辆的灵活性。

二、万向节设计原理万向节是传动轴和车轮之间连接的关键部件，其主要功能是实现传动轴与驱动轮间的角度传递，并在转向时能够适应轮胎的转向角度。

万向节一般由内球和外球组成，内球有两个半球形的凹槽，外球有两个凸槽，内外球通过一个钢球来连接。

当传动轴发生转动时，内外球可以相对转动，以适应车轮的角度变化。

在万向节的设计中，需要考虑以下几个因素：1.角度传递：万向节需要能够在不同角度下传递扭矩，并且保持稳定的工作状态。

在设计中需要注意内外球的形状和尺寸，以确保扭矩的传递效果和稳定性。

2.脱落力设计：万向节在工作过程中会产生较高的脱落力，为了保证其可靠性，需要进行脱落力分析和设计。

一般采用优化设计或者增加连接脱落力的结构，以确保万向节在承受高负荷时不发生脱落。

3.寿命设计：万向节在工作过程中会产生较大的摩擦和磨损，所以需要进行寿命设计。

第1章万向传动轴的概述1．1 万向传动轴的介绍实践证明，万向节传动所连接的两轴的位置和所传动的动力大小不同万向节传动将有不同的形式。

同时因为生产和使用条件不一样，往往所选择的结构形式也是不一样的，故我们在进行万向节传动设计时，应根据整车设计和生产部门的具体情况，设计制造出来的万向节传动装置应能满足如下要求：1．保证所连接的两轴相对位置在预计范围内变动时能可靠的传动扭矩。

2．保证所连接的两轴能够均匀的旋转，而且由于两轴之间存在夹角而产生的惯性力矩所引起的载荷应降低到许可范围内。

3．保证传动效率高，寿命长，结构简单，制造维修方便。

1．2 万向传动轴的概述随着汽车工业的不断壮大和发展，人民生活水平的提高，汽车的设计思想也提高了。

汽车上的万向传动装置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。

在发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运动，普通采用万向节传动。

当驱动桥与变速器的距离不大时，经常采用两个万向节和一个传动轴的结构。

万向节按扭矩方向是否明显的弹性变形，可分为刚性万向节和柔性万向节两类。

刚性万向节又分为不等速万向节，等速万向节和等速万向节。

万向节传动轴用于在不同轴心的两轴间甚至在工作过程中相对位置不断变化的两轴间传递力。

例如，在某些重型汽车上，按总布置要求将离合与变速器、变速器与分动器之间拉开一定距离时，考虑到在它们之间很难轴与轴同心，以及安装基体的车架也可以发生变形，故在这些总成间就应采用万向节传动。

此时常采用普通十字轴万向节，也有采用挠性万向节的，其工作夹角一般不大于3°～5°。

前置发动机后轮驱动的汽车在行驶过程中，由于悬架的不断变形，变速器与驱动桥的相对位置（高度和距离）也在不断变化。

在它们之间需要用可伸缩的万向传动轴联接。

这时当联接的距离较近时，常采用两个十字轴万向节和一根可伸缩的传动轴；当距离较远且传动轴的长度超过1．5m时，则应将传动轴分成两根或三根，用3个或4个万向节，且后面一根传动轴可伸缩，中间传动轴应有支承。

万向传动轴设计说明书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。

关键字：万向传动轴、伸缩花键、十字轴万向节、临界转速、扭转强度目录一、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、法兰盘的设计 (19)八、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，万向节用三个。

此时，必须在中间传动轴上加设中间支承。

在转向驱动桥中，由于驱动桥又是转向轮，左右半轴间的夹角随行驶需要而变，这是多采用球叉式和球笼式等速万向节传动（图1—1c）。

`毕业设计说明书三叉杆（滚子）式万向节的结构设计与传动效率分析三叉杆（滚子）式万向节的结构设计与传动效率分析摘要：前轮驱动的汽车传动系统一般由一个三叉式万向节、一个球笼式万向节及连接它们的中间轴组成。

三叉杆式准等速万向节是一种能够轴向伸缩的万向节。

当三叉杆滚子式万向节以一定的偏转角传递动力时，由于内部零件之间存在相对滑动，会产生摩擦，它的三个滚子球环在运动的过程中将产生强烈的振动。

三叉杆滚子式万向节传动中的效率损失主要为摩擦损失，其中摩擦损失主要是由于球形滚子与三叉杆之间存在相对滑动、球形滚子在导向槽中存在相对滑动。

在三叉杆滚子式万向节尺寸、结构设计的基础上以空间矩阵为工具，对三叉杆式准等速万向节的运动和受力进行分析，得出了三叉杆滚子式等速万向节效率的相关公式，借助MATLAB 软件对公式进行可视化仿真分析，可以找出影响其传动效率的因素，得出传动效率的变化规律。

关键词：万向节；三叉杆；结构设计；传动效率；运动仿真The Mechanism Design and Transmission efficiency analysis ofTripod Roller Universal JointsAbstract:Front-wheel drive car transmission system generally consists of a fork-type universal joint, a CV-type universal joint and the composition of the intermediate shaft connecting them.Tripod Roller universal joint is a quasi-constant velocity joint gimbal capable of axial stretching.When forming activity angle to transmit power angle ,Tripod universal joints, based on the relative sliding internal parts ,resulting in friction. Its three spherical roller will produce more intense vibrations. Efficiency losses in Tripod roller universal joint transmission are mainly friction loss which is mainly manifested in relative sliding between the spherical roller and The Tripod and spherical roller relative sliding in the guide groove. Spatial matrix is used as a tool to analyze and calculate the motion and force of quasi-constant velocity joints and obtain correlation formula of this kind of universal joint based on the size and structural design of The Tripod roller Universal joint. Using MATLAB software simulation analysis to identify factors that affect the efficiency of the transmission and obtain variation of the transmission efficiency in the end.Key word:Universal joint; The Tripod; Structural Design; Transmission efficiency; Motion Simulation.目录1. 前言 (1)1.1 国内外研究现状 (1)1.2 万向节分类 (2)1.3三叉杆滚子式万向节的结构特点 (3)1.4 课题研究的主要内容和意义 (4)1.5 本课题的研究方法 (4)2.三叉杆（滚子）式万向节的结构设计 (7)2.1 三叉杆滚子式万向节尺寸标准 (7)2.2万向节设计的性能要求 (7)2.3三叉杆滚子式万向节组件的结构优化设计 (8)2.4三叉杆万向节组件的尺寸设计 (9)2.5三叉杆式万向节零件结构工艺性的改善设计 (12)3.三叉杆（滚子）式万向节的运动分析 (14)3.1三叉杆滚子式万向节相对速度分析 (14)3.2三叉杆式万向节采用调心轴承安装时的运动分析 (19)3.3输入转角和输出转角的关系 (20)4.三叉杆（滚子）式万向节的受力分析 (22)4.1模型分析 (22)4.2 受力分析 (24)5.三叉杆（滚子）式万向节的传动效率分析 (28)5.1三叉杆滚子式万向节于任意输入转角 下的瞬时效率 (28)5.2三叉杆滚子式万向节的平均效率 (28)5.3基于MATLAB的传动效率仿真分析 (29)6. 结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)1. 前言一个国家汽车工业水平的高低是衡量该国家的工业技术水平高低的重要指标。

第一章前言年法国人尼古拉斯古诺（－）将蒸汽机装在板车上，制造出第一辆蒸汽板车，这是世界上第一辆利用机器为动力的车辆。

年，瑞士军官普兰捷尔也造出一辆以蒸汽机为动力的额自由行驶的板车，于是有人将普兰捷尔也认定为汽车的始祖之一。

年，法国人艾蒂勒努瓦发明了一种内部燃烧的汽油发动机。

年德国工程师卡尔奔驰（－）在曼海姆制成一部装有马力汽油机的三轮车。

德国另一位工程师戈特利布戴姆勒（－）也同时造出了一辆用马力汽油机作动力的三轮车。

他们俩被公认为以内燃机为动力的现代汽车的发明者，年月日也被公认为汽车的诞生日。

汽车从无到有并迅猛发展。

从世纪初至世纪年代，汽车产量大幅增加，汽车技术也有很大进步，相继出现了高速汽油机、柴油机；弧齿锥齿轮和准双面锥齿轮传动、带同步器的齿轮变速器；化油器；差速器；摩擦片式离合器；等速万向节；荻第安后桥半独立悬架；液压减振器；艾克曼式转向结构；石棉制动片；充气式橡胶轮胎等。

世纪年代至年代，汽车的主要技术是高速、方便、舒适。

流线型车身、前轮独立悬架、液力自动变速器、动力转向、全轮驱动、低压轮胎、子午线轮胎都相继出现。

世纪年代至今，汽车技术的主要发展是提高安全性、降低排放污染。

由此各种保障安全、减少排放污染的新技术、新车型相继出现，如各种防抱死系统、电子控制喷油、电子点火、三元催化转化系统、电动汽车等。

现代汽车技术发展的方向主要表现在以下几个方面：() 安全可靠应用汽车防抱死制动系统()、汽车驱动防滑系统()、电控稳定程序()、电子巡航控制系统()、安全带、安全气囊()等。

() 环境保护采用电控燃油喷射()、无分电器点火()、废气再循环控制系统、燃油蒸发排放控制系统、气门升程与配气相位可变控制系统、断油控制、进气压力波增压及废气涡轮增压控制、共轨电控柴油喷射系统等技术。

() 节约能源) 整车轻量化。

美国专家认为今后轻量化的途径主要是将目前占汽车质量％的钢铁材料换成轻的其它材料，特别是塑料和铝。

万向传动轴设计1．车型及其相关参数1.1车型图片设计所选车型为：一汽解放赛龙中卡(CA1145PK2L2AEA80)1.2车型参数：驱动形式4*2 轴距4920m车身长度8.45m 车身宽度 2.5m车身高度 2.56m 最高车速93km/h 轮胎规格8.25-16 发动机最大输出功率103kw整车质量 5.8吨发动机最大转矩450N·m 最大总质量13.8吨最大扭矩转速1400发动机额定转速2500rpm 档数6档变速器最大输出扭矩610N·m 一档传动比 6.515后桥允许载荷8950Kg 六档传动比0.813刚性万向节安徽工程大学万向节------课程设计说明书挠性万不等速万向节准等速万向节等速万向节向节十字轴式双联式凸块式三销轴式球面滚轮式圆弧槽滚刀式球叉式直槽滚道式伸缩型球笼式Birfield型Rzeppa型图 2.1万向节的分类在方案选择时，我们考虑到它是用于变速器与驱动桥之间，并且在满足万向传动轴设计基本要求后，我们选择了十字轴万向节。

其结构如下图所示，注油嘴套筒滚针轴承座注油孔油道图 2.2十字轴结构图因为这种万向节结构简单紧凑，强度高，耐久性好，传动效率高，生产成本低，能使不在同轴线或轴线角较大，轴向移动较大的两轴等角速连续回转，与可伸缩的传动轴搭配在一起，构成的十字轴万向传动轴被广泛采用。

十字轴万向传动可分为单十字轴和双十字轴两种。

单十字轴万向节传动，传动轴被封闭在一套管中，套管将牵引力或制动力从驱动桥传至车架或车身。

但其结构笨重，增加了非悬挂部分的重量。

而且，由于这种结构中只用了一个十字轴万向节传动，因此不能保证主减速器主动轴与变速器第二轴的转速恒等，引起了工作不均匀性，这种万向节应用很少。

目前应用最广泛的是双十字轴万向节。

双十字轴万向节直接用两个简单十字轴万向节和一根传动轴连接。

另外双十字轴万向节的重量轻，对载重汽车而言通常只占 1.0~1.4%。

所以我们选了双十字轴万向节。