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1、五十鈴貨車(chē)傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)
第一章 五十鈴貨車(chē)原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求
發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩:最大扭矩318.5N·m/2000r/min;軸距:3360mm;變速器傳動(dòng)比: ?五擋0.787 ,一擋6.378,輪距:前輪1760毫米,后輪1610毫米,載重量5000千克
設(shè)計(jì)要求:
只設(shè)計(jì)直軸部分,進(jìn)行受力分析,彎、扭,強(qiáng)度校核,畫(huà)圖
第二章 萬(wàn)向傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及基本要求
萬(wàn)向傳動(dòng)軸一般是由萬(wàn)向節(jié)、傳動(dòng)軸和中間支承組成。主要用于在工作過(guò)程中相對(duì)位置不節(jié)組成。伸縮套能自動(dòng)調(diào)節(jié)變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間距離的變化。萬(wàn)向節(jié)是保證變速器輸出軸與驅(qū)動(dòng)橋輸入軸兩軸線(xiàn)夾角的變化,并實(shí)現(xiàn)兩軸的等角速傳動(dòng)。一
2、般萬(wàn)向節(jié)由十字軸、十字軸承和凸緣叉等組成。
傳動(dòng)軸是一個(gè)高轉(zhuǎn)速、少支承的旋轉(zhuǎn)體,因斷改變的兩根軸間傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。重型載貨汽車(chē)根據(jù)驅(qū)動(dòng)形式的不同選擇不同型式的傳動(dòng)軸。一般來(lái)講4×2驅(qū)動(dòng)形式的汽車(chē)僅有一根主傳動(dòng)軸。6×4驅(qū)動(dòng)形式的汽車(chē)有中間傳動(dòng)軸、主傳動(dòng)軸和中、后橋傳動(dòng)軸。6×6驅(qū)動(dòng)形式的汽車(chē)不僅有中間傳動(dòng)軸、主傳動(dòng)軸和中、后橋傳動(dòng)軸,而且還有前橋驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸。在長(zhǎng)軸距車(chē)輛的中間傳動(dòng)軸一般設(shè)有傳動(dòng)軸中間支承.它是由支承架、軸承和橡膠支承組成。
傳動(dòng)軸是由軸管、伸縮套和萬(wàn)向此它的動(dòng)平衡是至關(guān)重要的。一般傳動(dòng)軸在出廠(chǎng)前都要進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn),并在平衡機(jī)上進(jìn)行了調(diào)整。因此,一組傳動(dòng)軸是配套出廠(chǎng)的
3、,在使用中就應(yīng)特別注意。
圖 2-1? 萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的工作原理及功用 圖 2-2? 變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間的萬(wàn)向傳動(dòng)裝置
基本要求:
1.保證所連接的兩根軸相對(duì)位置在預(yù)計(jì)范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí),能可靠地傳遞動(dòng)力。
2.保證所連接兩軸盡可能等速運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.由于萬(wàn)向節(jié)夾角而產(chǎn)生的附加載荷、振動(dòng)和噪聲應(yīng)在允許范圍內(nèi)。
4.傳動(dòng)效率高,使用壽命長(zhǎng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造方便,維修容易等
第三章 五十鈴萬(wàn)向傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)分析及選型
由于五十鈴貨車(chē)軸距不算太長(zhǎng),且載重量5噸屬中型貨車(chē),所以不選中間支承,只選用一根主傳動(dòng)軸,貨車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)一般為前置后驅(qū),由于懸架不斷變形,變速器或分動(dòng)器輸出軸軸線(xiàn)之間的相對(duì)
4、位置經(jīng)常變化,根據(jù)貨車(chē)的總體布置要求,將離合器與變速器、變速器與分動(dòng)器之間拉開(kāi)一段距離,考慮到它們之間很難保證軸與軸同心及車(chē)架的變形,所以采用十字軸萬(wàn)向傳動(dòng)軸,為了避免運(yùn)動(dòng)干涉,在傳動(dòng)軸中設(shè)有由滑動(dòng)叉和花鍵軸組成的伸縮節(jié),以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸長(zhǎng)度的變化??招膫鲃?dòng)軸具有較小的質(zhì)量,能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩,比實(shí)心傳動(dòng)軸具有更高的臨界轉(zhuǎn)速,所以此傳動(dòng)軸管采用空心傳動(dòng)軸。
傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度和夾角及它們的變化范圍,由汽車(chē)總布置設(shè)計(jì)決定。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證在傳動(dòng)軸長(zhǎng)度處在最大值時(shí),花鍵套與花鍵軸有足夠的配合長(zhǎng)度;而在長(zhǎng)度處于最小時(shí),兩者不頂死。傳動(dòng)軸夾角大小會(huì)影響萬(wàn)向節(jié)十字軸和滾針軸承的壽命、萬(wàn)向傳動(dòng)效率和十字軸的不均勻性。
5、變化范圍為3。
傳動(dòng)軸經(jīng)常處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下,所以軸的材料查機(jī)械零件手冊(cè)選取40CrNi,適用于很重要的軸,具有較高的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。
3.1傳動(dòng)軸管選擇
傳動(dòng)軸管由低碳鋼板制壁厚均勻、壁?。?.5~3.0mm)、管徑較大、易質(zhì)量平衡、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度高、彎曲剛度高、適用高速旋轉(zhuǎn)的電焊鋼管制成。
3.2 伸縮花鍵選擇
選擇矩形花鍵,用于補(bǔ)償由于汽車(chē)行駛時(shí)傳動(dòng)軸兩端萬(wàn)向節(jié)之間的長(zhǎng)度變化。為減小阻力及磨損,對(duì)花鍵齒磷化處理或噴涂尼龍,外層設(shè)有防塵罩,間隙小一些,以免引起傳動(dòng)軸的震動(dòng)?;ㄦI齒與鍵槽按對(duì)應(yīng)標(biāo)記裝配,以保持傳動(dòng)軸總成的動(dòng)平衡。動(dòng)平衡的不平衡度由電焊在軸管外的平衡片補(bǔ)償。裝車(chē)時(shí)傳動(dòng)軸
6、的伸縮花鍵一端應(yīng)靠近變速器,減小其軸向阻力和磨損。其結(jié)構(gòu)圖如下:
圖 3-1 萬(wàn)向傳動(dòng)軸—花鍵軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
1-蓋子;2-蓋板;3-蓋墊;4-萬(wàn)向節(jié)叉;5-加油嘴;6-伸縮套;
7-滑動(dòng)花鍵槽;8-油封;9-油封蓋;10-傳動(dòng)軸管
第四章 萬(wàn)向傳動(dòng)軸計(jì)算及強(qiáng)度校核
4.1傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速
長(zhǎng)度一定時(shí),傳動(dòng)軸斷面尺寸的選擇應(yīng)保證傳動(dòng)軸有足夠的強(qiáng)度和足夠高的臨界轉(zhuǎn)速。所謂臨界轉(zhuǎn)速,就是當(dāng)傳動(dòng)軸的工作轉(zhuǎn)速接近于其彎曲固有振動(dòng)頻率時(shí),即出現(xiàn)共振現(xiàn)象,以致振幅急劇增加而引起傳動(dòng)軸折斷時(shí)的轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速nk(r/min)為,安全系數(shù)K取2.0,適用于一般精度的伸縮花鍵
則有
7、
(為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速) ,
4.2傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩 4.3傳動(dòng)軸長(zhǎng)度選擇
根據(jù)軸距3360mm,初選傳動(dòng)軸支承長(zhǎng)度為 mm,花鍵軸長(zhǎng)度應(yīng)小于支承長(zhǎng)度,滿(mǎn)足萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸的間隙要求,取花鍵軸長(zhǎng)度為
4.4傳動(dòng)軸管內(nèi)外徑確定
得
又
初取? ,? 則
——Lc為傳動(dòng)軸長(zhǎng)度(mm),即兩萬(wàn)向節(jié)中心之間的距離;dc和Dc分別為傳動(dòng)軸軸管的內(nèi)、外徑(mm)
4.5傳動(dòng)軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核
由于傳動(dòng)軸只承受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力而不承受彎曲應(yīng)力,所以只需校核扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度,根據(jù)公式有 ?(為軸管許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力)
上式說(shuō)明設(shè)計(jì)參數(shù)滿(mǎn)足扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度要求
4.6花鍵內(nèi)外徑確定
取安全系數(shù)2.27,則 ——
8、為許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ——為花鍵轉(zhuǎn)矩分布不均勻系數(shù),取1.3——花鍵外徑 ——花鍵內(nèi)徑 ——為花鍵有效工作長(zhǎng)度
B——為鍵齒寬 ——為花鍵齒數(shù)
由于花鍵齒側(cè)許用擠壓應(yīng)力較小,所以選用Lh較大尺寸的花鍵,查GB/T1144-2001,取,,,。
4.7花鍵擠壓強(qiáng)度校核
當(dāng)花鍵齒面硬度為35HRC時(shí),許用擠壓應(yīng)力為
則,滿(mǎn)足花鍵擠壓強(qiáng)度。
4.8傳動(dòng)軸形位公差確定
通過(guò)查手冊(cè)中軸的公差及基本偏差表,確定軸選用配合e7,此配合適用于有明顯間隙、易于轉(zhuǎn)動(dòng)的支承配合,花鍵根據(jù)手冊(cè)查得dh為f7,Dh為a11,B為d10,由此可確定軸的外徑和內(nèi)徑分別為mm mm,花鍵外徑跟內(nèi)徑分別為,,
9、,,。
傳動(dòng)軸總成的不平衡是傳動(dòng)系彎曲振動(dòng)的一個(gè)激勵(lì)源,當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)時(shí),將產(chǎn)生明顯的振動(dòng)和噪聲。萬(wàn)向節(jié)中十字軸的軸向竄動(dòng)、傳動(dòng)軸滑動(dòng)花鍵中的間隙、傳動(dòng)軸總成兩端連接處的定心精度、高速回轉(zhuǎn)時(shí)傳動(dòng)軸的彈性變形、傳動(dòng)軸上點(diǎn)焊平衡片時(shí)的熱影響等因素,都能改變傳動(dòng)軸總成的不平衡度。提高滑動(dòng)花鍵的耐磨性和萬(wàn)向節(jié)花鍵的配合精度、縮短傳動(dòng)軸長(zhǎng)度并增加其彎曲剛度,都能降低傳動(dòng)軸的不平衡度。為了消除點(diǎn)焊平衡片的熱影響,應(yīng)在冷卻后再進(jìn)行動(dòng)平衡檢驗(yàn)。傳動(dòng)軸的不平衡度,對(duì)于五十鈴貨車(chē),在1000~4000r/min時(shí)不大于50~100g 。傳動(dòng)軸總成的徑向全跳動(dòng)不大于0.8mm。軸管兩端的擺差在其兩端不大于0.5mm。用3038N·m的扭矩試驗(yàn)焊接強(qiáng)度,焊接鋼絲采用H08Mn2Si。