毕业设计（论文）轻型载货汽车离合器及传动轴设计（全套图纸）

河南科技大学车辆与交通工程学院河 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 2015年6 月3 日目录前 言- 1 -第一章离合器设计分析与方案选择- 3 -1.1概述- 4 -1.2离合器结构方案分析- 5 -1.2.1从动盘数的选择- 6 -1.2.2 压紧弹簧和布置形式- 7 -1.2.3膜片弹簧支承形式- 8 -1.2.4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- 9 -2.1离合器基本参数计算- 10 -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- 19 -2.6 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 -3.1 概述- 23 -3.2万向节结构方案分析- 24 -3.3万向节的设计计算- 25 -3.3.1 万向节设计- 25 -3.3.2 传动轴的设计- 28 -第四章 结 论- 31 -参考文献- 32 -致谢- 33 -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。由于社会需求的不断增长和科学技术的不断提高，汽车设计越来越精致、复杂，其运输效率和各种个样的性能都有很大的题升。现在汽车已经非常常见，马路上各种各样的汽车多的数不清，汽车一成为我们生活的日常用品，以不是一起的奢侈品，而且汽车工业发展的水平也可以表示国家的科技水平。全套图纸，加15389370650年代以来，由于国家大力发展经济，各种基础设施的建设，比如公路的建设，使汽车的速度和运载能力都大大提高。目前，汽车越来越大一辆，有的打车子能装40吨的货物，能开到100km/h，15万km是一些车子一年能开的路程。有的国家很多货物都是用汽车来拉的。60年代以来，载货汽车由于工作需要越来越大型化，汽车在矿山、石油工业港口的运输量所占的比例逐年上升，各国还采用托挂的运输方式来扩大汽车的载货量和降低汽车运输成本。在农村，汽车运输也占很大的比重。由上可知，汽车已经容人我们的生活之中。除载货汽车外，汽车制造公司每年也会制造供私人用的各种形式的轿车（在有些国家中轿车产量占整个汽车产量的80），车主用以上下班、代步、兜风、旅游等。汽车加快了人们的生活节奏，为我们节省了大量时间。因此在大部分国家地方中，汽车是人们生活的必须品，十分常见。由于汽车在各种情况下都有很好的适应性，所以近20年来汽车制造公司不断提高汽车制造数量。据80年代初统计，全世界汽车年产量已达4000万辆，保有量达4亿辆以上。汽车在人们的生活中到处可见，牢百姓也能买的起，所以汽车越来越多，但它也给我们带来很多苦恼。在大部分国家，交通堵塞和频繁的交通事故；废气和汽车造成的声音已对人们的造成各种负面作用，这些已形成了社会公害。尤其是交通事故毁掉了很多人的生活。所以大部分国家制定各种规定来避免交通事故的发生，并对汽车策划提出了很严格的要求，到如今，汽车越来越常见，作用也越来越大，所以在造汽车时，我们要考虑很多因素，形成自己的特点，特别要考虑汽车的安全性。汽车在制造时必须要考虑各种突发条件和使用方式的，通一辆汽车在不同的地方开也会不一样，如开歪路、开上、下坡道、在哪开、维修能力和使用什么燃料等的变化。在中国，南北之间跨越纬度很大，南部毗邻热带，北部接近寒带，因此南北温度变化很大；在辽阔的国土上，地形十分复杂，云南有各种崎岖的山路，中原地带多为平地，各种地形互相交错，汽车在哪里开都要考虑各种因素，在策划时必须考虑，汽车的结构也要做相应的改变。例如：高原地区要求发动机增压；寒冷地区要求考虑冷启动；热带地区希望驾驶室有良好的通风和隔热装备，因此，在造汽车的时候要考虑汽车在哪里使用，精心策划，制定合理的方案，使汽车能在各种情况下都能正常运行，并能够满足人们的需求。这是对汽车设计的第一个要求。大多数汽车都能大量制造，这是它第二个特点。汽车可以在短时间内制造很多，而且有各种样子，所以策划中最好使用的零件满足“三化”，这样就可以快速制造还能节省经济。零件满足“三化”时，我们可以很容易找到替代品。国外专业的工厂只生产相应的零件，然后由汽车装配厂装配成整车，在发放到市场中。各专业厂为了能够快速的制造出满足汽车所要用到的各种零件，常把产品分成各种形式，组成系列，并考虑各种情况。如内燃机可按缸数分为很多种标准，这样就可以少量的基本型满足各种汽车的需求。汽车工业由于科技的发展也是一天一个样，汽车策划也在进百年经过3次大的变化，最开始是经验设计阶段。二战之后的50年代，以科学实验为基础的设计阶段，从60年代开始，汽车策划进入高速发展阶段，科技的日益发展，使汽车产品越来越人性化，科技含量也越高，产品功能也越来越好。第一章离合器设计分析与方案选择1.1概述离合器是汽车传动系中间接与发动机发生关系的零件，离合器的主要功能是在汽车起步之前动力无法传递到轮胎，可以使车子在刚开动的时候将提供动力的装置和拥有传动的零部件很好的接合在一起，使车子刚开动的时候很平稳。在汽车档位转换时，能将动力切断，使换挡齿轮和变速器之间的冲击减少。能使传动系的最大转矩有所提升，提高传动系各零件的使用使用时长；有效的降低汽车的制造成本，还能降低传动系的震动，减小噪音。离合器如果要正常工作，就必须满足下面各种要求：1.无论在什么时候，离合器都可以把动力传递，在零件不损坏的情况下可以传递内燃机的最大转矩，并且稍微大于最大转矩。2.离合器接合时能平静的把动力传递到轮胎，使汽车起动时没有大的颠簸。3.离合器分离时要非常快。4.减小离合器从动片的质量，可以使变速器的使用使用时长提高，因为离合器齿轮因从动片质量减小而使齿轮间的冲击变小。 图1-1 离合器5.离合器在温度高时，性能会大打折扣，因此会装有散热装备，提高使用时长。6.零部件之间不能发生共振，还需要有减小声音的装置。7.离合器应该便于操作。8.摩擦片应有足够的摩擦力。9.离合器使用的原料应该够硬，以能够提高离合器的使用时长。 主、从部分和用于压紧的弹簧能使离合器在接合时将动力传递到轮胎，操纵部分能控制离合器是接合还是分离由于科学技术的飞速发展，内燃机每分钟可以把环的速度也一直在提高，各国对离合器越来越重视，为了能够使离合器的使用时长提高，能够在能开到很大速度的汽车上使用，已经成为离合器目前发展的需要。 1.2离合器结构方案分析 咋们团队本次的策划一辆轻型载货汽车，可乘坐人，而我个人的设计任务是离合器和传动轴的策划。 以下分析离合器的功能和程序。通过考虑汽车车型、使用准则、加工原则。三化以及各种要求，挑选好用的离合器结构。离合器大部分都是盘行的，一个从动盘的为单片，俩个从动盘的为双片，三个从动盘的为三片；在分离时，由于受力的偏向差异，又可分为拉式和推式两种形式。1.2.1从动盘数的选择汽车一般情况下分为轿车和货车，轿车和小货车，用的都是转矩不是很大的发动机。在这种情况下，一般离合器只要有一个从动盘满足就能。单片离合器(图1-1)有很多优点，比如使用简单，便于操作，有良好的散热性，使用时分离快、接合时又很平顺。双片离合器(图1-2）也有自己的优点，由于摩擦面数是单片离合器的一倍，所以能够传递较大的转矩；在各种情况下，相对单片离合器而言，可以减小离合器的大小，踏板力也能降低，接合也很平顺但散热性比单片离合器差，两 图1-双片离合器片离合器在刚刚启动的时候，由于载荷分布不一样，致使摩擦片很容易烧毁，分离也不够快。所以一般时候不会使用。但是在很大转矩且径向尺寸被约束的情况下，就要使用双片离合器了。湿式大部分是指多片离合器，它有分离不够快、轴向长度太长和太重等弊端，所以一般用于行星齿轮变速器换挡机构中。但它很容易接合、摩擦产生的热量也小、磨擦损耗亦不大、使用时长长等优点，一般用于很大的运货车子和带有自卸装置的车上。由与是轻型货车，所以我选用了单片离合器。1.2.2 压紧弹簧和布置形式 的选择由与杠杆比也能选用较大的，因此压紧力也能有所提高，而且可以减小踏板力，使驾驶员能够更好的操作。而膜片弹簧离合器(图1-3)中的膜片弹簧结构也要自己的组成部分，它有碟簧和分离指，它与其它的离合器多具有一系列优点： 1)膜片弹簧非线性特性很明显 如图2-1所示，弹簧所受到的压力在摩擦片一定磨擦损耗内可以保持不变，所以离合器在工作中传递的动力也不会有太大的 变化； 图1-3膜片弹簧离合器2)膜片弹簧结构简单明了，离合器尺寸也不会太大，而且弹簧即能够起到压紧的作用还能起到分离的作用。3)在汽车高速运行时，弹簧压紧力稳定，不会有大的变化；4)膜片弹簧大断面环形与压盘接触，压力均匀的散布的接触的各个地方，摩擦片磨擦损耗减小的很明显，可提高使用时长。5）膜片弹簧散热性和通风性都很好，所以使用时长长。6)膜片弹簧比较稳点。7)能够大规模制造，价格比较便宜。但膜片弹簧很难制造，对材料、精度都有较高要求，由于膜片弹簧的非线性特性，在制造的过程中很难控制，裂纹经常出现在开口初，磨擦损耗也会出现在端部。20世纪以来，由于科技发展，各种新技术的产生，膜片弹簧已经能够普遍制造。因此，膜片弹簧离合器的使用也日益增加，已经被普遍的应用在汽车上。1.2.3膜片弹簧支承形式 拉式膜片弹簧的膜片安装方向与推式结构相反，并将支撑点移到了摩擦片的大端附件，接合时膜片弹簧的大端支撑在离合器盖上，以中部压紧在压盘上，将分离轴承向外拉离飞轮实现离合器的分离。下面为推式膜片弹簧的几种支撑方式，为了使结构简单，所以我选用的是拉式膜片弹簧。 图-推式膜片弹1.2.4压盘驱动方式的选择 压盘有很多种驱动的方法，各有各的优点，但是也有缺点，一般情况下，普通驱动方法都会产生声音，零件与零件可能会发生共振，零件之间因为摩擦发热而产生摩擦损耗，轿车和拖拉机的传动片不同，所以摩擦损耗也会不同，内燃机工作时，铁板守拉，拖动内燃机时，铁板受压，为了使离合器的使用时长提高，传动片式是很好的选择。因此我采用了传动片式驱动方式。第二章 离合器基本参数和主要尺寸选择离合器的最主要作用是传递转矩。因此一般通过对离合器能传递的转矩容量来判断离合器的好坏。在普通情况下，转矩容量能够用来计算离合器的基本参数和尺寸，用还是不用得计算是否满足要求。由于离合器参数的选择都用到发动机最大转矩，为了让离合器能够正常工作，在设计时Tc和发动机最大转矩Temax 有关，可以用下面的公式表示： (2-1)式中，Temax为内燃机最大转矩；为离合器的后备系数，必须大于1，轻型车。离合器所受到的静摩擦力矩可以定义为如下公式： (2-2)式中，T，为静摩擦力矩；为摩擦系数，大部分情况下取；F为摩擦片所受到的压力；R，摩擦片半径；Z为2或4，单片为2，双片为4，一般是传动盘乘以2。当摩擦片受压时： (2-3) (2-4)式中，p0为压力，A为受力的面积；D为摩擦片外圈的直径；d为摩擦片内圈的直径。当时，R可以用下面的式子估算出来： (2-5)把公式(2-3)与(2-4)带入式可得： (2-6)式中，C为摩擦片内圈直径和外圈直径的比值，一般在之间。2.1离合器基本参数计算离合器的设计主要用到的数据和p0。，尺寸参数外圈直径D和内圈直径d及摩擦片厚度b。 1.后备系数后备系数是策划离合器的一个很重要的数据，它表示离合器能传递转矩的安全指数。在选择的大小时，应考虑以下几点：1)摩擦片在摩擦损耗一部分后，离合器还能正常工作，可以传递内燃机最大转矩。2)使离合器在工作时，与其他零部件不会产生滑动。3)不能让离合器传递太大的转矩，避免损坏。显然，为安全的传递内燃机最大转矩和使离合器不会打滑，不应该选择的太小；为使离合器大小合理，增加使用时长，又能够使驾驶员轻松的操纵，又不应该选择的太大。膜片弹簧离合器在摩擦片磨擦损耗后一部分后，工作压力基本不变，选择的值可比螺旋弹簧离合器小些；双片的还要大一些。汽车后备系数一般选择如下：小汽车、皮卡代步车 =1.201.75大型和超大型货车 =1.502.25吉普车、马力超大的大货车 =1.804.00结合我们策划的车型我选取=1.5；所以Tc=245x1.5=264 (Nm)摩擦面数取z=2摩擦因数取f=0.25摩擦片内径和外径的比值 2.单位压力P单位压力Po对离合器有很大的影响，合理的能够提高离合器的使用时长，汽车在下雨还是天晴工作，摩擦片的大小对有很大的影响，用的是什么原料制造和其质量的大小都对有影响，可以使用的次数；在外径比较大时，要能够更好的散热，Po取小值；当储备系数大时，也可以适当放大。内燃机储备系数较小时，应取小些不同材料的摩擦片，Po是根据以下范围选择：石棉基材料 Mpa粉末冶金材料 Mpa金属陶瓷材料 Mpa当 0.6时，由式（2-5）知 Tc=264 (Nm)由式（2-2）知 5214.8N P0=4F/3.14(D2-d2)=0.17Mpa所以通过计算，我采用石棉基材料，并且取P00.252Mpa摩擦片外径D，内径d和厚度b内燃机的最大转矩德玛斯(Nm)已知根据经验公式： （2-7）由式知 KD为直径系数可以根据下表选择：表2-1 摩擦片在选择时一般会向标准件靠近，所以可以根据下表选择：表2-2 一般情况都向标准靠近所以：外径D=225(mm) 内径d=150(mm) 厚度b=3.5(mm) 内外径比值c=d/D=0.67D确定后，摩擦片外径最大线速度不超过6570ms，即： （2-8）可知 故不会分离，又有d/D=0.62< 0.7，符合要求，避免了受力不均匀，打滑以及由于内、外径因速度差异而产生的变形。2.2膜片弹簧主要参数的选择 1.比值Hh和h的选择比值Hh的大小的选择对弹簧的使用时长有直接的关系。为了使守力不怎么变和使驾驶员能够轻松的操作，汽车离合器用膜片弹簧的Hh一般为1.6与2.2之间选，厚度为大于2小于4mm为好。取H=4，h=2，H/h=2 2.比值Rr和R、r的选择通常情况下，Rr的大小，对弹簧有很大的关系，原料越硬弹性曲线受直径误差的作用也越大，Rr通常在1.201.35之间。当其他作用在其身上的力均匀时，R值的取值范围应为大于或等于平均半径RC。此外，在相同情况下，R值拉式比推式大。通过比较选取Rr1.2。取R=105mm,r=88mm 3.膜片弹簧小端半径与分离轴承作用半的关系变速器第一轴花键外径小于膜片弹簧小端半径，即：rfr0取rf=38mm,r0=35mm 图2-1膜片弹簧的弹性特性曲线 4.的选择 在锥角非压紧状态下膜片弹簧，与内截锥高度H有很大的关系，可用如下公式表示 ，一般在90150范围内。圆锥底角可选取9.090。 5.膜片弹簧工作点位置的选择 如图2-1膜片弹簧的弹性曲线，H又弹簧平衡的位置，新买的离合器接合时在M和N之间，为了便于驾驶员操纵，C点以靠近N点为好，也就是说越近越好。 6.n的选取可以再12，18，和24中选择，在膜片弹簧的尺寸大于一定值后取24，小于某个值后取12，本策划采用，切槽宽，取3.5m； ，取10mm；分离指半径re应满足r-re2=10mm的要求。,所以2.3扭转减震器的设计扭转减振器基本由阻尼部分(阻尼片)和弹性部分(减振弹簧或橡胶)等组成。弹性部分能增加传动系的弹性，使俩零件之间有缓冲的地方，能防止共振，可以有效的减小内燃机的声音；阻尼部分能够增加摩擦使俩零件更好的工作而不会打滑，更好的把动力传递。所以，扭转减振器的功能有如下方面：1)降低零件相互干扰的可能，提高使用时长。2)增加摩擦力，能够更好的传递动力，提高内燃机的效率。3)由于摩擦力的增加和零件之间的干扰降低，使零件之间发生共振的可能性减小。4)减小内燃机的声音。俩零件之间的摩擦转矩和减振器的扭转刚度是两个主要数据。其策划数据还与下面的数据有关。 1.极限转矩极限转矩与内燃机的最大转矩有关，一般为内燃机最大转矩的到2倍，所以：(Nm) 2.扭转刚度扭转刚度是为了减少零件之间的相互干扰，比如共振，减振器的扭转刚度在选择上要经过慎重考虑，在零件之间不发生相互干扰的情况下。决定于减振弹簧的线刚度和离合器的大小,和需要加在从动片上的转矩为： (2-9)C：弹簧刚度Z：弹簧数目R1：减震器弹簧分布半径在策划时通常可以按下面的公式计算13=3432 (Nm) (2-10)可知：=3432(Nm) 3.阻尼摩擦转矩由于内燃机最大转矩有对有很大的关系，而且与结构也有关系，不会太低，故在满足内燃机转速的要求下能够很好的减少声音的产生，必要装置的阻尼摩擦转矩必须经过慎重考虑，通过各种计算和以往经验表明可以根据下面的式子计算： (2-12)取 4.预紧转矩一般时候弹簧受到一个别的零件对它的压力。通常情况下，增加，共振的可能会下降，这是我们非常乐意见到的。但是也不能太大，避免卡死，故取：17.6Nm 5.减振弹簧的位置半径R1R1的在取值的时候能取大就取大，一般时候取 (2-13)取 56d：摩擦片内径6.减振弹簧个数表2-3摩擦片外径225-250250-325325-350>350减震弹簧数4-66-88-10>10取Z=6 7.减振弹簧总压力与、都有关，并且可以用下面的公式表示： (2-14)得；由上表可知，所以每个弹簧所承受的工作压力为： (2-15)得； 8.减震弹簧尺寸的确定1）弹簧钢丝的参考尺寸： (2-16) D2=20p=1000通过多方面考虑选取d=3(mm)减震器弹簧中径(mm)减震器弹簧内径(mm)减震器弹簧外径(mm) 9.减震弹簧刚度的确定 (2-17)得： 10.减震弹簧的工作圈数 (2-18)得：G:材料的扭转弹性模量钢G=8.3104 11.减震弹簧的总圈数 (2-19)得： 12.极限负荷下的弹簧长度Lmin=n(d+s) (2-20)得：Lmin= 1.1dn=13.2(mm)s=0.1d=0.36 （弹簧圈间隙） 13.减震弹簧总变形量 (2-21)得：（mm） 14.减震弹簧自由高度 (2-22)得： 15.减震弹簧预变形量 (2-23)得：因此可得安装后的高度为： （2-24）2.4离合器压盘的设计 1.对压盘结构设计的要求： 1)通常情况下压盘的质量大的比较好，但考虑到结构和经济性，一般在合理的情况下取较大的质量，提高热容量，避免温度升高太快，有时可也装上车用风扇给压盘降温，提高散热通风。铝合金的传热性比铁好，所以铝合金压盘更好，但是价格一般很贵，使用的也不是特别多。 2)压盘应该有足够的硬度，避免轻易损坏，而且其他的零件对它的压力基本不变，各个地方都差不了多少，不容易变形，避免其他零件对摩擦片的力的大小不恒定以及与离合器的分离不够快。3)压盘能够和飞轮很好的接触并保持平衡。4)压盘高度尺寸(从承压点到摩擦面的距离)公差不能够太大。 2.离合器压盘的主要计算压盘形状比较复杂,通常都是由灰铸铁HT200铸造而成的，因为灰铸铁HT200具有良好的传热性,也具有较高的摩擦系数及硬度，灰铸铁HT200,硬度为HB170-227.摩擦片的外径应该比压盘外径稍微小些,摩擦片的内径要比而压盘的内径则要稍微大些.所以我确定压盘的外观尺寸为:D=225+5=230(mm)d=150-5=145(mm) 1)压盘工作压力 （2-25）得： 2)压盘的滑磨功 （2-26） 得： 3)压盘的质量摩擦片有大有小，知道它的大楷大小后，压盘的几何尺寸大小也就与它相差不大，这样只要算出压盘的厚度就可以了。通过对各方面考虑，我策划的压盘厚15mm。在压盘厚度确定以后，应用下面公式计算离合器结合第一次时的温升，他不超过8到10度。校核公式： （2-27） 式中： C: 铸铁的比热容C=481.4J/kg0C -温升，； -滑模功，； -压盘上受力的比例，取； -压盘的质量， （2-28） =< 符合要求2.5离合器毂花键的强度从动盘毂花键的内径为28毫米,外径为35毫米,花键的有效长度为35毫米,键齿宽4毫米.对花键的挤压应力进行强度校核: （2-29）得对花键的剪切应力进行强度校核: （2-30）得由以上两个公式可得设计中选用的花键能满足要求.2.6 离合器操纵机构的设计计算离合器操纵系统的主要作用是，通过驾驶员踩在离合器踏板上的力有与没有，来实现离合器得分离或接合，从而使汽车能否有动力输入。因此，离合器踏板的大小、放置在哪合理、所受的力的大小都要以驾驶员的舒适度为原则。通过对各个方面考虑，策划离合器操纵系统时应该满足下面的几个要求； 1对操纵机构的要求(1)为了使驾驶员便于操纵，驾驶员用的力不能太大，轿车在80150N是合理，货车不大于。(2)驾驶员脚移动距离一般在范围内，货车最大不超过。(3)踏板行程应能调整，这样能在摩擦片摩擦损耗一小部分后还能使用。(4)应该有限制位置的部分，避免驾驶员用力过大而损坏操纵机构。(5)使用的材料应该够硬，不会轻易损坏。(6)传动时效率要达到80%以上。(7)在各种情况下都能正常工作。 2操纵机构结构形式选择在我们平常能见到的主要是机械式操纵机构和液压式操纵机构。杆系传动机构有便于操纵、结构简单的优点，在各种汽车中都有使用。但它的质量太大，用起来不方便，效率也不是很高，在出意外的时候不能正常工作。绳索传动机构具有它的优点，还能克服他的缺点，它还可以装在驾驶室上方。但他也有缺点，比如不禁用，效率还是很低。所以这种形式大多数用在轻型轿车中。液压式操纵机构有很多优点，比如传动效率高、也不是很重、很容易拆装、可以装在驾驶室上方、驾驶室不容易透气、在各种情况下都能正常工作、离合器好装等优点。此形式在各种汽车中都有使用，它包括主缸、管路和工作缸等。工作缸直径的大小 与液压系统所能的传递的最大油压有关。使用时不能漏油，保证油管不会爆裂，耐压值为. 3离合器操纵机构的主要计算液压式操纵机构。如图2.6与有关，并且等于它俩的和： （2-31） 式中，一般大于，小于，在这里。一般为；dd2分别为主缸和工作缸的直径；本设计 主缸直径为28mm,工作缸直径为30mm. 图2.6 液压式操纵机构示意图Z为摩擦面面数；为俩摩擦片之间的距离，单片：，双片：。、为杠杆尺寸。其取值分别为 、.把上面的直代入式）2-31）,可得到离合器踏板行程S=91.3mm. 满足踏板行程小于180mm的设计要求.踏板力的大小可以通过下面的式子来算 (2-32）式中，F为离合器分离时，压紧弹簧对压盘的总压力； 本设计中压紧弹簧对压盘的总压力为1860N为操纵机构总传动比，= ； (2-33)代入数据得:=20.07.为机械效率，液压式： 机械式：本设计中采用液压式操纵机构,=85%.把数据代入公式(2-32),可得Ff=109N. 满足踏板力小于180N的设计要求.为一个很小的值，是驾驶员踩在踏板上最小的，能克服回位弹簧1、2的形变产生的力，在刚开始策划时，可以不要，直接舍去。通过以上对液压式离合器操纵机构工作时应当满足的各种条件和对各个零部件强度的验算,我们知道,对离合器操纵机构的策划要考虑各种零部件之间的接合还有一大堆的因素,能够让驾驶员能够更好的开车是选取各构件主要因素,使司机可以更好的驾驶汽车,结构分布以满足驾驶员的需求为准则,使汽车的离合器的分离与接合可以控制,确保车子在刚开的时候很稳定,传动系中变速器换挡是能很好的衔接。第三章 传动轴的设计与计算3.1 概述万向传动轴主要包括万向节和传动轴，中间支承有时也会使用。它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转矩和旋转运动。在万向传动轴策划时必须考虑下面的几点原因：1)可以让接在一起的两根空心轴在我们允许的摆动范围内向两边运动，还能够很好的把运动形式传递。 2)使连接在一起的俩根空心轴的转动速度相差不大。这样就可以使俩根空心轴不容易发生碰撞，引起震动，使我们不喜欢的机械碰撞声降低。 3)俩跟空心轴在传递运动形式时，能量不会有很大的损失，使用时长长，看着很简单，制造也不麻烦，坏了也好修。万向传动轴在各种车子上都有用到，小到代步车，大到运货的大卡车。在内燃机放在车前部分，用后面俩轮子或4个轮子作为输入的车子上，由于车子的的形状有时会稍微改变，可以按比例改变速度的装置或永远分动的装置的输出部分的空心轴与传输动力输入的空心轴的轴线在它所在的位置经常会左右变动，考虑到上面的原因，十字轴万向传动轴。在控制车子往哪个方向走的驱动桥中，里面和外面的轴的半径他们之间所形成的角度会按车子的需要进行一些小的变动，在这种情况时，我们一般使用相同转速的万向传动轴。当后面的轮子是驱动桥，而且还是独立悬架时，考虑到车子的转动方向问题，我们一般使用万向传动轴。万向节在转动时有的有弹性，而有的没有 弹性，没弹性的叫刚性万向节，有弹性的叫挠性万向节。刚性万向节是在使用时靠连着零件上的铰链传递能量，有速度不相同的万向节(如十字轴式)、速度相差不是很大的万向节(如双联式、凸块式、三销轴式等)和速度一样或相差无几的万向节(如球叉式、球笼式等)。挠性万向节指的是车子靠俩零件之间拥有的弹性来传递能力的，可以减小零件之间的摩擦，降低震动，使车子行驶时的声音下降很大一部分。速度不相同的万向节是说与万向节连接的俩根空心轴他们之间有夹角，且，用于输出的空心轴和用于输入的空心轴用他们之间的很小的时间内角位移的微分比的形式传递运动，很小的时间内角位移的微分比为1的万向节。速度相差不大的万向节是说在我们策划时，在规定的度数时以等于1的很小的时间内角位移的微分比传递运动，而在不在我没规定的角度范围工作时很小的时间内角位移的微分比近似等于1的万向节。输入与输出的比值的很小的时间内角位移的微分比传递运动的万向节，就叫速度一样或相差无几的万向节。3.2万向节结构方案分析1.十字轴万向节大部分十字轴都由好几部分组成的，主要有十字轴，主动叉，从动叉，各种零件之间相互作用，非常实用。十字轴万向节看着很简单明了，用的材料也很容易满足硬度要求，基本上都能使用很久，在使用时能够很好的吧运动传递，一般笑了%，用一般原来就能制造，生产发费的钱少。但是俩根空心轴直接的夹角不能够太大，当夹角由变到时，十字轴万向节滚针轴承使用时长明显降低，估计为原来的。2.双联式万向节双联式万向节(图43)原理上和十字轴万向节有一点相似，他是俩个十字轴万向节的组合体。在使用时，与两万向节连接的空心轴工作转速必须不能相差太大，增加其他的一些小零件就能够很好的解决问题。双联式万向节轴一般比其他万向节大，所以车子在策划时也要考虑加大主销内倾角。3.球笼式万向节球笼式万向节是我们使用最多的相同速度的万向结。使用这种等速万向节不管向哪个方向转动，六个钢球都可以平稳的传递转矩，它可以在两空心轴之间的夹角高达的时候很容易就能完成工作。由于传递转矩时六个钢球可以一起工作，受的里就平均分成了份，很好的提高了它的承载能力，也更加的耐压，可以使用很长一段时间，传递运动时，能量损失也很少，结构也很简单，一般人就能自己拆装，非常方便。但他不好生产，主要是滚道需要很高的制造精度，价格比较贵。经过对上面中不同的万向节的了解，通过比较，我选择使用结构比其它俩个简单很多的十字轴万向节，虽然不能够进行等速传递转矩，但它已经可以满足本次策划的动力传递要求。3.3万向节的设计计算3.3.1 万向节设计 1.万向传动的计算载荷万向传动轴根据所在的地方不一样，的大小也会改变。 (3-1)得：其中： =98% 2.十字轴结构尺寸的确定十字轴万向节的尺寸主要决定于十字轴的尺寸，根据实际情况参照参考车辆从下表中选出适合本次设计的十字轴尺寸。 表31序号最大扭矩 T十字轴总成花键十字轴及其轴承滚 针* *nD1d1bDdhHd0lz*1552514.860672.0142610302642902817.676832.51425103226431353220.080892.516281635353.542003623.190982.516321638333.553004025.51081182.51835165043564504529.51201302.52240165043576755033.51451563.024381660525810005638.21581703.027441665565915006344.01581703.0274916726261022007150.62002143.030562092826注：*滚针数目；* *花键齿数外径内径键宽;所有尺寸单位均为mm.选用的十字轴的尺寸为：D=36;d=23.1;h=90;H=98 3.十字轴强度校核在设计十字轴万向节时候应该使十字轴颈能够使用很久。设轴颈中点受到的力为F,则： (3-2)得： 式中：Ts为万向节的计算转矩(Nm)， 图3-1 万向节， 由于TseTss，所以Ts=568.89(Nm)；r为合力F作用线到十字轴中心之间的距离；为万向传动的最大夹角。 1)十字轴轴颈根部的弯曲应力： (3-3)得：式中：d1为十字轴轴颈直径；d2为十字轴油道孔直径；s为合力F 作用线到轴颈根部的距离；w为弯曲应力许用值，为MPa。 2)十字轴轴颈的切应力为： (3-4)得：选用的十字轴符合要求。- 26 -