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，2m1A 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)1070/14002.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。

662.1 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。

2.2 传动轴选型按《万向节传动轴》一书中介绍的方法，结合GWB 公司的提供的数据进行万向传动轴选择，如图5—1所示。

图5—1 虎克万向传动轴汽车传动轴受到两种转矩2.3、起动转矩A M式中 S K −振动系数，11S K =，21S K =，31S K =；F ε−发动机转矩分配到前桥的比例； R ε−发动机转矩分配到后桥的比例；M M −发动机转矩，m M M =1070N ；,F RA SM AM K M i uε=65000.2526000F F R R G G εεε====1F R εε+=由0.250.2110.25F εεε===++R 110.8110.25εε===++可得()4.1A i −发动机到传动轴间的传动比，112.42A i =，212.42 1.7521.735A i =⨯=，312.42 1.7521.735A i =⨯= u −驱动轴数，u =3。

将以上数据带入公式()4.1得2.4附着转矩H M式中 S K −振动系数，11S K =，21S K =，31S K =；G −轴静载，1260000N G =，2130000N G =，365000N G =；R ε−发动机转矩分配到后桥的比例；H i −驱动桥到传动轴间的传动比，1 1.933 3.111 1.7510.524H i =⨯⨯=，2 1.933 3.111 6.014H i =⨯=， 3 1.933 3.111 6.014H i =⨯=； stat R −静态滚动半径，m stat R −0.52；将以上数据带入公式()4.2得1110.81107012.423543.84m 3RA S M A M K M i uε==⨯⨯⨯=N 2220.81107021.7356201.72m 3RA S M A M K M i uε==⨯⨯⨯=N 3330.21107021.7351550.43m 3FA S M A M K M i uε==⨯⨯⨯=N H S stat HG M K R i μ=()4.211126000010.90.5211562.4m H S stat G M K R μ==⨯⨯⨯=N2.5 设计转矩查汽车设计手册表选用传动轴的型号如下： 1：587.30 2：587.30 3：587.15由以上数据中央传动轴选取GWB587.15 基本尺寸如下；24β= 4400N N N m =A=148mm B=130 mma C =75 mm G=9mmH=12mm K=125mm M=80mm S= 80 3.5⨯mm 2.6传动轴扭矩强度校核由于传动轴只承受扭转应力而不承受弯曲应力，所以只需校核扭转强度，根222213000010.90.5210116.4m 6.014H S stat H G M K R i μ==⨯⨯⨯=N 33336500010.90.525058.2m 6.014H S stat H G M K R i μ==⨯⨯⨯=N 2A HB NM M M M +=≤1113543.8411562.47553.12N m22A H B M M M ++===2226201.7210116.48159.06N m 22A HB M M M ++===3331550.435058.23304.315N m 22A H B M M M ++===据公式有1444416169513390.022()(9585)c c c c D T Dd τππ⨯⨯===-- Mpa （6.7） （为许用扭转切应力）3．万向节的设计选用3.1万向节概述万向传动轴由万向节和传动轴组成，有时还加装中间支承。

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。

万向传动轴设计应满足如下基本要求：1)保证所连接的两轴相对位置在预计范围内变动时，能可靠地传递动力。

2)保证所连接两轴尽可能等速运转。

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。

3)传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等。

万向传动轴在汽车上应用比较广泛。

在发动机前置后轮或全轮驱动的汽车上，由于弹性 悬架的变形，变速器或分动器输出轴与驱动桥输入轴的轴线相对位置经常变化，所以普遍采 用十字轴万向传动轴。

在转向驱动桥中，内、外半轴之间的夹角随行驶需要而变，这时多采 用等速万向传动轴。

当后驱动桥为独立悬架时，也必须采用万向传动轴。

3.2万向节设计3.2.1、万向传动的计算载荷万向传动轴因布置位置不同，计算载荷是不同的。

计算载荷的计算方法主要有三种，见表4-1。

表4-1各式中，max e T 为发动机最大转矩；n 为计算驱动桥数，取法见表4-2；1i 速器一挡传动比；η为发动机到万向传动轴之间的传动效率；k 为液力变矩器变矩系数，⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=2)1(0k k +1，0k 为最大变矩系数；2G 为满载状态下一个驱动桥上的静载荷(N)；2m ′为汽车最大加速度时的后轴负荷转移系数，轿车：2m ′=1.2～1.4，货车：2m ′=1.1～1.2；ϕ为轮胎与路面间的附着系数，对于安装一般轮胎的公路用汽车，在良好的混凝土或沥青路面上，ϕ可取O ．85，对于安装防侧滑轮胎的轿车，ϕ可取1.25，对于越野车，ϕ值变化较大，一般取1；r r 为车轮滚动半径(m)；0i 为主减速器传动化；m i 为主减速器从动齿轮到车轮之间的传动比；m η为主减速器主动齿轮到车轮之间的传动效率；1G 为满载状态下转向驱动桥上的静载荷(N)；1m ′为汽车最大加速度时的前轴负荷转移系数，轿车：1m ′=O.80～O.85，货车：1m ′=O.75～O.90；t F 为日常汽车行驶平均牵引力(N)；f i 为分动器传动比，取法见表4—2；d k 为猛接离合器所产生的动载系数，对于液力自动变速器，d k =1，对于具有手动操纵的机械变速器的高性能赛车，d k =3，对于性能系数．j f =O 的汽车(一般货车、矿用汽车和越野车)，d k =1，对于j f >O 的汽车，d k =2或由经验选定。

性能系数由下式计算式中，a m 为汽车满载质量（若有挂车，则要加上挂车质量）（kg ）由 max 0.19532100100.19557.15161070a e m g T ⨯⨯⨯==≥ 得选d k =1表4-2 n 与f i 选取表1111070 1.4 4.11 1.8.955264.042d emax f se k T ki i T nη⨯⨯⨯⨯⨯===2210320000.30.320.424210.34.11 3.2r ss m m G m r T i i n ϕ⨯⨯⨯===⨯104332.5t rsf m m F r T i i n n==对万向传动轴进行静强度计算时，计算载荷s T 取1se T 和1SS T 的最小值，即][11,min ss se s T T T =，安全系数一般取2.5～3.O 。

当对万向传动轴进行疲劳寿命计算时，计算载荷s T 取1sF T 或2sF T 此3.2.2、十字轴万向节设计与校核根据传动轴的装配尺寸选取十字轴的尺寸如下：十字轴轴颈： D=28mm 滚柱直径： d=5.02mm滚柱长度：l =14.00mm 每列滚柱数：z =21 滚子列数 ：i =1万向节有效半径：R=39.45mm静态转矩：04846M N m =十字轴万向节的损坏形式主要有十字轴轴颈和滚针 轴承的磨损，十字轴轴颈和滚针轴承碗工作表面出现压痕和剥落。

一般情况下，当磨损或压痕超过O.15mm 时，十字轴万向节便应报废。

十字轴的主要失效形式是轴颈根部处的断裂，所以在设计十字轴万向节时，应保证十字轴轴颈有足够的抗弯强度。

设各滚针对十字轴轴颈作用力的合力为F(图4-11)，则N r T F s 6514435cos 03945.03.4210cos 2=⨯==α (4-6) 式中s T ，为万向传动的计算转矩，][ss se s T T T ,=；r 为合力F 作用线到十字轴中心之间的距离；α为万向传动的最大夹角。