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1、. . .丰田小霸王汽车传动系毕业设计论文目 录第1章 绪论11.1 研究背景11.2 研究意义11.3 研究容2第2章 丰田小霸王的原始数据及工作要求32.1 原始参考数据3第3章 万向传动轴设计43.1 万向传动轴的概述43.2 万向传动轴的应用53.3 万向节结构方案分析63.3.1 十字轴式万向节63.3.2 准等速万向节73.3.3 等速万向节83.3.4 挠性万向节93.4 传动轴和中间支承93.5 万向传动的运动和受力分析103.5.1 单十字轴万向节传动103.5.2 双十字轴万向节传动113.6 丰田小霸王万向传动轴结构分析及选型123.7 计算传动轴载荷133.8 万向传动
2、轴设计及强度校核143.8.1 传动轴的临界转速143.8.4 传动轴扭转强度校核153.8.5 花键外径确定153.8.6 花键挤压强度校核163.9 十字轴万向节设计17第4章 驱动桥的设计204.1 驱动桥的结构形式及选择204.1.2 驱动桥的结构形式204.1.3 驱动桥构件的结构形式224.2 驱动桥的设计计算274.2.2 差速器的设计与计算41结论49参考文献50谢辞51.参考资料. . .第1章 绪论1.1 研究背景 随着社会的发展，人类出行与运输的围越来越广，频率越来越高，节奏越来越快，所以人类就对出行和运输所用的工具特别重视，不断的开发新品种，汽车就是人类开发出来的杰出产
3、品。进入20世纪以来，全世界的汽车保有量越来越多，特别是第二次世界大战以后汽车发动机用的主要仍是石油燃料，随着国民经济的进步和交通运输的发展，能源供给日趋紧。因此，提高汽车的运输生产力，提高汽车的传动效率，降低汽车的燃料消耗，是目前汽车工业急需解决的问题之一。汽车传动系是位于发动机和驱动车轮之间的动力传动装置，其基本功用是将发动机发出的动力传给驱动轮。因此，汽车传动系统是汽车上最主要的动力传动装置。很多汽车故障与传动系统的故障有关。汽车传动系将直接影响着汽车行驶性和启动性。 随着经济水平的迅速发展和人们生活水平的提高以及生活节奏的不断加快，保证行车方便、快捷、舒适，汽车传动系的工作可靠性显得日
4、益重要。也只有性能良好、传动系工作可靠的汽车，才能充分发挥汽车的动力性能。而传动系统的总成是由十字轴万向节、传动轴、主减速器、差速器等组成的，是传递驱动力驱动汽车车轮，其性能直接影响到传动系统的稳定性和可靠性。1.2 研究意义传动系是三维复杂结构，属于非线性结构分析的领域，同样受到了相同的限制。传动系的分析都是在理论和经验的基础上，通过一定的假设和简化进行的，通过简化所获得的结果却又重新累计为复杂的模型，因此缺乏有效的使用性。这是数学推导中很难避免的现象。因为理论模型采用的一般都是连续性的近似曲线公式，而现实中的数据大多是离散的，是宏观上的有规律性和微观上的无规律性的对立统一。因此，理论分析的
5、对象始终受到了技术上的限制而无法扩展到更加复杂的研究领域。随着计算机技术的发展，以及相应的大批的具有CAD/CAE/CAM功能的工程软件ANSYS、ADINA、SOLIDWORKS、UG、I-DEAS等的广泛的应用，才使得对复杂的制动器研究对象的分析得到了飞速的发展，现在对汽车传动系的设计可以在得出相关参数后直接利用三维制图软件进行离合器各个零部件的三维实体建模、装配，这样可以立体的直观的看到所设计的汽车传动系的实体以使所开发设计的产品的性能达到最优的目的。这样利用电脑软件辅助制图不仅缩短了产品的开发周期，而且也提高了产品的质量，大大降低了产品的开发成本，这样也就使产品在激烈的市场经济竞争中更
6、具有竞争力。1.3 研究容(1) 完成汽车的总体布置和参数选择；(2) 汽车十字轴万向节、传动轴、主减速器和差速器方案的确定；(3) 十字轴万向节、传动轴、主减速器及差速器等部件的设计计算及校核；(4) 基于Solidworks进行个零部件的三维模型构建、装配，并绘制二维工程图。第2章 丰田小霸王的原始数据及工作要求2.1 原始参考数据 发动机： 最大转矩：/4400 最大功率：104/5600 整车基本参数： 整车装备质量/kg 1415 满载总质量/kg 2455 长/宽/高(mm): 4625/1720/1590 轴距/mm 2750 轮距/mm 前轮 1505 后轮 1470 最小离地
7、间隙/mm 后桥下 195 轮胎规格 195/60 R16 变速器各挡传动比： 1挡 4.218 2挡 2.637 3挡 1.646 4挡 1.0 5挡 0.845 倒档 4.2952.2 技术及工作要求：(1)了解汽车传动系中十字万向节、传动轴、主减速器、差速器各部件的工作原理和设计的基本理论。(2)十字万向节、传动轴设计方案的确定。(3)主减速器、差速器齿轮主要参数的选择、设计。(4)校核十字轴万向节轴颈抗弯强度和滚针轴承的接触应力。(5)校核传动轴的强度、花键轴的强度。(6)校核主减速器齿轮的弯曲强度和接触强度。(7)校核差速器齿轮的弯曲强度。(8)基于SolidWorks进行各零部件的
8、三维模型构建、装配，并绘制二维工程图。第3章 万向传动轴设计3.1 万向传动轴的概述 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节组成。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的变化，并实现两轴的等角速传动。传动轴总成主要由传动轴及其两端焊接的花键轴和万向节叉组成。传动轴中一般设有由滑动叉和花键轴组成的滑动花键，以实现传动长度的变化。传动轴的长度和夹角及它们的变化围由汽车总布置设计决定。设计时应保证在传动轴长度处在最大值时，花键套与轴有足够的配合长度；而在长度处在最小时不顶死。传动轴夹角的大小直接影响到万
9、向节十字轴和滚针轴承的寿命、万向传动的效率和十字轴旋转的不均匀性。 在长度一定时，传动轴断面尺寸的选择应保证传动轴有足够的强度和足够高的临界转速。图 3-1 变速器与驱动桥之间的万向传动装置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围变动时，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围。 4) 传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等。3.2 万向传动轴的应用在现代汽车的总体布置中，发动机、离合器和变速箱连成一体固装在车架上，而驱动桥则通过弹性悬架与车架连接。由此可见，变速器输出轴
10、轴线与驱动桥的输入轴轴线不在同一平面上。当汽车行驶时，车轮的跳动会造成驱动桥与变速器的相对位置(距离、夹角)不断变化，故变速器的输出轴与驱动桥的输入轴不可能刚性连接，必须安装有万向传动装置。图3-2 万向传动装置在汽车传动系统中的应用与布置万向传动轴在汽车上的应用比较广泛。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器输入轴轴线之间的相对位置经常变化，因普遍采用可伸缩的十字轴万向传动轴；某些汽车根据总布置要求需将离合器与变速器、变速器与分动器之间拉开一段距离，考虑到它们之间很难保证轴与轴同心及车架的变形，所以常采用十字轴万向传动轴或挠性万向传动轴；对于转向
11、驱动桥，左、右驱动轮需要随汽车行驶轨迹变化而改变方向，这时多采用等速万向传动轴。此外，由于越野汽车的前轮既是转向轮又是驱动轮。作为转向轮，要求在转向时可以在规定围偏转一定角度；作为驱动轮，则要求半轴在车轮偏转过程中不间断地把动力从主减速器传到车轮。因此，半轴不能制成整体而必须分段，中间用等角速万向节相连。3.3 万向节结构方案分析万向节是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置，它是汽车驱动系统的万向传动装置“关节”部件。万向节与传动轴组合，称为万向节传动装置。 在前置发动机后轮驱动的车辆上，万向节传动装置安装在变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间；而前置发动机前轮驱动的车辆
12、省略了传动轴，万向节安装在既负责驱动又负责转向的前桥半轴与车轮之间。万向节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联接传递的；可分为不等速万向节（如十字轴式）、准等速万向节（如双联式、凸块式、三销轴式等）和等速万向节（如球叉式、球笼式等）。不等速万向节是指万向节连接的两轴夹角大于零时，输出轴和输入轴之间以变化的瞬时角速度比传递运动的万向节。准等速万向节是指在设计角度下工作时以等于1的瞬时角速度比传递运动，而在其它角度下工作时瞬时角速度比近似等于1的万向节。输出轴和输入轴以等于1的瞬时角速度比传递运动的万向节，称之为等速万向节。 挠性万向节则是靠弹性零件传递动力的，如橡胶盘、橡胶块
13、等，具有缓冲减振作用。由于弹性元件的变形量有限，因而挠性万向节一般用于两轴间夹角不大以及有微量轴向位移的轴间传动。 万向节的结构和作用有点象人体四肢上的关节，它允许被连接的零件之间的夹角在一定围变化。为满足动力传递、适应转向和汽车运行时所产生的上下跳动所造成的角度变化，前驱动汽车的驱动桥，半轴与轮轴之间常用万向节相连。但由于受轴向尺寸的限制，要求偏角又比较大，单个的万向节不能使输出轴与轴入轴的瞬时角速度相等，容易造成振动，加剧机件的损坏，产生很大的噪音，所以广泛采用各式各样的等速万向节。在前驱动汽车上，每个半轴用两个等速万向节，靠近变速驱动桥的万向节是半轴侧万向节，靠近车轴的是半轴外侧万向节。
14、在后驱动汽车上，发动机、离合器与变速器作为一个整体安装在车架上，而驱动桥通过弹性悬挂与车架连接，两者之间有一个距离，需要进行连接。汽车运行中路面不平产生跳动，负荷变化或者两个总成安装的位差等，都会使得变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间的夹角和距离发生变化，因此在后驱动汽车的万向节传动形式都采用双万向节，就是传动轴两端各有一个万向节，其作用是使传动轴两端的夹角相等，保证输出轴与轴入轴的瞬时角速度始终相等。 3.3.1 十字轴式万向节 十字轴式刚性万向节为汽车上广泛使用的不等速万向节，允许相邻两轴的最大交角为1520。下图所示的十字轴式万向节由一个十字轴2，两个万向节叉和四个滚针轴承5等组成。两万向节叉3和6上的孔分别套在十字轴2的两对轴颈上。这样当主动轴转动时，从动轴既可随之转动，又可绕十字轴中心在任意方向摆动，这样就适应了夹角和距离同时变化的需要。在十字轴轴颈和万向节叉孔间装有滚针轴承5，滚针轴承外圈靠卡环轴向定位。为了润滑轴承，十字轴上一般安有注油嘴并有油路通向轴颈。润滑油可从注油嘴注到十字轴轴颈的滚针轴承处。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，在两轴夹角不为零的情况下，不能传递等角速转动。所连接的两轴夹角不宜过大，当夹角由4增至16时，十字轴万向节滚针轴承寿命约下降至原来的1/4。图3-3
