轻型商用车传动轴及万向节设计设计说明书(7)

2019-05-26 20:36

?j?272???11?Fn.2?11?2611???272??2208.7MPa?[?j] ????223?15?d1d2?Lb 经校核轴承滚针接触应力符合设计要求。

另外,应检查与从动轴万向节叉连接的滚针轴承的最大负荷Fmax,使其不超过许用值。这一最大作用力,可按如下公式计算:

Fmax?[F]?793zd0LbnTtan?ig1 (3.15)

式中:z—滚针数;

d0,Lb—滚针的直径和工作长度(mm); nT—发动机在最大转矩下的转速;

ig1—自发动机至万向节间的变速机构的低档传动比;

?—万向节工作夹角

将z=26, d0?3mm,Lb?15mm,nT?2100r/min,Fmax?14759.1N代入公式 3.15得:

[F]?793zdoLbnTtan?ig1?79326?3?152100tan6?4,91?27370.5N

Fmax?F?T?14759.1N?[F]

2rcos? 经校核滚针轴承承能承受的最大负荷符合设计要求。

当轴承滚针沿圆周无间隙布置时,滚针中心的最大分布直径如图3.5.a所示:

(a) 滚针沿圆周无间隙布置 (b) 滚针沿圆周间隙布置

图3.5 滚针布置图

D0?d0?K?d0 (3.16) 180?sinZ25

K??11??8.3 180?180?sinsinZ26D0?K?d0?8.289?3?24.88mm

式中:Z—滚针数

?如图3.5.b所示: 当滚针间的距离为f时,滚针中心分布直径由D0增加到D0?? D0d0?f?K?(d0?f) (3.17) 180?sinZ式中:f—滚针轴承两个滚针间的间隙

f合适的间隙为0.009~0.095mm,滚针轴承的周向总间隙以0.08~0.30mm为好。

当f?0.025mm时:

??D0d0?f?K?(d0?f)?8.289?(3?0.025)?25.10mm 180?sinZ3.5 联连接元件的设计

3.5.1 联接螺栓

在发动机前置后驱动的汽车中,连接变速器与驱动桥之间的传动轴是靠万向节叉与驱动桥或变速器的法兰盘组成的联轴器来传递转矩的,一般情况下,都是选用结构简单、成本低、可传递较大转矩的凸缘联轴器。

凸缘叉按标准初选螺栓孔中心圆直径K=90mm,螺栓孔直径L=14mm,凸缘叉边缘厚度H=12.5mm,螺栓数n=4,螺栓型号M12,螺栓类型为铰制孔螺栓。

由于螺栓联接工作时即承受剪切力又承受轴向力,所以需校核抗拉强度,抗剪强度和抗挤压强度。

抗拉强度可按如下公式进行校核:

4F?[?] (3.18) ?d2??式中:?—拉应力(MPa);

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F—单个螺栓所受轴向力,F?Fa; 4d—螺栓最小直径,d?8.38mm;

[?]—许用拉应,[?]?228.4MPa;

Fa—滑动花键滑动时的磨擦力Fa?3090.6N

将F?772.6N,d?12mm代入公式3.18得:

4F4?772.6??2??9.62MPa?[?] 2?6?d3.14?8.38?10 经校核螺栓的拉应力符合要求。

抗剪强度按如下公式进行校核:

??式中:?—剪应力;

4Fs?[?] (3.19) ?d2m; Fs—单个螺栓所受工作剪力(N)

d—螺栓抗剪面直径(mm);

m—螺栓抗剪面数;

[?]—螺栓的许用切应(MPa)

单个螺栓所受工作剪力可按如下公式计算: T989Fs???5494.4N

2K2?0.09式中:T—传动轴传动递的扭矩;

K—螺栓孔中心圆直径

将[?]?128.00MPa,m=1,d?12mm代入公式3.19得:

??4Fs4?5494.4??48.79MPa?[?] ?d2m3.14?122?10?6?1 经校核螺栓切应力符合设计要求。

抗挤压强度按如下公式进行校核:

?p?Fs?[?p] (3.20) 2hd式中:Fs—单个螺栓所受工作剪力(N),Fs=5494.4N;

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H—螺栓杆与孔壁挤压面的最小长度(mm);H=12.5mm;

,[?p]?256.00MPa [?p]—螺栓或孔壁较弱材料的许用挤压应力(MPa)

将Fs=5494.4N,H=12.5mm,[?p]?256.00MPa代入公式3.20得:

?p?Fs5494.4??36.67MPa?[?] hd212.5?122?10?6 经校核螺栓的抗挤压强度符合设计要求。 3.5.2 万向节叉

万向节叉与十字轴组成连接支承,在力F作用下产生支承反力,在与十字轴轴孔中心线成45?的B-B截面处,万向节叉承受弯曲和扭转载荷,其弯曲应力?w和扭应力

?b应满足:

?w? ?b?Fe?[?w] (3.21) WFa?[?b] (3.22) Wt式中:W、Wt—分别为截面B-B处的抗弯截面系数和抗扭截面系数,矩形截面

W?bh26,Wt?khb2;椭圆形截面W?bh2/10,Wt?khb2/16;

h、b—分别为矩形截面的高和宽或椭圆形截面的长轴和短轴; k—与h/b有关的系数,按下表3.2选取:

表3.2 系数K的选取

h/b k 1.0 0.208 1.5 0.231 1.75 0.239 2.0 0.246 2.5 0.258 3.0 0.267 4.0 0.282 10 0.312

e—与十字轴轴孔中心线成45?的B-B截面到力F作用线的距离; a—万向节叉中点与B-B截面相垂直平面到力F作用线的距离

如图3.6所示;a=30mm,e=55mm,b=25,h=60mm,r=34.5mm。则: 60h/b??2.4,取h/b?2.5,由表3-2得k=0 .258,F=14759.1。B—B剖面为矩形,

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所以W?bh26,弯曲应力的许用值[?w]为50~80Mpa,扭应力的许用值[?b]Wt?khb2。为80~160Mpa。

将b=25mm、k=0 .258、h=60mm、e=55mm代入公式3.21和3.22得:

FeFe14759.1?556?w??2??10?1.5Mpa?[?w]

Wbh625?602?6?b?FaFa14759.1?306????10?45.76MPa?[?b] 22Wtkhb0.258?60?25经校核万向节叉弯曲应力和扭转应力均符合设计要求。

图3.6 万向节叉

3.6 十字轴总成的润滑

十字轴万向节在工作中承受着较大的扭矩和交变负荷,其损坏形式主要是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面的压痕与剥落。在车辆维护规范中规定:滑动叉键齿和中间轴承使用钙基润滑脂(黄油);十字轴的滚针轴承和三桥驱动汽车的中间轴承使用齿轮油、但在实际工作中,因十字轴的注油嘴与黄油嘴相同,有时是为了操作方便,有时是无加注设备.很多驾驶员和保修人员便错误地对十字轴滚针轴承使用黄油润滑,造成十字轴的早期损坏。

下面对加注黄油为什么不能起到润滑作用进行分析[18]。

(1)钙基润滑脂(黄油)是由稠化剂钙和基础润滑油组成的,其结构比较分散。如果汽车在大负荷下持续运转时间较长,则油膜中的基础润滑油大部分便被分离出来,油膜也就基本不存在了,而且黄油在常温下的流动性很差,滚针在工作中又只能作原地转动,因此,当原有的油膜失效后难以立即形成新的油膜,致使滚针轴承及十字轴呈半干摩擦或干摩擦状态。

(2)润滑脂变质蒸发后形成较硬的皂质,本身不但不能起润滑作用,而且还阻碍了滚针的滚动,再加上万向节没有溢流阀,变质的润滑脂既不能排出,新润滑脂又

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