摘 要

万向传动装置是汽车传动系中的重要组成部分，它主要用于工作过程中相对位置不断改变的两根轴之间传递转矩和旋转运动。万向传动装置应用广泛，例如发动机前置后轮驱动或前置全轮驱动的汽车中，转向驱动桥的半轴等。本次设计的是某七座中型SUV的万向传动装置。它的主要零件包括万向节、传动轴及中间支承。万向节是两根轴之间实现变角度传递动力的部件，其种类较多，最常用的是十字轴式万向节。传动轴总成由轴管及伸缩花键等组成。对于长轴距的汽车，还会有中间支承。在本次设计中，首先介绍了万向传动装置的国内外研究现状，接着确定了各零件的结构方案，然后对其进行设计计算和校核，最后利用CATIA软件进行了三维建模，利用CAD制作了零件的二维图。

关键词：万向传动装置；万向节；传动轴

Abstract

The universal transmission device is an important part of the automobile transmission system.It is mainly used for the transmission torque and rotational motion between two shafts which the relative position of the working process is constantly changing.Universal transmission device is widely used in the engine front wheel or all wheel drive car or steering drive axle shaft and so on. The goal of this design is the universal transmission device of seven - sized SUV. Universal joint assembly is comprised of universal joint and transmission shaft, and the middle support, in some cases. The universal joint is the basic component of the transmission power of changing angle between two shafts. It have a great variety. And the cardan joint is the most commonly used. Driving shaft assembly is composed of an axle tube and a telescopic spline. There will be an intermediate support for long wheelbase cars. In this design,First of all, we introduce the research status of universal drive device at home and abroad. And then we determine the structure scheme of each part. Then it carries on the design calculation and the check. Finally, using CATIA to carry on the three dimensional modeling and using CAD to produce parts of the two-dimensional map.

Keywords：universal transmission device；universal joint；transmission shaft

目 录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1课题的背景及意义 1

1.2万向传动装置的发展及国内外研究现状 1

1.3设计的主要内容及目标 2

第2章 万向传动装置结构方案确定 3

2.1设计已知参数 3

2.2结构方案确定 4

2.2.1 万向传动轴结构形式的确定 4

2.2.2传动轴的选择  5

2.2.3中间支承选择  5

2.2.4万向节的选择  6

第3章 万向传动装置设计 10

3.1 万向节传动的计算载荷 10

3.2 十字轴万向节设计  11

3.2.1十字轴的设计 11

3.2.2十字轴滚针轴承设计  12

3.2.3十字轴万向节叉的设计 13

3.2.4万向节的传动效率校核 15

3.3传动轴1的计算与强度校核 16

3.3.1传动轴的临界转速 16

3.3.2传动轴的强度校核 16

3.3.3花键轴1的设计和校核 17

3.4传动轴2相关计算 18

3.4.1传动轴载荷计算      18

3.4.2十字轴万向节的设计 18

3.4.3传动轴结构设计及转速校核 18

3.5等速万向节设计 19

3.5.1计算载荷的确定 19

3.5.2万向节尺寸确定 20

3.6分动器齿轮设计 21

3.6.1齿轮许用应力的确定 21

3.6.2 锥齿轮设计 22

3.6.3 锥齿轮校核 23

第4章 结论 25

参考文献 27

附录 28

致谢 31

第1章 绪论

1.1课题的背景及意义

随着近几十年来汽车工业的迅速发展，现今生活中汽车已越来越大众化。它极大的扩大了人们的活动范围，加快了我们的生活节奏。汽车已经成为人类生活的重要组成部分。如今，对于汽车的设计，我们希望设计出来的汽车的动力性，经济性等都能有较大提高。

万向传动装置是汽车传动系中的重要组成部分，它可以实现汽车上任何一对轴线相交且相对位置经常变化的转轴之间的动力传递。万向传动装置设计的合理性直接与汽车传动系的传动性能相挂钩。万向传动装置的选用不合理以及布置不当都会给汽车传动系带来不必要的附加动载荷，并且这部分载荷设计时并没有估算在内，这样就会导致汽车传动系容易出现故障或损坏，甚至于不能正常运转。只有合理正确的设计，才能保证汽车在不同工况以及路面条件下都能可靠稳定的传递动力。

当汽车以较高速度行驶时，万向传动装置也随之高速旋转，并且不断的在传递动力。因此万向传动装置的设计是十分重要的。随着时代的进步，生活质量的提高，人们对交通工具的舒适性、便捷性都有了更高的要求，所以对万向传动装置的要求就更高。

本次设计是基于汉兰达 2015款 2.0T 四驱精英版 7座这款车进行的万向传动装置设计。为了保证万向传动装置的设计合理，在对万向传动装置进行设计时需满足以下要求^[1]：1）应该保证万向节所连接的两根轴的夹角以及相对位置在一定范围内产生变化时，万向节能够可靠并且稳定地传递动力。2）应该保证万向节所连接的两轴尽可能保持等速运转。由于万向节之间存在的夹角而产生的附加载荷、振动和噪声应该在允许范围内，在使用车速范围内不会产生共振现象。3)要保证传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易。

1.2万向传动装置的发展及国内外研究现状

万向传动装置的历史可以追溯到1352年，那时万向传动装置用于教堂时钟。在1663年，一个名叫Robert Hook的人制造了一个铰接传动装置，后来被人们称之为虎克万向节，也就是我们现在常见的十字轴万向节。于1683年，一种名为双联式虎克万向节出现，这种万向节可以消除单个万向节的不等速性。在1901年，首次出现了用于汽车转向轮的万向节。然后在1908年，第一个球笼式万向节出现了。在1926年，人们发明了一种凸块式等速万向节，这种万向节可以用于采用独立悬架的前驱轿车的前轮转向节中。在1949年，又有一种新的万向节出现。那就是三销式万向节，这种万向节主要运用在低速的商用车上。而在今天，随着科技的进步，万向节的种类越来越多，常见的如十字轴式万向节、双联式万向节、球笼式万向节等。同时万向节的运用方式也越来越多。

传动轴的产量在1950年后达到数以万计。而在1984年汽车工业迅速发展的时期，生产的虎克万向节传动轴达到了三千多万套，等速万向节传动轴生产了将近一亿两千万套，三枢轴式万向节传动轴也生产了一亿套。就我国而言，这些年来，我国的汽车产业得到了国家的大力支持，发展迅速，这种情况导致我国对于汽车传动轴的需求也大幅增长。在2007年，中国汽车传动轴的产值高达45亿；在2008年，汽车传动轴的产值达到了50亿。截止至2010年。我国汽车传动轴的总产值达到了87亿之多。以上这些数据都说明了我国汽车传动轴产业的兴荣。虽然我国的传动轴制造厂家制造的产品在数量、产值上可以与国外媲美，但是在质量上与国外相比仍然存在一定的差距。发生这种现象的原因主要有两点^[2]：一是我国汽车传动轴行业没有制定相应的技术规范，所以不能很好的避免和发动机、轮胎以及传动系其他零件产生共振，从而导致汽车底盘的设计布置不够合理全面；二是由于一些零件供应商把万向节随意组合，从而造成总成的失衡，最后导致汽车发生振动。

1.3设计的主要内容及目标

设计的主要内容：