115S傳動軸(配466發(fā)動機)設(shè)計計算報告-20090618

PAGE編號:115S-PD-DP-003傳動軸設(shè)計計算報告項目名稱：115S編制:日期:校對:日期:審核:日期:批準(zhǔn):日期:重慶迪科汽車研究有限公司2009年3月目錄TOC\o"1-2"\h\z\u一、校核目的 1二、概述 1三、校核 11、輸入?yún)?shù) 12、等速傳動校核 13、傳動軸上下跳動的極限位置及工作夾角校核 54、傳動軸臨界轉(zhuǎn)速校核 75、傳動軸強度校核 7四、總結(jié) 9五、參考文獻(xiàn) 9傳動軸設(shè)計計算報告重慶迪科汽車研究有限公司第9頁共9頁傳動軸設(shè)計計算報告重慶迪科汽車研究有限公司一、校核目的1、傳動軸萬向節(jié)夾角是否滿足等速傳動的要求；2、傳動軸上下跳動到極限位置時的最大夾角；3、傳動軸花鍵的滑移量，檢查傳動軸花鍵是否可能脫開或頂死；4、傳動軸穩(wěn)定性校核；5、傳動軸強度校核。二、概述115S傳動軸屬于十字軸萬向節(jié)式傳動軸，具體結(jié)構(gòu)為后驅(qū)、單段式、雙十字軸萬向節(jié)式傳動軸。布置設(shè)計時需保證傳動軸萬向節(jié)叉在同一平面內(nèi)，盡量使萬向節(jié)的夾角，以減少傳動的不等速性?！兯傧漭敵鲚S和傳動軸軸管夾角；——傳動軸軸管和主減速器輸入軸夾角。三、校核1、輸入?yún)?shù)115S傳動軸(配466發(fā)動機)計算輸入?yún)?shù)見表1。名稱數(shù)值發(fā)動機最大轉(zhuǎn)速nemax(r/min)6300發(fā)動機最大力矩Temax(N.mm)87000變速器一檔速比ig14.425變速器五檔速比ig51傳動軸長度Lc（mm）680傳動軸外徑D（mm）51傳動軸內(nèi)徑d（mm）47.4滿載質(zhì)量(Kg)1632安全系數(shù)K1.2～2.0表1115S傳動軸(配466發(fā)動機)計算輸入?yún)?shù)2、等速傳動校核空載和上下極限工況下萬向節(jié)夾角見表2。萬向節(jié)夾角α的允許范圍見表3。狀態(tài)空載3.82o1.65o下跳極限8.59o6.41o上跳極限6.09o8.27o表2萬向節(jié)夾角狀態(tài)萬向節(jié)夾角α不大于汽車靜止6o行駛中極限夾角15o～20o表3十字軸萬向節(jié)夾角α的允許范圍從表2和表3可知，汽車在空載和上下極限工況下萬向節(jié)夾角都滿足要求。單個十字軸萬向節(jié)主、從動叉軸轉(zhuǎn)角βa、βb間的關(guān)系為：tanβa=tanβb×cosα（1）式中，βa——主動叉軸轉(zhuǎn)角βb——與βa相對應(yīng)的從動叉軸轉(zhuǎn)角α——主、從動叉夾角公式1又可以寫為:βb=arctan(tanβa/cosα)（2）若夾角不變，將公式2兩邊對時間求導(dǎo)數(shù)，整理后得：ωb=ωa[cosα/(1－sin2αcos2βa)]（3）式中，ωa——主動叉軸角速度ωb——從動叉軸角速度整理上式，消去傳動軸的角速度得：（4）（5）式中，ω1——變速箱輸出軸角速度ω3——主減速器輸入軸角速度——變速箱輸出軸與傳動軸夾角——傳動軸與主減速器輸入軸夾角——變速箱輸出軸輸入角度——主減速器輸入軸輸出角度忽略傳動機構(gòu)各處摩擦產(chǎn)生的影響，根據(jù)瞬時功率相等的原理，后橋輸入軸上的力矩為：（6）式中，T1——變速箱輸出軸力矩T3——主減速器輸入軸力矩空載狀態(tài)下角速度波動曲線（，ω3/ω1）見圖1。圖1空載狀態(tài)下角速度波動曲線下跳極限狀態(tài)下角速度波動曲線（，ω3/ω1）見圖2。圖2下跳極限狀態(tài)下角速度波動曲線上跳極限狀態(tài)下角速度波動曲線（，ω3/ω1）見圖3。圖3上跳極限狀態(tài)下角速度波動曲線空載狀態(tài)下力矩波動曲線（，T3/T1）見圖4。圖4空載狀態(tài)下力矩波動曲線下極限狀態(tài)下力矩波動曲線（，T3/T1）見圖5。圖5下極限狀態(tài)下力矩波動曲線上極限狀態(tài)下力矩波動曲線（，T3/T1）見圖6。圖6上極限狀態(tài)下力矩波動曲線經(jīng)分析，傳動軸的力矩和角速度波動范圍非常小，小于10%，可視為等速傳動。3、傳動軸上下跳動的極限位置及工作夾角校核由整車設(shè)計狀態(tài)，得出后懸架的跳動行程，后懸架跳動行程如表4所示。序號車輛狀態(tài)撓度f（mm）1空載至下跳極限542空載至上跳極限116.5表4后車輪極限跳動狀態(tài)根據(jù)后懸架、后橋和傳動軸結(jié)構(gòu)關(guān)系分別求出三種狀態(tài)下傳動軸點坐標(biāo)如表5所示（相對整車坐標(biāo)系），各具體位置如圖7。圖7空載時的傳動軸位置極限狀態(tài)XYZ空載時花鍵理論中心Am1637.622.145.6萬向節(jié)1中心Bm1710.521.141.7萬向節(jié)2中心Cm2385.720-39.0下跳極限花鍵理論中心Am1629.822.146.0萬向節(jié)1中心Cm1702.721.142.2萬向節(jié)2中心Cm2368.820-94.4Am移動量δ1-7.8上跳極限花鍵理論中心Am1641.422.145.4萬向節(jié)1中心Cm1714.322.141.5萬向節(jié)2中心Cm2393.32078.1Am移動量δ23.9表5各工況下傳動軸坐標(biāo)值車輪下跳到極限位置時傳動軸花鍵移動量δ1＝-7.8mm<<40（花鍵長度的L/2），花鍵向內(nèi)移動量很小，因此傳動軸不會頂死，傳動軸在車輪下跳到極限位置時滿足使用要求。車輪上跳到極限位置時傳動軸花鍵移動量δ2＝3.9mm<<40（花鍵長度的L/2），花鍵向外移動量很小，因此傳動軸不會脫落，傳動軸在車輪上跳到極限位置時滿足使用要求。傳動軸花鍵移動量δ＝δ1+δ2＝11.7mm。4、傳動軸臨界轉(zhuǎn)速校核傳動軸臨界速度：（7）其中，D——傳動軸外徑d——傳動軸內(nèi)徑Lc——傳動軸長度將表1數(shù)據(jù)帶入公式7可得：nc=18068（r/min）。驅(qū)動軸的實際最高轉(zhuǎn)速：ncmax＝=6300（r/min）式中，nemax——發(fā)動機的最高轉(zhuǎn)速（r/min）ig5——變速器最高檔傳動比因此安全系數(shù)K=nc/nmax=2.9?！镀囋O(shè)計》推薦一般汽車K的取值為1.2～2.0。所以傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速滿足要求，且余量比較大。5、傳動軸強度校核1)傳動軸軸管強度校核傳動軸軸管扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：（8）其中，Temax——發(fā)動機最大扭矩——驅(qū)動軸的動載系數(shù)——變速箱1檔傳動比驅(qū)動軸的動載系數(shù)的確定：(9)式中，ma——整車滿載質(zhì)量0.195×=35.8>16由公式(9)可得：=0。因為性能系數(shù)=0的汽車，所以動載系數(shù)Kd=1。將表1參數(shù)帶入公式8可得：=55.6MPa。一般汽車的傳動軸軸管許用應(yīng)力[]=125MPa?？梢妭鲃虞S軸管強度滿足使用要求。2）十字軸萬向節(jié)強度校核十字軸軸頸所受最大垂向力（10）其中，R——力作用點至十字軸中心距離25.4mmα——萬向節(jié)主、從動叉軸的夾角空載狀態(tài)下=3.82°=1.65°Q1=1716.4NQ2=1713.3N十字軸軸頸所受彎曲應(yīng)力：（11）十字軸軸頸所受剪切應(yīng)力：（12）其中，S——力作用點至十字軸軸頸根部距離(6.7mm)d1——十字軸軸頸直徑(Φ25mm)d2——十字軸軸頸油道孔直徑(Φ5.5mm)由公式11、12可得空載狀態(tài)下前、后十字軸萬向節(jié)十字軸軸頸所受彎曲應(yīng)力、剪切應(yīng)力為：σ1=7.51MPaσ2=7.5MPa1=3.68MPa2=3.67MPa推薦十字軸萬向節(jié)彎曲許用應(yīng)力[σ]=250MPa,剪切許用應(yīng)力[]=80MPa。因此十字軸的強度滿足設(shè)計要求。四、總結(jié)綜上校核計算，115S（配