傳動系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)書

1、1.范圍適用于本研發(fā)中心所開發(fā)車型的發(fā)動機傳動系統(tǒng)設(shè)計。2.引用標準GB 7086-87液力變矩器性能試驗方法GB/T465-1999汽車機械式變速器分類的術(shù)語及定義GB/T5333-1985汽車驅(qū)動橋術(shù)語及定義GB/T5727-1985汽車液力變速器術(shù)語及定義GB/T5728-1985汽車離合器術(shù)語及定義QC/T27-1992汽車干摩擦片式離合器臺架試驗方法QC/T291-1999汽車機械式分動器性能要求QC/T293-1999汽車半軸臺架試驗方法QC/T294-1999汽車半軸技術(shù)條件QC/T463-1999汽車用液力變矩器技術(shù)條件QC/T470-1999汽車制動變速器操縱裝置的要求QC/

2、T523-1999汽車傳動軸臺架試驗方法QC/T524-1999汽車發(fā)動機性能試驗方法試驗方法QC/T533-1999汽車驅(qū)動橋臺架試驗方法QC/T534-1999汽車驅(qū)動橋臺架試驗評價指標QC/T29033-1991汽車用液力變速器臺架性能試驗方法QC/T29063-1992汽車機械式變速器總成技術(shù)條件QC/T29082-1992汽車傳動軸總成技術(shù)條件QC/T29101-1992汽車用操縱拉鎖總成結(jié)構(gòu)如圖19： 圖 19 換擋連桿結(jié)構(gòu)操縱桿：操縱桿的結(jié)構(gòu)一般為如圖20所示結(jié)構(gòu)較多，檔位的位置要與結(jié)構(gòu)相匹配，一般對換檔操縱的行程比為：2.5-3.5之間、換檔操縱的行程比為2.0-3.0之間，簡

3、單結(jié)構(gòu)為： 圖 20 操縱桿結(jié)構(gòu)10.傳動軸的選用傳動軸及萬向節(jié)的選型設(shè)計流程框圖，如圖 21所示：圖 21 傳動軸及萬向節(jié)的選型設(shè)計流程框圖10.1傳動軸概述傳動軸是汽車傳動系重要組成部分,將發(fā)動機提供的動力由變速器傳遞至車橋的減速器。它主要由萬向節(jié)、軸管及其伸縮花鍵等組成。對于長軸距汽車的分段傳動軸，還需有中間支撐。軸系是一個彈性體，當(dāng)其回轉(zhuǎn)時，一方面由于本身的質(zhì)量（或轉(zhuǎn)動慣量）和彈性產(chǎn)生自然振動；另一方面由于軸系各零件的材料組織不均勻、制造誤差及安裝誤差等原因造成軸系重心偏移；導(dǎo)致回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生離心力、從而產(chǎn)生以離心力為周期性干擾外力所引起的強迫振動。當(dāng)強迫振動的頻率與軸的自振頻率接近或相同

4、時，就會產(chǎn)生共振現(xiàn)象，從而直接影響整車傳動的平穩(wěn)性和舒適性。產(chǎn)生共振現(xiàn)象時軸的轉(zhuǎn)速稱為軸的臨界轉(zhuǎn)速。傳動軸的實際轉(zhuǎn)速要低于臨界轉(zhuǎn)速的0.7倍。在傳動軸與萬向節(jié)裝配后必須滿足動平衡要求。萬向傳動軸的斷面尺寸除應(yīng)滿足臨界轉(zhuǎn)速的要求外，還應(yīng)保證有足夠的扭轉(zhuǎn)強度。軸管是傳動軸的薄弱環(huán)節(jié)，按要求其極限扭矩應(yīng)不低于最大工作轉(zhuǎn)矩的1.5倍。傳動軸滑動花鍵齒側(cè)擠壓應(yīng)力不大于2550N/mm2 ；對于不滑動花鍵，擠壓應(yīng)力不大于50100 N/mm2 。10.2結(jié)構(gòu)形式汽車用萬向節(jié)分為剛性的、饒性的、等速的和不等速的幾種。汽車除轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋及帶有擺動半軸的驅(qū)動橋的分段式半軸多采用等速萬向節(jié)外，一般驅(qū)動橋傳動軸均采用

5、一對十字軸萬向節(jié)。等速萬向節(jié)或近似等速的萬向節(jié)常見結(jié)構(gòu)型式有球籠式、球叉式、雙聯(lián)式、凸塊式和三銷式等。汽車在形式過程中，由于懸架的不斷變形，變速器與驅(qū)動橋的相對位置（高度和距離）也在不斷地變化，因此它們之間需要用可伸縮的萬向傳動軸聯(lián)接。當(dāng)聯(lián)接的距離較近時，常采用兩個萬向節(jié)和一根可伸縮的傳動軸；當(dāng)距離較遠而使傳動軸的長度超過1.5m時，常將傳動軸分成兩根或三根，用三個或四個萬向節(jié)，且后面一根傳動軸可伸縮，中間傳動軸應(yīng)有支撐，萬向節(jié)所聯(lián)的兩軸之間的夾角，對一般載貨汽車不應(yīng)超過15°20°，對于短軸距的4X4越野汽車，最大可達30°。對于又要轉(zhuǎn)向又要驅(qū)動的轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，左

6、、右驅(qū)動車輪需要隨汽車行駛的軌跡而改變方向，這時多采用球籠式或球叉式等速萬向節(jié)傳動，其最大夾角即車輪的最大轉(zhuǎn)角可達32°42°。萬向節(jié)傳動還用于帶有擺動半軸的驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向軸傳動機構(gòu)及動力輸出裝置等。10.3傳動軸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)及校核計算（以某一車型為例）表 5 傳動軸花鍵參數(shù)表固定節(jié)外花鍵參數(shù)齒形漸開線模數(shù)1壓力角45o齒數(shù)25節(jié)徑25大徑26小徑24max量棒直徑2量棒跨距28.368花鍵長46傳動軸校核計算流程，如圖 22所示：圖 22 傳動軸校核計算流程圖軸管直徑的校核根據(jù)所傳動最大轉(zhuǎn)矩、最高轉(zhuǎn)速和傳動軸長度，按有關(guān)標準選取軸管外直徑及壁厚校核：兩端自由支撐、壁厚均勻

7、的等截面?zhèn)鲃虞S的臨界轉(zhuǎn)速 (r/min)式中：L傳動軸長，取兩萬向節(jié)之中心距，mm。各參數(shù)取值如下：D27mm，d0mm其中左傳動軸長L428.9mm，右傳動軸長L735.8mm，取其中較長的一個L735.8mm。代入得：ne=5984r/min取安全系數(shù)K=ne/nmax，其中nmax為最高車速時的傳動軸轉(zhuǎn)速，在精確的動平衡、高精度的伸縮花鍵及微小的萬向節(jié)間隙時取安全系數(shù)Knc/nmax=1.22.0。實際上傳動軸的最大轉(zhuǎn)速nmaxne/（ig*i0），r/min其中：ne發(fā)動機的額定最大轉(zhuǎn)速，r/min；ig變速器傳動比；i0主減速器傳動比。各參數(shù)取值如下：ne5500 r/min由上表參

8、數(shù)得：nmax5500/（主減*五變）5500/（3.722*0.767）1927 r/min代入數(shù)值后K5984/1927=3.1>2.0由此27mm軸可滿足要求。軸管的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的校核校核扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （N/mm2）式中：許用應(yīng)力，取600N/mm2（高合金鋼（40Cr、40MnB等）、中頻淬火）Tj傳動計算轉(zhuǎn)矩，N·mm， N·mTemax發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩N·mm；ig1變速器一檔傳動比或倒檔傳動比；ig0主減速器傳動比；kd動載系數(shù)。傳動軸花鍵齒側(cè)擠壓應(yīng)力的校核傳動軸花鍵齒側(cè)擠壓應(yīng)力的校核 （N/mm2）式中：T計算轉(zhuǎn)矩，N·mm；D1、D2花鍵

9、的外徑和內(nèi)徑，mm；Z花鍵齒數(shù)；L花鍵有效長度；許用擠壓應(yīng)力，當(dāng)花鍵齒面硬度大于HRC35時取25-50N/mm2，非滑動花鍵取=50-100N/mm211.橋的匹配及選用橋的匹配及選型設(shè)計流程框圖，如圖 23所示：圖 23 橋的匹配及選型設(shè)計流程框圖11.1概述和要求驅(qū)動橋是汽車傳動系的末端，其基本功用是增大由傳動軸傳來的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左、右驅(qū)動車輪，并使左、右驅(qū)動車輪具有汽車行駛運動學(xué)所要求的差速功能，驅(qū)動橋還要承受作用于路面和車架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力，當(dāng)驅(qū)動橋上的驅(qū)動輪又是轉(zhuǎn)向輪時，則此驅(qū)動橋稱為轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋。驅(qū)動橋應(yīng)滿足如下基本要求：1） 所選的主傳動比應(yīng)保證汽車有最佳

10、的動力性和燃料經(jīng)濟性；2） 工作平穩(wěn)、噪聲小；3） 傳動效率高；4） 具有必要的離地間隙；5） 與懸架導(dǎo)向系統(tǒng)機構(gòu)運動協(xié)調(diào)，對于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機構(gòu)協(xié)調(diào)；6） 在保證足夠的強度和剛度的條件下力求質(zhì)量小，拆裝調(diào)整方便。11.2驅(qū)動橋的類型和結(jié)構(gòu)驅(qū)動橋分為非斷開式、非斷開式。非斷開式驅(qū)動橋一般有驅(qū)動橋殼、主減速器、差速器、半軸和輪轂組成。整個驅(qū)動橋通過彈性懸架與車架連接，由于半軸套管與主減速器殼是剛性地連成一體，因而兩側(cè)的半軸和驅(qū)動輪不可能在橫向平面內(nèi)作相對運動，亦稱為整體式驅(qū)動橋。適用于非獨立懸架。為了提高汽車行使平順性和通過性，目前大多轎車和越野車全部或部分采用獨立懸架，即兩側(cè)的驅(qū)動輪分

11、別用彈性懸架與車架相連，兩輪可彼此獨立地相對與車架上下跳動。與此相應(yīng)，主減速器殼固定在車架上。驅(qū)動橋殼應(yīng)制成分段并通過鉸鏈連接。這種驅(qū)動橋稱為斷開式驅(qū)動橋。非斷開式驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝性好，成本低，可靠性好，維修調(diào)整容易，廣泛用于貨車和部分轎車上，但其非簧載質(zhì)量大，對汽車平順性和降低動載荷不利。斷開式驅(qū)動橋雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本提高，但對改善汽車平順性、操縱穩(wěn)定性和通過性有利，所以在轎車和越野汽車上采用相當(dāng)廣泛。11.3主減速器傳動比的確定主減速器傳動比對主減速器的結(jié)構(gòu)型式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當(dāng)變速器處于最高當(dāng)位時汽車的動力性和燃料經(jīng)濟性都有直接影響。i0的選擇應(yīng)在汽車總體設(shè)計時的傳動系的

12、總傳動比iT一起由整車動力計算來確定。通過在不同i0下的功率平衡圖來確定對汽車動力性的影響。對發(fā)動機與傳動系參數(shù)作最佳匹配來選擇i0使汽車獲得最佳的動力性和燃料經(jīng)濟性。對于具有很大功率儲備的轎車、長途客車尤其是競賽車來說，在給定發(fā)動機最大功率Pemax及其轉(zhuǎn)速np的情況下，所選擇的i0值應(yīng)保證有盡可能高的車速Vemax，i0可用下式來確定：i0=0.377式中：車輪的滾動半徑；變速器最高傳動比 。其他汽車來說為了的到足夠的功率儲備而使最高車速稍有下降，i0一般選得比上式大10%25%，按下式來選擇：i0=（0.3770472）式中：分動器或加力器的高檔傳動比；輪邊減速器的傳動比。與同類車相比較

13、，并考慮主、從動主減速器的齒輪可能有的齒數(shù)，將i0值確定。11.4計算載荷的確定通常是將發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩配以轉(zhuǎn)動系最低檔的傳動比時和驅(qū)動輪打滑時這兩種情況下作用與主減速器從動齒輪上的轉(zhuǎn)矩（）的較小者，作為載貨汽車和越野汽車在強度計算中用以驗算主減速器的計算載荷=*K0*=式中：發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，N.m；由發(fā)動機到所計算的主減速器從動輪之間的傳動系最低檔傳動比；上述傳動部分的效率，取=0.9；K0 超載系數(shù)，對于一般載貨汽車、礦用汽車和越野汽車以及液力傳動的各類汽車取K0=1；N該車的驅(qū)動橋的數(shù)目；G2汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負荷，N;對后橋來說還應(yīng)考慮到汽車加速時的負荷的增大量；輪胎對

14、路面的附著系數(shù)，對于安裝一般的輪胎的公路用汽車，取0.85；對越野汽車取 1.0；對于安裝專門的防滑寬輪胎的高級轎車取1.25；車輪的滾動半徑，m；分別為所計算的主減速器從動齒輪到驅(qū)動齒輪之間的轉(zhuǎn)動效率和減速比（例如輪邊減速器等）；通過計算求得計算載荷是最大轉(zhuǎn)矩而不是正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩，不能用它作為疲勞損壞的依據(jù)。汽車的類型很多，行使工況又非常復(fù)雜，沒有簡單的公式可算出汽車的正常持續(xù)使用轉(zhuǎn)矩。對于公路車輛來說，其正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩是根據(jù)平均比牽引力的值來確定的，即主減速器從動齒輪的平均計算轉(zhuǎn)矩（N.m）=式中：汽車滿載總重，N；所牽引的掛車滿載總重，N，但僅用于牽引車；道路滾動阻力系數(shù)，計算時轎車取0.0

15、10.015；載貨汽車取0.0150.020；越野車取0.020.035；汽車正常使用時的平均爬坡能力系數(shù)。通常，轎車取0.08；載貨汽車和城市公共汽車取0.050.09；長途公共汽車取0.060.10；越野車取0.020.30；汽車或汽車列車的性能系數(shù)；=當(dāng) >16 時，取 =0。 12.發(fā)動機及傳動試驗項目汽車零部件試驗包括面很廣，本表(表 6 )零部件試驗匯總表并不能包括汽車的所有傳動零部件試驗。重點為總成件及重要功能件。本表主要依據(jù)現(xiàn)在執(zhí)行的國家標準和行業(yè)標準。表 6 發(fā)動機及傳動系統(tǒng)總成件主要實驗項目零部件名稱試驗項目試驗設(shè)備試驗方法測定參數(shù)引用標準發(fā)動機臺架試驗試驗內(nèi)容：九項

16、性能試驗（十一項除柴油機怠速試驗、柴油機調(diào)速試驗）1 一般性啟動試驗2汽油機帶速試驗3功率試驗4 負荷特性試驗5萬有特性試驗6 機械損失功率試驗7 各缸工作均勻性試驗8級機油消耗量試驗 9活塞漏氣量試驗按QC/T524-1999汽車發(fā)動機性能試驗方法試驗方法中規(guī)定的使用儀器按QC/T524-1999汽車發(fā)動機性能試驗方法試驗方法中規(guī)定的使用儀器參考QC/T524-1999汽車發(fā)動機性能試驗方法的試驗報告及曲線報告并附測量數(shù)據(jù)表格QC/T524-1999離合器試驗1負荷特性2工作位置壓盤位移量3工作壓緊力4分離特性5最大分離力P6壓盤傾斜量 按QC/T27-1992汽車干摩擦片式離合器臺架試驗方法的實驗方法中規(guī)定的使用儀器。按QC/T27-1992汽車干摩擦片式離合器臺架試驗方法的實驗方法中規(guī)定的實驗要求進行實驗。除試驗項目外還需離合撥叉杠桿比、分離杠桿比、分離行程，并按QC/T27-1992提供試驗報告及曲線QC/T27-1992離合主泵、離合分泵實驗密封性；行程要求；回程時間；排量；耐壓性實驗；耐腐蝕性能；低溫性能實驗；可參考QC/T311-1999汽車液壓制動主缸技術(shù)條件規(guī)定的使用儀器。1、離合主泵可參考QC/T311-1999汽車液壓制動主缸技術(shù)條件實驗規(guī)程相關(guān)實驗，實驗工作液壓參考設(shè)計值（不考慮增壓、阻力時踏板力為1000N時）；2、離合分泵可參考QC/T31