115S傳動(dòng)軸(配474發(fā)動(dòng)機(jī))設(shè)計(jì)計(jì)算報(bào)告-20090618

1、編號(hào)編號(hào): 115S-PD-DP-003傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)計(jì)算報(bào)告項(xiàng)目名稱(chēng)： 115S編制: 日期: 校對(duì): 日期: 審核: 日期: 批準(zhǔn): 日期: 重慶迪科汽車(chē)研究有限公司2009 年 3 月目目 錄錄一、校核目的.1二、概述.11、輸入?yún)?shù).12、等速傳動(dòng)校核.13、傳動(dòng)軸上下跳動(dòng)的極限位置及工作夾角校核.54、傳動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速校核.75、傳動(dòng)軸強(qiáng)度校核.7四、總結(jié).9五、參考文獻(xiàn).9傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)計(jì)算報(bào)告 重慶迪科汽車(chē)研究有限公司第 1 頁(yè) 共 9 頁(yè)一、校核目的一、校核目的1、傳動(dòng)軸萬(wàn)向節(jié)夾角是否滿(mǎn)足等速傳動(dòng)要求；2、傳動(dòng)軸上下跳動(dòng)到極限位置時(shí)的最大夾角；3、傳動(dòng)軸花鍵的滑移量，檢查傳動(dòng)軸花鍵是否可

2、能脫開(kāi)或頂死；4、傳動(dòng)軸穩(wěn)定性校核；5、傳動(dòng)軸強(qiáng)度校核。二、概述二、概述115S 傳動(dòng)軸屬于十字軸萬(wàn)向節(jié)式傳動(dòng)軸，具體結(jié)構(gòu)為后驅(qū)、單段式、雙十字軸萬(wàn)向節(jié)式傳動(dòng)軸。布置設(shè)計(jì)時(shí)需保證傳動(dòng)軸萬(wàn)向節(jié)叉在同一平面內(nèi)，盡量使萬(wàn)向節(jié)的夾角，以減少傳動(dòng)的不等速性。21變速箱輸出軸和軸管夾角；1軸管和主減速器輸入軸夾角。2三、校核三、校核1 1、輸入?yún)?shù)、輸入?yún)?shù)115S 傳動(dòng)軸(配 474 發(fā)動(dòng)機(jī))計(jì)算輸入?yún)?shù)見(jiàn)表 1名 稱(chēng)數(shù)值發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速 nemax r/min6300發(fā)動(dòng)機(jī)最大力矩 Temax N.mm102000變速器一檔速比 ig14.425變速器五檔速比 ig51傳動(dòng)軸長(zhǎng)度 Lc mm580傳動(dòng)軸

3、外徑 D mm50傳動(dòng)軸內(nèi)徑 d mm46.4滿(mǎn)載質(zhì)量 Kg1632安全系數(shù) K1.22.0115S 傳動(dòng)軸(配 474 發(fā)動(dòng)機(jī))計(jì)算輸入?yún)?shù)2 2、等速傳動(dòng)校核、等速傳動(dòng)校核空載和上下極限工況下萬(wàn)向節(jié)實(shí)際的夾角見(jiàn)表 2，萬(wàn)向節(jié)許用夾角見(jiàn)表 3。傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)計(jì)算報(bào)告 重慶迪科汽車(chē)研究有限公司第 2 頁(yè) 共 9 頁(yè)狀態(tài)12空載1.390.84下跳極限6.976.39上跳極限10.310.88表 2 萬(wàn)向節(jié)夾角狀態(tài)萬(wàn)向節(jié)夾角 不大于汽車(chē)靜止6行駛中極限夾角1520表 3 十字軸萬(wàn)向節(jié)夾角 的允許范圍從表 2 和表 3 可知，汽車(chē)在空載和極限工況下萬(wàn)向節(jié)夾角都滿(mǎn)足要求。單個(gè)十字軸萬(wàn)向節(jié)主、從動(dòng)叉軸轉(zhuǎn)角

4、 a、b間的關(guān)系為： tana =tanbcos （1）式中，a主動(dòng)叉軸轉(zhuǎn)角 b與 a相對(duì)應(yīng)的從動(dòng)叉軸轉(zhuǎn)角 兩軸夾角公式 1 又可以寫(xiě)為: b=arctan(tana/cos) （2）若夾角不變，將公式 2 兩邊對(duì)時(shí)間求導(dǎo)數(shù)，整理后得： b=acos/(1sin2cos2a) （3）式中，a主動(dòng)叉軸角速度 b從動(dòng)叉軸角速度整理上式，消去傳動(dòng)軸的角速度得： （4oscossin1cossin1cos （5）1213coscostgarctg式中，1變速箱輸出軸角速度3主減速器輸入軸角速度變速箱輸出軸與傳動(dòng)軸夾角1傳動(dòng)軸與主減速器輸入軸夾角2傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)計(jì)算報(bào)告 重慶迪科汽

5、車(chē)研究有限公司第 3 頁(yè) 共 9 頁(yè)變速箱輸出軸輸入角度1主減速器輸入軸輸出角度3忽略傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各處摩擦產(chǎn)生的影響，根據(jù)瞬時(shí)功率相等的原理，后橋輸入軸上的力矩為： （6）1313TT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，輸出軸與輸入軸角速度波動(dòng)曲線（，3/1）如圖 11圖 1 空載狀態(tài)下角速度波動(dòng)曲線下極限狀態(tài)輸出軸與輸入軸角速度波動(dòng)曲線（，3/1）如圖 2。1傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)計(jì)算報(bào)告 重慶迪科汽車(chē)研究有限公司第 4 頁(yè) 共 9 頁(yè)圖 2 下極限狀態(tài)下角速度波動(dòng)曲線上極限狀態(tài)輸出軸與輸入軸角速度波動(dòng)曲線（，3/1）如圖 3。1圖 3 上極限狀態(tài)下角速度波動(dòng)曲線空載狀態(tài)下，輸出軸與

6、輸入軸力矩波動(dòng)曲線（，T3/T1）如圖 4。1 圖 4 空載狀態(tài)下力矩波動(dòng)曲線下極限狀態(tài)下，輸出軸與輸入軸力矩波動(dòng)曲線（，T3/T1）如圖 5。1傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)計(jì)算報(bào)告 重慶迪科汽車(chē)研究有限公司第 5 頁(yè) 共 9 頁(yè)圖 5 下極限狀態(tài)下力矩波動(dòng)曲線上極限狀態(tài)下，輸出軸與輸入軸力矩波動(dòng)曲線（，T3/T1）如圖 6。1圖 6 上極限狀態(tài)下力矩波動(dòng)曲線經(jīng)分析，傳動(dòng)軸的力矩和角速度波動(dòng)范圍非常小，小于 10%，可視為等速傳動(dòng)。3 3、傳動(dòng)軸上下跳動(dòng)的極限位置及工作夾角校核、傳動(dòng)軸上下跳動(dòng)的極限位置及工作夾角校核由整車(chē)設(shè)計(jì)狀態(tài)，得出后懸架的跳動(dòng)行程，后懸架跳動(dòng)行程如表 4 所示。序號(hào)車(chē)輛狀態(tài)撓度 f（mm）

7、1空載至下跳極限542空載至上跳極限116.5傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)計(jì)算報(bào)告 重慶迪科汽車(chē)研究有限公司第 6 頁(yè) 共 9 頁(yè)表 4 后車(chē)輪極限跳動(dòng)狀態(tài)根據(jù)后懸架、后橋和傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)關(guān)系分別求出三種狀態(tài)下傳動(dòng)軸相關(guān)點(diǎn)坐標(biāo)如表 5所示，各具體位置如圖 7。圖 7 空載時(shí)的傳動(dòng)軸位置圖極限狀態(tài)XYZ花鍵理論中心 Am173523.427.1萬(wàn)向節(jié) 1 中心 Bm1808.823.421.2空載萬(wàn)向節(jié) 2 中心 Cm2385.720-39花鍵理論中心 Am1726.823.427.7萬(wàn)向節(jié) 1 中心 Cm1800.623.421.8萬(wàn)向節(jié) 2 中心 Cm2368.820-94.5下跳極限Am 移動(dòng)量 1-8.2花鍵

8、理論中心 Am1742.423.426.5萬(wàn)向節(jié) 1 中心 Cm1816.223.420.6萬(wàn)向節(jié) 2 中心 Cm2393.32078.1上跳極限Am 移動(dòng)量 27.4表 5 各工況下相關(guān)坐標(biāo)值（相對(duì)整車(chē)坐標(biāo)系） 車(chē)輪下跳到極限位置時(shí)傳動(dòng)軸花鍵移動(dòng)量 18.2mm40（花鍵長(zhǎng)度的 L/2） ，花鍵向內(nèi)移動(dòng)量很小，因此傳動(dòng)軸不會(huì)頂死，傳動(dòng)軸在車(chē)輪下極限位置時(shí)滿(mǎn)足使用要求。 車(chē)輪上跳到極限位置時(shí)傳動(dòng)軸花鍵移動(dòng)量 27.4mm16傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)計(jì)算報(bào)告 重慶迪科汽車(chē)研究有限公司第 8 頁(yè) 共 9 頁(yè)由公式(9)可得：=0。if性能系數(shù)=0 的汽車(chē)，動(dòng)載系數(shù) Kd=1。if將表 1 參數(shù)帶入公式 8 可得

9、： =71.2MPa 。 一般汽車(chē)的傳動(dòng)軸軸管許用應(yīng)力=125MPa。可見(jiàn)傳動(dòng)軸軸管強(qiáng)度滿(mǎn)足使用要求。2 2）十字軸萬(wàn)向節(jié)強(qiáng)度校核）十字軸萬(wàn)向節(jié)強(qiáng)度校核十字軸軸頸所受最大垂向力 cos2maxRTQ （10）其中，R力作用點(diǎn)至十字軸中心距離 25.4mm 萬(wàn)向節(jié)主、從動(dòng)叉軸的夾角空載狀態(tài)下 1= 1.39 2= 0.84Q1=2008.5N Q2=2008.1N十字軸軸頸所受彎曲應(yīng)力： )(3242411ddQSd （ 11）十字軸軸頸所受剪切應(yīng)力：)(42221ddQ （12）其中，S力作用點(diǎn)至十字軸軸頸根部距離 6.7mm d1十字軸軸頸直徑 25mm d2十字軸軸頸油道孔直徑 5.5mm由公式 11、12 可得空載狀態(tài)下前、后十字軸萬(wàn)向節(jié)十字軸軸頸所受彎曲應(yīng)力、剪切應(yīng)力為：1=8.8MPa 2=8.8MPa 1=4.3 MPa 2=4.3 MPa推薦十字軸萬(wàn)向節(jié)彎曲許用應(yīng)力=250 MPa,剪切許用應(yīng)力=80MPa。因此十字傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)計(jì)算報(bào)告 重慶迪科汽車(chē)研究有限公司第 9 頁(yè) 共 9 頁(yè)軸的強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。四、總結(jié)四、總結(jié)綜上校核計(jì)算，115S（配 474 發(fā)動(dòng)機(jī)）傳動(dòng)軸主要布置技術(shù)參數(shù)如表 6 所示，傳動(dòng)軸滿(mǎn)足使用要求。表