四驅(qū)車傳動(dòng)軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 題目：四驅(qū)車輛傳動(dòng)軸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專業(yè)名稱：車輛工程學(xué)號(hào)：姓名：覃振星指導(dǎo)教師：賈永剛?cè)掌冢?013.12.09目 錄1.原始數(shù)據(jù) 32.計(jì)算各個(gè)軸啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和附著轉(zhuǎn)矩 33.球籠式萬向節(jié)的設(shè)計(jì)選用 43.1前輪驅(qū)動(dòng)萬向節(jié)的設(shè)計(jì)選用 63.2后輪驅(qū)動(dòng)萬向節(jié)的設(shè)計(jì)選用 83.3四輪驅(qū)動(dòng)萬向節(jié)的設(shè)計(jì)選用 114.萬向傳動(dòng)軸的選擇 14 4.1傳動(dòng)軸管的選擇 144.2伸縮花鍵的選擇 145傳動(dòng)軸的計(jì)算和強(qiáng)度校核 15 5.1傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速 155.2傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩 155.3傳動(dòng)軸長(zhǎng)度選擇 155.4傳動(dòng)軸內(nèi)外管徑確定 165.5傳動(dòng)軸扭矩強(qiáng)度校核 1

2、66.參考文獻(xiàn) 171.原始數(shù)據(jù)： 滿載重量： G=18433N前軸 = 8925N 后軸 =10138N驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)比 =4.11 =4.55滿載質(zhì)心高度 =0.52m靜態(tài)滾動(dòng)半徑 =0.296m動(dòng)態(tài)滾動(dòng)半徑 =0.301m軸距 =2.576m發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 =70KW/3800rpm發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩 =173N.m/2200rpm分動(dòng)箱速比 =2.522 =1.095 路面附著系數(shù) =0.85 振動(dòng)系數(shù) =1.2 承載系數(shù) =1.33各檔勻速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的2/3各檔利用率1-5檔分別是1% 、 6% 、 18% 、 30% 、45%基本要求：汽車傳動(dòng)軸系統(tǒng)至少應(yīng)有Km

3、的壽命2計(jì)算各軸的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和附著轉(zhuǎn)矩用兩者之間的最小值作為靜態(tài)轉(zhuǎn)矩選擇萬向節(jié)計(jì)算結(jié)果列入下表1。 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和附著轉(zhuǎn)矩的計(jì)算表1起動(dòng)轉(zhuǎn)矩附著轉(zhuǎn)矩所需萬向節(jié)尺寸啟動(dòng)耐久1）前輪驅(qū)動(dòng) =1536.8Nm（半軸）3073.6 Nm（整軸RF85(外側(cè))VL85（內(nèi)側(cè)）RF107VL1072)后輪驅(qū)動(dòng) Nm（半軸）=3400 Nm（整軸）傳動(dòng)軸RF95VL91（外側(cè)和內(nèi)側(cè)）VL85RF107VL107VL853）四輪驅(qū)動(dòng)前軸=1459 Nm（整軸）后軸=1785.2 Nm（整軸）傳動(dòng)軸RF72（外側(cè)）VL85（內(nèi)側(cè)）VL91（外側(cè)和內(nèi)側(cè)）VL85RF91VL91VL91VL853.球籠式萬向節(jié)的設(shè)計(jì)選用

4、3.1前輪驅(qū)動(dòng)萬向節(jié)的設(shè)計(jì)選用利用式時(shí)， 時(shí)，計(jì)算前驅(qū)動(dòng)軸萬向節(jié)在各檔位百萬次循環(huán)壽命：Lh1= =11.7hLh2= =34.3hLh3= =105.4hLh4= =222.7hLh5= =416.8h式中，Md查下表2，Mx查表1。前輪驅(qū)動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)半軸萬向節(jié)壽命參數(shù)計(jì)算結(jié)果表2所用公式擋位123451擋位利用率（%）16183045214.88.745.994.43.413148.6251.7367.3500645.2416.928.641.756.773.25853.5504345.4253.7196.66時(shí)，11.734.3105.4222.7416.8結(jié)合各檔使用的ax,百萬次循環(huán)負(fù)荷

5、條件下，該萬向節(jié)的受用壽命滿足下式：=148.4h平均行駛速度為 安全行駛里程 由此可見，依據(jù)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩選擇的RF85萬向節(jié)還不能滿足行駛里程要大于km的耐久性要求，因而，必須選擇另一個(gè)大的萬向節(jié)。利用行駛里程與轉(zhuǎn)矩比值成三次方的關(guān)系，計(jì)算相同速度和軸間夾角下得萬向節(jié)的耐久性。RF107萬向節(jié)：只有RF107萬向，滿足要求的耐久性；VL107萬向節(jié)的，是伸縮式萬向節(jié)，它只能以平均夾角運(yùn)轉(zhuǎn)但承受較高。VL107的耐久性滿足設(shè)計(jì)要求3.2后輪驅(qū)動(dòng)萬向節(jié)的設(shè)計(jì)選用 3.2.1后半軸用球籠式萬向節(jié),選用表1中的VL91萬向節(jié)表3 后輪驅(qū)動(dòng)后半軸萬向節(jié)壽命參數(shù)計(jì)算結(jié)果所用公式擋位123451擋位利用率（%

6、）16183045216.49.676.634.873.773134.1227.5331.8451.7583.6415.225.837.751.366.25945.7557.6382.3280.8217.46時(shí)，26.996.4240.5508.2944.6百萬次壽命循環(huán)平均行駛速度為 安全行駛里程顯然，VL91萬向節(jié)的耐久性不夠。選擇大一號(hào)的萬向節(jié)計(jì)算耐久性VL107萬向節(jié)：顯然滿足耐久性要求3.2.2傳動(dòng)軸與后驅(qū)動(dòng)橋的連接，選用球籠式萬向節(jié)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩乘以變速器的傳動(dòng)比就是傳動(dòng)軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩。此外，它的速度比半軸速度高出4.11倍。根據(jù)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩選擇VL91萬向節(jié)，查表得： 計(jì)算結(jié)果如下表4

7、 后輪驅(qū)動(dòng)時(shí)傳動(dòng)軸上萬向節(jié)壽命參數(shù)計(jì)算結(jié)果 表4所用公式擋位123451擋位利用率（%）1618304523.62.1251.4581.0710.82936111035.31508.92054.22653.8469.3117.5171.2233.1301.15415.2245.1168.2123.595.66時(shí)，時(shí)55.5196.2416.5772.51289.7百萬次壽命循環(huán)平均行駛速度為 安全行駛里程顯然，滿足耐久性要求。 用于前半軸的球籠式萬向節(jié)，前橋輸入轉(zhuǎn)矩是前橋驅(qū)動(dòng)的47.5%，計(jì)算結(jié)果如下表5所示。3.3四輪驅(qū)動(dòng)時(shí)萬向節(jié)的設(shè)計(jì)選用前半軸萬向節(jié)壽命參數(shù)計(jì)算結(jié)果表5所用公式擋位1234

8、51擋位利用率（%）16183045214.88.745.994.43.413148.6251.7367.3500645.2416.928.641.756.773.25405.4239.4164120.593.46時(shí)，109.2320983.5207.83889.1百萬次壽命循環(huán)平均行駛速度為 安全行駛里程顯然，RF85萬向節(jié)的耐久性不夠。選擇大一號(hào)的萬向節(jié)計(jì)算耐久性RF91萬向節(jié)：顯然滿足耐久性要求。用于后半軸的球籠式萬向節(jié)，輸入的轉(zhuǎn)矩是后橋驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的52.5%計(jì)算結(jié)果如下表6四驅(qū)時(shí)后驅(qū)動(dòng)軸球籠式萬向節(jié)參數(shù)計(jì)算結(jié)果表6所用公式擋位123451擋位利用率（%）16183045216.49.67

9、6.634.873.773134.1227.5331.8451.7583.6415.225.837.751.366.25496.5292.7200.7147.4114.16時(shí)，185.3666.71663.33514.16535百萬次壽命循環(huán) 12，平均行駛速度為 安全行駛里程顯然，VL91萬向節(jié)滿足耐久性要求。傳動(dòng)軸上的球籠式萬向節(jié)。對(duì)于四輪驅(qū)動(dòng)，與后橋連接的傳動(dòng)軸只承受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的52.5%。因此選擇VL85萬向節(jié)，計(jì)算結(jié)果如下表7四驅(qū)驅(qū)動(dòng)時(shí)傳動(dòng)軸上球籠萬向節(jié)壽命參數(shù)計(jì)算結(jié)果表7所用公式擋位123451擋位利用率（%）1618304523.62.1251.4581.0710.8293611

10、1035.31508.92054.22653.8469.3117.5171.2233.1301.15218128.788.364.850.26時(shí)，時(shí)383.51355.82878.35338.58912.7百萬次壽命循環(huán)平均行駛速度為 安全行駛里程顯然，VL85萬向節(jié)，滿足耐久性要求。4 萬向傳動(dòng)軸的選擇 4.11傳動(dòng)軸管的選擇 傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度和夾角及它們的變化范圍，由汽車總布置設(shè)計(jì)決定。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證在傳動(dòng)軸長(zhǎng)度處在最大值時(shí)，花鍵套與花鍵軸有足夠的配合長(zhǎng)度；而在長(zhǎng)度處于最小時(shí)，兩者不頂死。傳動(dòng)軸夾角大小會(huì)影響萬向節(jié)十字軸和滾針軸承的壽命、萬向傳動(dòng)效率和十字軸的不均勻性。變化范圍為3。傳動(dòng)軸經(jīng)常處

11、于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，所以軸的材料查機(jī)械零件手冊(cè)選取40CrNi，適用于很重要的軸，具有較高的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。傳動(dòng)軸管由低碳鋼板制壁厚均勻、壁薄（1.53.0mm）、管徑較大、易質(zhì)量平衡、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度高、彎曲剛度高、適用高速旋轉(zhuǎn)的電焊鋼管制成。3.2伸縮花鍵的選擇選擇矩形花鍵，用于補(bǔ)償由于汽車行駛時(shí)傳動(dòng)軸兩端萬向節(jié)之間的長(zhǎng)度變化。為減小阻力及磨損，對(duì)花鍵齒磷化處理或噴涂尼龍，外層設(shè)有防塵罩，間隙小一些，以免引起傳動(dòng)軸的震動(dòng)。花鍵齒與鍵槽按對(duì)應(yīng)標(biāo)記裝配，以保持傳動(dòng)軸總成的動(dòng)平衡。動(dòng)平衡的不平衡度由電焊在軸管外的平衡片補(bǔ)償。裝車時(shí)傳動(dòng)軸的伸縮花鍵一端應(yīng)靠近變速器，減小其軸向阻力和磨損。其結(jié)構(gòu)圖如下: 圖 5-1

12、 萬向傳動(dòng)軸花鍵軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1-蓋子；2-蓋板；3-蓋墊；4-萬向節(jié)叉；5-加油嘴；6-伸縮套； 7-滑動(dòng)花鍵槽；8-油封；9-油封蓋；10-傳動(dòng)軸管5. 傳動(dòng)軸的計(jì)算與強(qiáng)度校核5.1傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速 長(zhǎng)度一定時(shí)，傳動(dòng)軸斷面尺寸的選擇應(yīng)保證傳動(dòng)軸有足夠的強(qiáng)度和足夠高的臨界轉(zhuǎn)速。所謂臨界轉(zhuǎn)速，就是當(dāng)傳動(dòng)軸的工作轉(zhuǎn)速接近于其彎曲固有振動(dòng)頻率時(shí)，即出現(xiàn)共振現(xiàn)象，以致振幅急劇增加而引起傳動(dòng)軸折斷時(shí)的轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速（r/min），安全系數(shù)K取1.2，適用于一般精度的伸縮花鍵則有 （為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速） (6.1)安全系數(shù) = （6.2） = 2640 5.2傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩 = 327×4.5

13、5×90% = 1339 N （6.3） = 1339 5.3傳動(dòng)軸長(zhǎng)度選根據(jù)軸距 2576mm,初選傳動(dòng)軸支承長(zhǎng)度為（17903.6）mm，花鍵軸長(zhǎng)度應(yīng)小于支承長(zhǎng)度，滿足萬向節(jié)與傳動(dòng)軸的間隙要求，取花鍵軸長(zhǎng)度為（15702.5）mm5.4 傳動(dòng)軸管內(nèi)外徑確定 （6.4）得 （6.5） 又 1.5 mm 3 mm根據(jù)電焊鋼管外徑70105mm的標(biāo)準(zhǔn)資料（從冶金部標(biāo)準(zhǔn)YB24263中選?。?初選 = 95 mm ， （6.6）其中 為傳動(dòng)軸長(zhǎng)度(mm)，即兩萬向節(jié)中心的距離 和分別為傳動(dòng)軸軸管的外、內(nèi)徑(mm) 5.5傳動(dòng)軸扭矩強(qiáng)度校核 由于傳動(dòng)軸只承受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力而不承受彎曲應(yīng)力，所以只需校核扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，根據(jù)公式有 MP（6.7） = 300 MP （為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力） 上式說明設(shè)計(jì)參數(shù)滿足扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度要求。6. 參考文獻(xiàn)1 劉惟信.汽車設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社,20002 王望予.汽車設(shè)計(jì)(第三版). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,20003 陳家瑞.汽車構(gòu)造(下冊(cè)). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,20054 余志生.汽車?yán)碚?第三版) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,20005 張洪欣.汽車設(shè)計(jì)(第二版). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,19966 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,19997 劉鴻