115S传动轴(配466发动机)设计计算报告-20090618

1、编号编号: 115S-PD-DP-003传动轴设计计算报告项目名称： 115S编制: 日期: 校对: 日期: 审核: 日期: 批准: 日期: 重庆迪科汽车研究有限公司2009 年 3 月目目 录录一、校核目的 -1二、概述 -1三、校核 -11、输入参数-12、等速传动校核-13、传动轴上下跳动的极限位置及工作夹角校核-54、传动轴临界转速校核-75、传动轴强度校核-7四、总结 -9五、参考文献 -9传动轴设计计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 1 页 共 9 页一、校核目的一、校核目的1、传动轴万向节夹角是否满足等速传动的要求；2、传动轴上下跳动到极限位置时的最大夹角；3、传动轴花键的滑移

2、量，检查传动轴花键是否可能脱开或顶死；4、传动轴稳定性校核；5、传动轴强度校核。二、概述二、概述115S 传动轴属于十字轴万向节式传动轴，具体结构为后驱、单段式、双十字轴万向节式传动轴。布置设计时需保证传动轴万向节叉在同一平面内，尽量使万向节的夹角，以减少传动的不等速性。21变速箱输出轴和传动轴轴管夹角；1传动轴轴管和主减速器输入轴夹角。2三、校核三、校核1 1、输入参数、输入参数115S 传动轴(配 466 发动机)计算输入参数见表 1。名 称数值发动机最大转速 nemax ( r/min)6300发动机最大力矩 Temax (N.mm)87000变速器一档速比 ig14.425变速器五档速

3、比 ig51传动轴长度 Lc（mm）680传动轴外径 D（mm）51传动轴内径 d（mm）47.4满载质量(Kg)1632安全系数 K1.22.0表 1 115S 传动轴(配 466 发动机)计算输入参数2 2、等速传动校核、等速传动校核空载和上下极限工况下万向节夹角见表 2。万向节夹角 的允许范围见表 3。传动轴设计计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 2 页 共 9 页状态12空载3.821.65下跳极限8.596.41上跳极限6.098.27表 2 万向节夹角状态万向节夹角 不大于汽车静止6行驶中极限夹角1520表 3 十字轴万向节夹角 的允许范围从表 2 和表 3 可知，汽车在空载和上

4、下极限工况下万向节夹角都满足要求。单个十字轴万向节主、从动叉轴转角 a、b间的关系为： tana =tanbcos （1）式中，a主动叉轴转角 b与 a相对应的从动叉轴转角 主、从动叉夹角公式 1 又可以写为: b=arctan(tana/cos) （2）若夹角不变，将公式 2 两边对时间求导数，整理后得： b=acos/(1sin2cos2a) （3）式中，a主动叉轴角速度b从动叉轴角速度整理上式，消去传动轴的角速度得： （4oscossin1cossin1cos （5）1213coscostgarctg式中，1变速箱输出轴角速度3主减速器输入轴角速度变速箱输出轴与

5、传动轴夹角1传动轴与主减速器输入轴夹角2传动轴设计计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 3 页 共 9 页变速箱输出轴输入角度1主减速器输入轴输出角度3忽略传动机构各处摩擦产生的影响，根据瞬时功率相等的原理，后桥输入轴上的力矩为： （6）1313TT式中，T1变速箱输出轴力矩T3主减速器输入轴力矩空载状态下角速度波动曲线（，3/1）见图 1。1图 1 空载状态下角速度波动曲线下跳极限状态下角速度波动曲线（，3/1）见图 2。1传动轴设计计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 4 页 共 9 页图 2 下跳极限状态下角速度波动曲线上跳极限状态下角速度波动曲线（，3/1）见图 3。1图 3 上跳极限

6、状态下角速度波动曲线空载状态下力矩波动曲线（，T3/T1）见图 4。1图 4 空载状态下力矩波动曲线下极限状态下力矩波动曲线（，T3/T1）见图 5。1传动轴设计计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 5 页 共 9 页图 5 下极限状态下力矩波动曲线上极限状态下力矩波动曲线（，T3/T1）见图 6。1图 6 上极限状态下力矩波动曲线经分析，传动轴的力矩和角速度波动范围非常小，小于 10%，可视为等速传动。3 3、传动轴上下跳动的极限位置及工作夹角校核、传动轴上下跳动的极限位置及工作夹角校核由整车设计状态，得出后悬架的跳动行程，后悬架跳动行程如表 4 所示。序号车辆状态挠度 f（mm）1空载至下

7、跳极限542空载至上跳极限116.5传动轴设计计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 6 页 共 9 页表 4 后车轮极限跳动状态根据后悬架、后桥和传动轴结构关系分别求出三种状态下传动轴点坐标如表 5 所示（相对整车坐标系） ，各具体位置如图 7。图 7 空载时的传动轴位置极限状态XYZ花键理论中心 Am1637.622.145.6万向节 1 中心 Bm1710.521.141.7空载时万向节 2 中心 Cm2385.720-39.0花键理论中心 Am1629.822.146.0万向节 1 中心 Cm1702.721.142.2万向节 2 中心 Cm2368.820-94.4下跳极限Am 移动量

8、 1-7.8花键理论中心 Am1641.422.145.4万向节 1 中心 Cm1714.322.141.5万向节 2 中心 Cm2393.32078.1上跳极限Am 移动量 23.9表 5 各工况下传动轴坐标值 车轮下跳到极限位置时传动轴花键移动量 1-7.8mm40（花键长度的 L/2） ，花键向内移动量很小，因此传动轴不会顶死，传动轴在车轮下跳到极限位置时满足使用要求。 车轮上跳到极限位置时传动轴花键移动量 23.9mm16由公式(9)可得：=0。if因为性能系数=0 的汽车，所以动载系数 Kd=1。if将表 1 参数带入公式 8 可得： =55.6MPa。 一般汽车的传动轴轴管许用应力

9、=125MPa。可见传动轴轴管强度满足使用要求。2 2）十字轴万向节强度校核）十字轴万向节强度校核十字轴轴颈所受最大垂向力 cos2maxRTQ （10）其中，R力作用点至十字轴中心距离 25.4mm 万向节主、从动叉轴的夹角空载状态下 1=3.82 2= 1.65Q1=1716.4N Q2=1713.3N十字轴轴颈所受弯曲应力： )(3242411ddQSd （11）十字轴轴颈所受剪切应力： )(42221ddQ （12）其中，S力作用点至十字轴轴颈根部距离(6.7mm) d1十字轴轴颈直径(25mm) d2十字轴轴颈油道孔直径(5.5mm)由公式 11、12 可得空载状态下前、后十字轴万向节十字轴轴颈所受弯曲应力、剪切应力为：1=7.51MPa 传动轴设计计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 9 页 共 9 页2=7.5MPa 1=3.68 MPa 2=3.67 MPa推荐十字轴万向节弯曲许用应力=250 MPa,剪切许用应力=80MPa。因此十字轴的强度满足设计要求。四、总结四、总结综上校核计算，115S（配 466 发动机）传动轴主要布置技术参数如表 6 所示，传动轴满足使用要求。表 6 传动