115S传动轴配466发动机设计计算报告0618.docx

1、115S传动轴配466发动机设计计算报告0618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

2、性。变速箱输出轴和传动轴轴管夹角；传动轴轴管和主减速器输入轴夹角。三、校核1、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、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。状态空载3.821.65下跳极限8.596.

3、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： （4） （5）式中，1变

4、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传动轴夹角传动轴与主减速器输入轴夹角变速箱输出轴输入角度主减速器输入轴输出角度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）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。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。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。图3 上跳极限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。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

5、（，T3/T1）见图5。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。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、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空载至下跳极限542空载至上跳极限116.5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空载时花键理论中心Am1637.622.145

6、.6万向节1中心Bm1710.521.141.7万向节2中心Cm2385.720-39.0下跳极限花键理论中心Am1629.822.146.0万向节1中心Cm1702.721.142.2万向节2中心Cm2368.820-94.4Am移动量1-7.8上跳极限花键理论中心Am1641.422.145.4万向节1中心Cm1714.322.141.5万向节2中心Cm2393.32078.1Am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

7、极限位置时传动轴花键移动量23.9mm16由公式(9)可得： =0。因为性能系数=0的汽车，所以动载系数Kd=1。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=125MPa。可见传动轴轴管强度满足使用要求。2）十字轴万向节强度校核十字轴轴颈所受最大垂向力 （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 =3.82 = 1.65Q1=1716.4N Q2=1713.3N十字轴轴颈所受弯曲应力： （11）十字轴轴颈所受剪切应力： （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

8、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 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。传动轴理论长度（两万向节中心）680mm花键移动量11.7mm传动轴夹角1(轴线与XY平面)6.82传动轴夹角2(轴线与ZX平面)0.18 表6 传动轴主要布置参数五、参考文献1. 汽车设计（第3版） 王望予 机械工业出版社 20002. 汽车工程手册（设计篇） 机械工业出版社 2001