115S传动轴(配466发动机)设计计算报告-20090618课案.doc

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 录 一、校核目的 1 二、概述 1 三、校核 1 1、输入参数 1 2、等速传动校核 1 3、传动轴上下跳动的极限位置及工作夹角校核 5 4、传动轴临界转速校核 7 5、传动轴强度校核 7 四、总结 9 五、参考文献 9 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ig1 4.425 变速器五档速比ig5 1 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K 1.2～2.0 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α的允许范围见表3。 状态 空载 3.82o 1.65o 下跳极限 8.59o 6.41o 上跳极限 6.09o 8.27o 表2 万向节夹角 状态 万向节夹角α不大于 汽车静止 6o 行驶中极限夹角 15o～20o 表3 十字轴万向节夹角α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βa、βb间的关系为： tanβa =tanβb×cosα （1） 式中，βa——主动叉轴转角 βb——与βa相对应的从动叉轴转角 α——主、从动叉夹角 公式1又可以写为: βb=arctan(tanβa/cosα) （2） 若夹角不变，将公式2两边对时间求导数，整理后得： ωb=ωa[cosα/(1－sin2αcos2βa)] （3） 式中，ωa——主动叉轴角速度 　ωb——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，ω1——变速箱输出轴角速度 ω3——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（，ω3/ω1）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（，ω3/ω1）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（，ω3/ω1）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（，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 54 2 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