SJ-CD-2-2006-传动轴带万向节总成设计规范.doc

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编号

SJ-CD-2—2006

代替

密级

商密3级▲

股份有限公司内部技术规范

传动轴带万向节总成设计

规范

RegulationofDesignforTransmissionShaftwithGimbal

2005-12-

股份有限公司?发布

前言

总结近几年来对传动轴带万向节总成的设计经验，特制定此规范，作为对今后的指导。

本规范总结了传动轴设计经验，通过对多年设计资料的整理和对传动轴带万向节总成设计，特制出本规范，以方便对以后的设计工作进行指导和协助。

本规范由汽车工程研究院底盘所负责起草；

本规范由汽车工程研究院项目处进行管理和解释；

本规范主要起草人员：

本规范的版本记录和版本号变动与修订记录

版本号

制定/修订者

制定/修订日期

批准

日期

传动轴带万向节总成设计规范

1适用范围

本标准规定了汽车传动轴带万向节总成的校核计算的流程，对传动轴的关重件进行了校核计算。

本标准适用于M1类后驱动汽车的传动轴设计设计计算。

2、设计计算所用到的参数

表（一）计算参数

整车参数

发动机最大转矩（N.mm）

Temax

发动机最大输出转速（r/min）

nm

变速器一档传动比

i1

变速器五档传动比

i5

发动机到万向传动轴之间的传动效率

η

十字轴万向节参数

十字轴万向节的两轴夹角

α

十字轴轴颈直径（mm）

d1

十字轴油道孔直径（mm）

d2

合力F作用线到轴颈根部的距离（mm）

s

合力F作用线到十字轴中心线之间的距离（mm）

r

为万向传动轴的计算转矩（N.mm）

Ts

滚针直径（mm）

d0

滚针工作长度（mm）

Lb

合力F作用下一个滚针所受的最大载荷（N）

Fn

滚针列数

i

每列中的滚针数

z

传动轴参数

扭转切应力（MPa）

τT

轴所受的扭矩（N.mm）

T

为轴的抗扭截面系数（mm3）

WT

轴的转速（r/min）

n

轴传递的功率（kW）

P

计算截面处轴的直径（mm）

d

许用扭转切应力（MPa）

[τT]

传动轴管的外径（mm）

Dc

传动轴管的内径（mm）

dc

传动轴的长度（mm）

Lc

传动轴实际最高转速（r/min）

nmax

变速器最高档变速比

i5

轴管的许用扭转切应力（MPa）

[]

花键轴的花键内径

dh

花键处转矩分布不均匀系数

K’

花键外径

Dh

花键的有效工作长

Lh

花键齿数

n0

齿侧许用挤压应力（MPa）

[σy]

表（二）需校核的参数

序号

名称

符号

目标值

1、

传动轴临界转速（r/min）

nk

2、

轴管扭转强度

τc

[τc]

3、

花键轴扭转强度

τh

[τ0]

4、

花键齿侧挤压应力

σy

[σy]

5、

十字轴轴颈根部弯曲应力

σ

[σ]

6、

十字轴轴径根部弯曲剪切应力

τ

[τ]

7、

滚针轴承的接触应力

σj

[σj]

3、万向节传动轴的布置

传动轴总成在整车上的布置图

（图一）

万向传动轴用于在不同轴心的两轴间甚至在工作过程中相对位置不断变化的两轴间传递动力。采用普通十字轴万向节，其工作角度一般不大于3o~5o。前置发动机后轮驱动的汽车在行驶过程中，由于悬架的不断变形，变速器与驱动桥的相对位置（高度和距离）也在不断变化。在他们之间需用可伸缩的万向传动轴联接。这时当联接距离较近时，常采用两个十字轴万向节和一根可伸缩的传动轴；当距离较远且传动轴的长度超过1.5m时，则应将传动轴分成两根或三根，用三个或四个万向节，且后面一根传动轴可伸缩，中间传动轴应有支撑。中间支撑用于长轴距汽车的分段传动，提高传动轴的临界转速、避免共振及减小噪声。设计时应合理选择支撑刚度，避免在传动轴常用转速内产生共振。

4、传动轴的设计与计算

4.1传动轴的直径的选用。（以扭转强度条件计算）

传动轴的扭转强度条件为

由上式可得传动轴的直径

；

式中=，可以参见下表；对于空心轴，则

；其中=，即空心轴的内径dc与外径Dc之比，通常取=0.5~0.6。

传动轴常用几种材料的及值

传动轴的材料

Q235-A、20

Q275、35（1Cr18Ni9Ti）

45

40Cr、35SiMn、38SiMnMo、3Cr13

/Mpa

15~25

20~35

25~45

35~55

A0

149~126

135~112

126~103

112~97

4.2临界转速的计算：

在选择传动轴长度和断面尺寸时，应考虑使传动轴有足够高的临界转速。由机械振动理论可知，对应其弯曲振动的一阶固有频率临界转速nk为：

,r/min

在设计传动轴时，取安全工作转速为0.7