FSAE方程式赛车链传动设计

正常啮合。通常包角最好不小于120 0 ，推荐传动比 i=2~3.5。
由变速器输出轴链轮齿数 z1 =15，按变速器 3 档的传动比 0.957 设计，发动机处于最大
扭矩时，转速为 4500rpm，车轮直径为 0.576m。设定最高车速为 150 Km/h，根据公式：
Ua= 0.377 * r * n ig i0
工作机特性
平稳运动 中等运动 严重冲击
原动机特性
平稳传动（如电动机， 轻微冲击（如六缸或六 中等冲击（如六缸或六
汽轮机，装有液力耦合 缸 以 上 内 燃 机 装 机 械 缸 以 下 内 燃 机 装 机 械
器的内燃机）
式联轴器）
式联轴器）
1.0
1.1
1.3
1.4
1.5
1.7
1.8
1.9
2.1
故取工作情况系数 K A =1.0
可得 Lp=94.1
由于 Lp 取整，最好取偶数。即 Lp=94 3.6 确定实际中心距 a
a= p ［(Lp- z1 + z2 )+ (lp − z1 + z2 )2 − 8( z2 − z1 )2 ］
4
2
2
2π
可得 a=473.2 mm
3.7 链轮包角α1
α1 =1800-（ d2 - d 1 ）57.30/a
1 吴克坚，机械设计.北京：高等教育出版社.2003 年.244-280 页 2 闻邦椿 ，机械设计手册.北京：机械工业出版社. 2010 年 .327-343 页 3 李利键，链传动系统的优化设计实例解析.北京：机械工业出版社.2007 年.121-137 页 4 李波，新编链条维修技术及生产工艺技术全书.中国科学技术出版社.2009 年.473-509 页
d1 = p/sin(1800/ z1 )
可得 d1 =76 mm
da1 =p［0.54+ctg(1800/ z1 )］
可得 da1 =82.9 mm
根据大链轮的齿数 z2 、分度圆直径 d2 与齿顶圆直径 da2 ，设计的链轮如图 2
图 2 链轮
3.4 初选中心距 a0 a 小，传动结构紧凑，但 a 太小，链条总长太短，单位时间里每一链节参与啮合次数过
可得 i0 =3.4。
又由 z2 = z1 * i0 可得 z2 =51
3.2 节距和排数的确定
一定条件下，节距越大，链传动承载能力越强，但节距越大，链传动的多边形效应越严 重，动载荷、冲击、振动越严重。所以，为使链传动结构紧凑、寿命长，尽量取小节距的单 排链。工作情况系数的选取结果见表 1。
表 1 工作情况系数 K A
因为 P0≥ KAKZP/KM 初定型号 525，节距 p=15.875mm 的单排链
3.3 链轮分度圆直径 d2 与齿顶圆直径 da2 的计算
由公式 d2 =p/sin(1800/ z2 )
可得 d2 =256.7mm
da2 =p［0.54+ctg(1800/ z2 )］
可得 da2 =264.5mm
α1 =1580
根据小链轮包角最小为 1200，可得中心距 a=173.5mm， 根据两链轮半径，小链轮最小包角，中心距可在 173.5——473mm 之间酌情选择。 提
议：取中心距 a=300mm=19p，则小链轮包角α1 =145.30 ，Lp=70 节
4 结语
通过以上计算确定了我校 FSAE 方程式赛车传动系统中用到的主要参数，在参数的选取 过程中结合我校方程式赛车的实际特点做了优化选配，最终的设计结果更适合我校方程式赛 车的传动特点。 参考文献：
多，加剧链的磨损和疲劳。a 过大，承载好，但链条长，横向振动大。一般 a0=(30～
50)p,a0max=80p（张紧或托板），中心距不可调时，a0max≈30p。
初定 a0=30p=474 mm 3.5 链节数 Lp
Lp
=
2a0 p
+
z1
+ 2
z2
+ ⎜⎛ ⎝
z 2 − z1 2π
⎟⎞2. p ⎠ a0
齿数的选取原则：（1）链传动速度高时，齿数多些；（2）为考虑磨损均匀，链轮齿数 应取与链节数互为质数的奇数，并优先选用以下数列：17、19、21、23、25、38、57、76、 95、114。
链传动比 i 一般≤7，在低速和外廓尺寸不受限制的地方允许到 10。如传动比过大，则 链包在小链轮上的包角过小，啮合的齿数太少，这将加速轮齿的磨损，容易出现跳齿，破坏
2 FSAE 方程式赛车传动系的功用
传动系统的首要任务是与发动机协同工作，以保证汽车能在不同使用条件下正常行驶， 并具有良好的动力性和燃油经济性。为此，传动系统应具有如下的功能：○1 实现汽车减速增
作者简介：朱建勇（1988-），男，本科在读；研究方向：汽车运用 陈冬峰（1987-），男，本科在读；研究方向：汽车载运 李顺华（1987-），男，本科在读；研究方向：汽车维修
Key words: FSAE, chain, design and calculation
1 引言
现代汽车普遍采用的是活塞式内燃机，与之相匹配的传动系统大多数是采用机械式或液 力机械式的。发动机发出的动力依次经过离合器、变速器和由万向节与传动轴组成的万向传 动装置，以及安装在驱动桥中的主减速器、差速器和半轴，最后传到驱动车轮。我校 FSAE 赛车采用的是中置后驱形式，动力由变速器输出轴传递到差速器壳体采用链传动（在差速器 壳体上安装链轮，取消主减速器）。此传动方式有如下优点○1 此方案中省去了传动轴和主减 速器，减轻了整车整备质量；○2 发动机制动时,由于链条有许多间隙,故能吸收震动。
FSAE 方程式赛车链传动系的设计
朱建勇，陈冬峰，李顺华* 天津职业技术师范大学汽车与交通学院
【摘要】汽车传动系统的基本功用是将发动机发出的动力传给驱动车轮。汽车的传动系对 整车的动力性和燃油经济性有很大的影响，故传动系参数的确定成为汽车设计中一个重要的组 成部分。本论文主要研究的是 FSAE 方程式赛车传动系统中链传动各参数是如何确定的（链条节 距 p、列数、链条链节数 Lp、传动中心距 a；大、小链轮齿数 z1 、z2）。
若传动速度高，传递的功率大；或传动中心距小，传动比大，取小节距的多排链。若传 动中心距大而传动比小，取大节距的单排链。主动链轮齿数系数的选取结果见表图 1 链排数 的选取见表 2。
表 2 排数系数 km
排数
1
2
3
4
km
1
1.75
2.5
3.3
齿数 Z1
图 1 链轮齿数系数 kz
故取齿数系数 kz =1.1，采用单排链 km =1.0
【关键词】FSAE，链传动，设计，计算
FSAE Formula Racing Chain of Design
Abstract: The basic function of auto transmission system is a power to drive motor wheels. Auto transmission of vehicle performance and fuel economy, it has great influence on the transmission system parameters of an automobile design is an important part. This paper mainly studies the FSAE formula racing transmission system is derived in various parameters (chain pitch p, column number, chain number Lp, transmission chain of center distance a large and small sprocket combinations; z1 and z2)
E-mail: zhujianyongsd@
扭； ○2 实现汽车变速；○3 实现汽车倒车；○4 必要时中断传动系统的动力传递；○5 应使车轮 具有差速功能。
3 滚子链传动的设计计算
已知 传动用途：中高速车辆驱动；工作情况：中等冲击，高速中载；原动机种类；高
转速单缸内燃机；链轮转速 n1=4500r/பைடு நூலகம்in，结构尺寸要求等。
设计内容：链条节距 p、列数、链条链节数 Lp、传动中心距 a；大、小链轮齿数 z1 、z2 。 3.1 链轮齿数 z1 、 z2 和传动比 i
小链轮齿数 z1 对链传动的平稳性和使用寿命有较大影响。齿数少，外廓尺寸小，但齿
数过少，运动不均匀性加剧，动载荷和冲击加大；链条进入和退出啮合时，链节间的相对转 角增大，铰链的磨损加剧；链传递的圆周力增大，加速了链条和链轮的损坏。齿数过多，将 增大传动尺寸和质量，链条磨损后节距的伸长容易发生跳齿和脱链，同样会缩短链条的使用 寿命。