四驱车辆传动轴系统设计

汽车设计课程设计说明书

题目：四驱车辆传动轴系统的设计

专业名称：车辆工程

指导教师：郭世永

日期：2011.12.7-2011.12.27

目录

1.原始数据 3

2.计算各个轴启动转矩和附着转矩 3

3.球笼式万向节的设计选用 4

3.1万向节概述 4

3.2前轮驱动万向节的设计选用 6

3.3后轮驱动万向节的设计选用 8

3.4四轮驱动万向节的设计选用 11

4.万向传动轴的选择 14 4.1传动轴管的选择 14

4.2伸缩花键的选择 14

5．传动轴的计算和强度校核 15

5.1传动轴的临界转速 15

5.2传动轴计算转矩 15

5.3传动轴长度选择 15

5.4传动轴外管径确定 16

5.5传动轴扭矩强度校核 16

6.参考文献 17

1.原始数据：

满载重量： G=18433N

前轴 f G = 38925N 后轴 r G =10138N 驱动桥传动比 f i =4.11 r i

=4.55 满载质心高度 h =0.52m 静态滚动半径 stat R =0.296m 动态滚动半径 dyn R =0.301m 轴距 l

=2.576m

发动机最大功率 max e P =70KW/3800rpm 发动机最大扭矩 max e M =173N.m/2200rpm

分动箱速比 max v i =2.522 m x v i i =1.095 路面附着系数

=0.85

振动系数 s K =1.2 承载系数 t K =1.33

各档匀速行驶时，发动机输出扭矩为发动机最大转矩的2/3 各档利用率1-5档分别是1% 、 6% 、 18% 、 30% 、45%

基本要求：汽车传动轴系统至少应有100000Km 的寿命

2计算各轴的启动转矩A M 和附着转矩H M

用两者之间的最小值作为静态转矩选择万向节计算结果列入下表1。

启动转矩和附着转矩的计算

3.球笼式万向节的设计选用

3.1万向节概述

万向传动轴由万向节和传动轴组成，有时还加装中间支承。它主要用来在工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传递转矩和旋转运动。

万向传动轴设计应满足如下基本要求：

1)保证所连接的两轴相对位置在预计围变动时，能可靠地传递动力。

2)保证所连接两轴尽可能等速运转。由于万向节夹角而产生的附加载荷、振

动和噪声应在允许围。

3)传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等。

万向传动轴在汽车上应用比较广泛。在发动机前置后轮或全轮驱动的汽车上，由于弹性悬架的变形，变速器或分动器输出轴与驱动桥输入轴的轴线相对位置经常变化，所以普遍采用十字轴万向传动轴。在转向驱动桥中，、外半轴之间的夹角随行驶需要而变，这时多采用等速万向传动轴。当后驱动桥为独立悬架时，也必须采用万向传动轴。

万向节按扭转方向是否有明显的弹性，可分为刚性万向节和挠性万向节。刚性万向节是靠零件的铰链式连接传递动力的，可分成不等速万向节(如十字轴式)、准等速万向节(如双联式、凸块式、三销轴式等)和等速万向节(如球叉式、球笼式等)。挠性万向节是靠弹性零件传递动力的，具有缓冲减振作用。

伸缩式等速万向节DOJ型

俗称六珠球笼，以等速传递动力且能改变工作角度和进行伸缩滑动的，同时其工作轨道平行于轴线的万向节装置。与变速器连接在一起，通过钟形壳和星形轮之间的六个钢球将变速器的动力传递于轴，其最大工作角度为20度----30度之间，适用于部分车型。

固定式等速万向节 BJ型。

俗称外球笼，以等速传递动力且能改变工作角度的中心固定式万向节装置。

与轴连接在一起，通过星形轮和钟形壳之间的六个钢球将动力传递于车轮，其最大工作角度为40度---50度之间，适用于所有车型。

枢轴式等速万向节（TJ 型）

俗称三脚球笼，以等速传递动力且能改变工作角度和进行伸缩滑动的万向节装置。与变速器连接在一起，通过钟形壳的三个带有滚针的轴承将变速器动力传递于轴，其最大的工作角度为20度---30度之间，适用于所有车型。 另还有伸缩式等速万向节 VL 型

3.2前轮驱动万向节的设计选用

利用式1000/min x n r

≤时，3

0.57725339()x d hx x x A M L h n M ⎛⎫= ⎪⎝⎭

1000/min x n r >时，

3

470756()x d hx x x A M L h n M ⎛⎫

=

⎪⎝⎭

计算前驱动轴万向节在各档位百万次循环寿命： L h1=3

0.57725339()x d hx x x A M L h n M ⎛⎫

= ⎪⎝⎭

=11.7h L h2=3

0.57725339()x d hx x x A M L h n M ⎛⎫

= ⎪⎝⎭

=34.3h

L h3=3

0.57725339()x d hx x x A M L h n M ⎛⎫

= ⎪⎝

⎭ =105.4h

L h4=3

0.57725339()x d hx x x A M L h n M ⎛⎫

=

⎪⎝⎭

=222.7h L h5=3

0.57725339()x d hx x x A M L h n M ⎛⎫

= ⎪⎝

⎭

=416.8h