十字軸式萬向節(jié)傳動軸總成設(shè)計(jì)規(guī)范

1、Q/LF 450512003十字軸式萬向節(jié)傳動軸總成設(shè)計(jì)規(guī)范1R&D-DC-2200-001-2010十字軸式萬向節(jié)傳動軸總成設(shè)計(jì)規(guī)范1 范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了十字軸式萬向節(jié)傳動軸總成技術(shù)規(guī)范。本標(biāo)準(zhǔn)適用于發(fā)動機(jī)、變速器縱置后輪及四輪驅(qū)動傳動軸的設(shè)計(jì)。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的.凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。QC/T 523 汽車傳動軸總成臺架試驗(yàn)方法QC/T 29082汽車傳動軸總成技術(shù)條件3術(shù)語和定義3.1 傳動軸：由一根或多根實(shí)心軸或空心軸管將二個或多個十字軸式萬向節(jié)連接起

2、來，用來將變速器的輸出扭矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞給驅(qū)動橋的裝置。3.2 傳動軸臨界轉(zhuǎn)速：傳動軸失去穩(wěn)定性的最低轉(zhuǎn)速。傳動軸在該轉(zhuǎn)速下工作易發(fā)生共振，造成軸的嚴(yán)重彎曲變形，甚至折斷。3.3 當(dāng)量夾角：多萬向節(jié)傳動軸的各個萬向節(jié)輸入、輸出軸夾角等效轉(zhuǎn)換成單萬向節(jié)的夾角。4目標(biāo)性能4.2 傳動軸帶萬向節(jié)總成所連接的兩軸相對位置在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)變動時，能可靠地傳遞動力；4.2所連接兩軸接近等速運(yùn)轉(zhuǎn)，由萬向節(jié)夾角產(chǎn)生的附加載荷、振動和噪聲應(yīng)在允許范圍內(nèi)；4.3 傳動效率高，使用壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，維修容易等。5 設(shè)計(jì)方法5.1 設(shè)計(jì)計(jì)算涉及的參數(shù)具體參數(shù)見表（一）、表（二）表（一）計(jì)算參數(shù)整車參數(shù)發(fā)動機(jī)最大

3、轉(zhuǎn)矩（Nmm）Te max發(fā)動機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)速（r/min）nm變速器一檔傳動比i1變速器最高檔傳動比 imax發(fā)動機(jī)到萬向傳動軸之間的傳動效率傳動軸參數(shù)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（MPa）T軸所受的扭矩（Nmm）T軸的抗扭截面系數(shù)（mm3）WT軸的轉(zhuǎn)速（r/min）n軸傳遞的功率（kW）P計(jì)算截面處軸的直徑（mm）d許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（MPa）T傳動軸管的外徑（mm）Dc傳動軸管的內(nèi)徑（mm）dc傳動軸的長度（mm）Lc傳動軸實(shí)際最高轉(zhuǎn)速（r/min）nmax變速器最高檔變速比i5軸管的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（MPa）c花鍵軸的花鍵內(nèi)徑dh花鍵處轉(zhuǎn)矩分布不均勻系數(shù)K花鍵外徑Dh花鍵的有效工作長Lh花鍵齒數(shù)n0齒側(cè)許用擠壓

4、應(yīng)力（MPa）y表（二）需校核的參數(shù)序號名稱符號目標(biāo)值1傳動軸臨界轉(zhuǎn)速（r/min）nk2軸管扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度cc3花鍵軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度h04花鍵齒側(cè)擠壓應(yīng)力yy5.2 傳動軸的布置5.2.1 傳動軸總成在整車上的布置，見圖1圖 1 傳動軸在整車上的布置圖如圖1所示，萬向傳動軸用于在不同軸心的兩軸間甚至在工作過程中相對位置不斷變化的兩軸間傳遞動力。采用普通十字軸萬向節(jié)，其工作角度一般不大于3º5º。前置發(fā)動機(jī)后輪驅(qū)動的汽車在行駛過程中，由于懸架的不斷變形，變速器與驅(qū)動橋的相對位置（高度和距離）也在不斷變化。在他們之間需用可伸縮的萬向傳動軸聯(lián)接。這時當(dāng)聯(lián)接距離較近時，常采用兩個十字軸萬向節(jié)

5、和一根可伸縮的傳動軸；當(dāng)距離較遠(yuǎn)且傳動軸的長度（兩萬向節(jié)中心的距離）超過1.3m時，則應(yīng)將傳動軸分成兩根或三根，用三個或四個萬向節(jié)，且有一根傳動軸可伸縮，中間傳動軸應(yīng)有支撐。中間支撐用于長軸距汽車的分段傳動，提高傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速、避免共振及減小噪聲。5.2.2 傳動軸總成的當(dāng)量夾角的計(jì)算。見圖2圖2 傳動軸夾角示意圖如圖2所示，1，2，3，n-1，n分別為傳動軸各個萬向節(jié)輸入軸與輸出軸的夾角。傳動軸的當(dāng)量夾角按如下公式計(jì)算：e=根號中的正負(fù)號可用直觀的方法確定：當(dāng)?shù)谝蝗f向節(jié)的主動叉軸所在的平面為S時，在其余萬向節(jié)中，如其主動叉平面與S平面重合定為正，如果與S平面垂直則為負(fù)。理論上，為使輸入軸與

6、輸出軸同步旋轉(zhuǎn)，需使e=0，即=0。在理論上可用通過調(diào)整萬向節(jié)夾角和合理選擇萬向節(jié)叉相位做到同步，但在實(shí)際當(dāng)中要實(shí)現(xiàn)是很困難的。通常在實(shí)際使用十字軸型多萬向節(jié)傳動時，要求e3°，以減小萬向節(jié)傳動的旋轉(zhuǎn)不均勻性對振動和噪聲等帶來的影響。5.3 傳動軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算5.3.1傳動軸的直徑的選用。（以扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算） 傳動軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 由上式可得傳動軸的直徑 ；式中=，可以參見下表；對于空心軸，則；其中=，即空心軸的內(nèi)徑dc與外徑Dc之比，通常取=0.50.6傳動軸常用材料的及值，見表3傳動軸的材料Q235-A、20Q275、35（1Cr18Ni9Ti）4540Cr、35SiMn、3

7、8SiMnMo、3Cr13/Mpa1525203525453555A014912613511212610311297表35.3.2 臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算： 在選擇傳動軸長度和斷面尺寸時，應(yīng)考慮使傳動軸有足夠高的臨界轉(zhuǎn)速。由機(jī)械振動理論可知，對應(yīng)其彎曲振動的一階固有頻率臨界轉(zhuǎn)速nk為：,r/min在設(shè)計(jì)傳動軸時，取安全工作轉(zhuǎn)速為0.7nk。校核條件：nmax0.7nk，其中nmaxnm/imax。5.3.3 傳動軸管扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核軸管的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為，； =×i1×（Nmm）為傳動軸的計(jì)算扭矩。則校核條件：，其中為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，通常取300MPa5.3.4 傳動軸花鍵軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力校核傳動軸花鍵軸通常以內(nèi)徑計(jì)算其扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取安全系數(shù)k023，0=c/k0，校核條件滿足：0。5.3.5花鍵齒側(cè)擠壓應(yīng)力的校核當(dāng)傳動軸滑動花鍵采用矩形花鍵時，齒側(cè)擠壓應(yīng)