傳動軸扭矩的計算

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1、傳動軸扭矩的計算 一、 萬向節(jié)傳動軸的斷面尺寸除應(yīng)滿足臨界轉(zhuǎn)速的要求外,還應(yīng)保證有足夠的扭轉(zhuǎn)強度。傳動軸的最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力τ(MPa)可按下式計算: τ= Te maxiR1iF1kd/Wτ 式中Te max——發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩,Nm; iR1,iF1——變速器一檔傳動比和主傳動比; kd——動載荷系數(shù); Wτ——抗扭截面模量; 如果傳動軸為管軸,上式又可表達為 τ=16DT/π(D4-d4) 式中T——傳動軸計算轉(zhuǎn)矩,T=Te maxiR1iF1kd,Nmm; D——傳動軸管外徑尺寸,mm; d——傳動軸管內(nèi)徑尺寸,mm; 上式亦可用于計算萬向傳動的實心軸,例如傳動軸一端

2、的花鍵軸和轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋的半軸以及斷開式驅(qū)動橋和de Dion橋的擺動半軸,并取上式的d=0。對于花鍵軸D取花鍵的內(nèi)徑,且其許用應(yīng)力一般按安全系數(shù)為2~3確定。 二、根據(jù)傳動軸的扭力需要計算軸的最小危險截面直徑:如下下面舉例進行計算說明: 某款車其參數(shù)為: 1、發(fā)動機的最大輸出功率為47KW; 2、發(fā)動機傳輸最大輸出扭矩為85Nm(轉(zhuǎn)速5000~5300rpm); 3、發(fā)動機中置,各軸的萬向節(jié)間垂直距離為450mm; 4、空載前輪承受重量600 Kg,空載重心離地高度330mm; 5、發(fā)動機的主減速比: Ⅰ 1.570 Ⅱ 2.412 Ⅲ 3.301 Ⅳ 4.389

3、 Ⅴ 4.217 6、差速器減速比為4.05; 7、滿載前輪重量820Kg,滿載時重心離地高度為270mm; 8、傳動軸初始安裝軸傾角8; 9、車輪半徑為0.29m; 按汽車驅(qū)動輪打滑進行扭力計算: Tj=Tψmax/ (i∑ηγ)=G2Ψmaxrr/(i∑ηγ) =0.58207.980.750.3/(0.960.96) ≈1000 Nm 三、 對于小型車而言,由于車體的自重較輕,因此抓地力相對較差,這里選取系數(shù)為0.75;另選取半軸至驅(qū)動車輪之間的傳動比和傳動效率數(shù)值分別為0.96。 ?? 按發(fā)動機輸出進行計算:如下為 Tj=εTe maxi∑ηγ=0.6854.3

4、894.050.96≈871Nm 考慮到當車體為最高減速比時候,車體的速度是最低的,此時車體傳動軸可以獲得最大的扭轉(zhuǎn)力矩。根據(jù)車體參數(shù)可以知道,發(fā)動機在Ⅳ檔時可獲得最大的減速比。發(fā)動機的傳動效率此時選取0.96。 根據(jù)上述計算的結(jié)果,選取數(shù)值較小的扭矩值作為驅(qū)動軸的最小扭矩。這里面之所以不選取較大的數(shù)值是考慮到了傳動軸的輕量化的設(shè)計原則。另對于車體而言,需要保護發(fā)動機不受損壞和最大沖擊載荷時其他安全件不受到損壞,故傳動軸需要選取較小的數(shù)值。 因 τ=16DT/π(D4-d4) 所以有: D=[32T/(πκτmax)]-3 (單位:mm) 式中 D——傳動軸外徑,此時為實心軸; κ——安全系數(shù),對于轎車而言選取安全系數(shù)為1.3~1.8; τmax——傳動軸的實際抗拉強度; 一般情況下傳動軸需要承受一定范圍的彎曲疲勞應(yīng)力,因此選取了1.8倍的安全系數(shù)重新進行計算: D=[32871/(π1.8940)]-3=17.6mm 即選擇最小軸徑為17.6mm的軸作為最小安全截面積。

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