十字軸式萬向節(jié)傳動(dòng)軸總成設(shè)計(jì)規(guī)范

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1、Q/LF 45051—2003 十字軸式萬向節(jié)傳動(dòng)軸總成設(shè)計(jì)規(guī)范 1 十字軸式萬向節(jié)傳動(dòng)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(dòng)軸總成技術(shù)規(guī)范。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器縱置后輪及四輪驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)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(dòng)軸總成臺(tái)架試驗(yàn)方法》 QC/T 29082《汽車傳動(dòng)軸總成技術(shù)條件》 3術(shù)語和定義 3.1 傳動(dòng)軸：由一根或多

2、根實(shí)心軸或空心軸管將二個(gè)或多個(gè)十字軸式萬向節(jié)連接起來，用來將變速器的輸出扭矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給驅(qū)動(dòng)橋的裝置。 3.2 傳動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速：傳動(dòng)軸失去穩(wěn)定性的最低轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)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(dòng)軸的各個(gè)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(dòng)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(dòng)時(shí)，能可靠地傳遞動(dòng)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(dòng)和噪聲應(yīng)在允許范圍內(nèi)； 4.3 傳動(dòng)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

3、 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(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N﹒mm） Te max 發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)速（r/min） nm 變速器一檔傳動(dòng)比 i1 變速器最高檔傳動(dòng)比 imax 發(fā)動(dòng)機(jī)到萬向傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)效率 η 傳動(dòng)軸參數(shù) 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（MPa） τT 軸所受的扭矩（N﹒mm） 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） [τT] 傳動(dòng)軸管的外徑（mm） Dc 傳動(dòng)軸管的內(nèi)徑（mm）

4、dc 傳動(dòng)軸的長度（mm） Lc 傳動(dòng)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） [τc] 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)許用擠壓應(yīng)力（MPa） [σy] 表（二）需校核的參數(shù) 序號(hào) 名稱 符號(hào) 目標(biāo)值 1 傳動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速（r/min） nk 2 軸管扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度 τc [τc] 3 花鍵軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度 τh [τ0] 4 花鍵齒側(cè)擠壓應(yīng)力 σy [σy] 5.2 傳動(dòng)軸的布置

5、 5.2.1 傳動(dòng)軸總成在整車上的布置，見圖1 圖 1 傳動(dòng)軸在整車上的布置圖 如圖1所示，萬向傳動(dòng)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(dòng)力。采用普通十字軸萬向節(jié)，其工作角度一般不大于3o～5o。前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)軸聯(lián)接。這時(shí)當(dāng)聯(lián)接距離較近時(shí)，常采用兩個(gè)十字軸萬向節(jié)和一根可伸縮的傳動(dòng)軸；當(dāng)距離較遠(yuǎn)且傳動(dòng)軸的長度（兩萬向節(jié)中心的距離）超過1.3m時(shí)，則應(yīng)將傳動(dòng)軸分成兩根或三根，用三個(gè)或四個(gè)萬向節(jié)，且有一根傳動(dòng)軸可伸縮，中間傳動(dòng)軸應(yīng)有支撐

6、。中間支撐用于長軸距汽車的分段傳動(dòng)，提高傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速、避免共振及減小噪聲。 5.2.2 傳動(dòng)軸總成的當(dāng)量夾角的計(jì)算。見圖2 圖2 傳動(dòng)軸夾角示意圖 如圖2所示，θ1，θ2，θ3，……，θn-1，θn分別為傳動(dòng)軸各個(gè)萬向節(jié)輸入軸與輸出軸的夾角。傳動(dòng)軸的當(dāng)量夾角按如下公式計(jì)算： e= 根號(hào)中的正負(fù)號(hào)可用直觀的方法確定：當(dāng)?shù)谝蝗f向節(jié)的主動(dòng)叉軸所在的平面為S時(shí)，在其余萬向節(jié)中，如其主動(dòng)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

7、在實(shí)際使用十字軸型多萬向節(jié)傳動(dòng)時(shí)，要求e＜3°，以減小萬向節(jié)傳動(dòng)的旋轉(zhuǎn)不均勻性對振動(dòng)和噪聲等帶來的影響。 5.3 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5.3.1傳動(dòng)軸的直徑的選用。（以扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算） 傳動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 由上式可得傳動(dòng)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=0.5~0.6傳動(dòng)軸常用材料的及值，見表3 傳動(dòng)軸的材料 Q235-A、20 Q275、35（1Cr18Ni9Ti） 45 40Cr、35SiMn、38SiMnMo、3Cr13 /M

8、pa 15~25 20~35 25~45 35~55 A0 149~126 135~112 126~103 112~97 表3 5.3.2 臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算： 在選擇傳動(dòng)軸長度和斷面尺寸時(shí)，應(yīng)考慮使傳動(dòng)軸有足夠高的臨界轉(zhuǎn)速。由機(jī)械振動(dòng)理論可知，對應(yīng)其彎曲振動(dòng)的一階固有頻率臨界轉(zhuǎn)速nk為： ,r/min 在設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸時(shí)，取安全工作轉(zhuǎn)速為0.7nk。校核條件：nmax≤0.7nk，其中nmax＝nm/imax。 5.3.3 傳動(dòng)軸管扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核 軸管的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為，； =×i1×η（N﹒mm）為傳動(dòng)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300MPa 5.3.4 傳動(dòng)軸花鍵軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力校核 傳動(dòng)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)k0＝2～3，[τ0]=[τc]/k0，校核條件滿足：≤[τ0]。 5.3.5花鍵齒側(cè)擠壓應(yīng)力的校核 當(dāng)傳動(dòng)軸滑動(dòng)花鍵采用矩形花鍵時(shí)，齒側(cè)擠壓應(yīng)力為 式中，=1.3～1.4為花鍵處轉(zhuǎn)矩分布不均勻系數(shù)。 漸開線花鍵應(yīng)力的計(jì)算方法與矩形花鍵相似，只是計(jì)算的作用面是按其工作面的投影進(jìn)行。 校核條件為：≤[]，[]＝25～50Mpa（伸縮花鍵），[]=50～100Mpa（非滑動(dòng)花鍵）為齒側(cè)許用擠壓應(yīng)力。