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(duì)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(duì)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(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(zhǎng)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(zhǎng) 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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(duì)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。