传动轴设计计算

编号：传动轴设计计算书编制：日期：校对：日期：审核：日期：批准：日期：一．计算目的我们初步选定了传动轴，轴径选取Φ27（详见《传动轴设计方案书》），动力端选用球面传动轴设计计算报告第2页共6页滚轮万向节，车轮端选用球笼万向节。左、右前轮分别由1根等速万向节传动轴驱动。通过计算，校核选型是否合适。二．计算方法本车传动轴设计不是传统载货车上从变速器到后驱动桥之间长轴传动设计，而是半轴传动设计。而且传动轴材料采用高级优质合金钢，且热处理工艺性好，使传动轴的静强度和疲劳强度大为提高，因此计算中许用应力按照半轴设计采用含铬合金钢，如40Cr、42CrMo、40MnB,其扭转屈服极限可达到784N/mm2左右，轴端花键挤压应力可达到196N/mm2。传动轴校核计算流程：1.1轴管直径的校核校核：传动轴校核计算临界转速ne计算传动轴最大转速nmax计算扭转应力计算花键齿侧挤压应力校核挤压应力计算判定条件判定条件ne/nmax≥1.2—2.0判定条件][轴管直径选择合格传动轴设计计算报告第3页共6页两端自由支撑、壁厚均匀的等截面传动轴的临界转速22281.2x10neldD(r/min)式中L传动轴长，取两万向节之中心距：mmD为传动轴轴管外直径：mmd为传动轴轴管内直径：mm各参数取值如下：D＝φ27mm，d＝0mm取安全系数K=ne/nmax，其中nmax为最高车速时的传动轴转速，取安全系数K＝ne/nmax=1.2～2.0。实际上传动轴的最大转速nmax＝nc/（ig×i0），r/min其中：nc－发动机的额定最大转速，r/min；ig－变速器传动比；i0－主减速器传动比。1.2轴管的扭转应力的校核校核扭转应力：＝][1644dDDTJ（N/mm2）][……许用应力，取][＝539N/mm2[高合金钢（40Cr、40MnB等）、中频淬火抗拉应力≥980N/mm2，工程应用中扭转应力为抗拉应力的0.5～0.6，取该系数为0.55，由此可取扭转应力为539N/mm2，参考GB3077-88]式中：Tj……传动系计算转矩，N·mm，2/kiiTTdg0g1xemajN·mTemax－发动机最大转矩N·mm；ig1－变速器一档传动比或倒档传动比；ig0－主减速器传动比kd－动载系数η-传动效率传动轴设计计算报告第4页共6页1.3传动轴花键齿侧挤压应力的校核传动轴花键齿侧挤压应力的校核][)2)(4(2121jjZLDDDDT（N/mm2）式中：Tj－计算转矩，N·mm；D1,D2－花键的外径和内径，mm；Z………花键齿数L………花键有效长度][j……许用挤压应力，花键取][j=192N/mm2。（详见《汽车设计》390页）1.4参考资料1.张洪欣.汽车设计（第二版）.北京：机械工业出版社，19892.刘惟信.汽车设计.北京：清华大学出版社，20023.汽车工程手册编写组编.汽车工程手册（设计篇）.北京：机械工业出版社，20014.汽车设计标准资料手册（金属篇）.出版社：中国汽车技术研究中心三．计算过程传动轴花键参数:固定节外花键参数齿形渐开线模数1压力角45o齿数25节径Φ25大径Φ26025.0小径Φ24max量棒直径Φ2量棒跨距28.368023.0061.0花键长46传动轴设计计算报告第5页共6页变速器参数：变速器型号F5M42－Z－F6NA型式五挡手动变速箱，机械式拉索操纵各挡速比一挡3.917二挡1.95三挡1.3四挡0.941五挡0.75倒挡3.462差速器型式双曲面锥齿轮主减速比4.5631.1轴管直径的校核根据所传动最大转矩、最高转速和传动轴长度，按有关标准选取轴管外直径及壁厚根据同型样车取D＝φ27mm，d＝0mm校核：两端自由支撑、壁厚均匀的等截面传动轴的临界转速22281.2x10neldD(r/min)式中L传动轴长，取两万向节之中心距：mm各参数取值如下：D＝φ27mm，d＝0mm其中左传动轴长L＝438.2mm，右传动轴长L＝737.8mm，取其中较长的一个L＝737.8mm。代入得：ne=5952r/min取安全系数K=ne/nmax，其中nmax为最高车速时的传动轴转速，取安全系数K=ne/nmax=1.2～2.0。实际上传动轴的最大转速nmax＝nc/（ig×i0），r/min其中：nc－发动机的额定最大转速，r/min；ig－变速器传动比；i0－主减速器传动比。传动轴设计计算报告第6页共6页各参数取值如下：nc＝5500r/min由上表参数得：nmax＝5500/（i0×i5）＝5500/（4.563×0.75）＝1607r/min代入数值后K＝5952/1607=3.72.0由此φ27mm轴可满足要求。1.2轴管的扭转应力的校核校核扭转应力：＝][1644dDDTJ（N/mm2）][……许用应力，取][＝539N/mm2[高合金钢（40Cr、40MnB等）、中频淬火抗拉应力≥980N/mm2，工程应用中扭转应力为抗拉应力的0.5～0.6，取该系数为0.55，由此可取扭转应力为539N/mm2，参考GB3077-88]Tj……传动系计算转矩，N·mm，2/kiiTTdg0g1xemajN·mTemax－发动机最大转矩N·mm；ig1－变速器一档传动比或倒档传动比；ig0－主减速器传动比kd－动载系数η-传动效率各参数取值如下：Temax＝193N·mig1＝3.462ig0＝4.563kd＝1η=85％按试验数据最大转矩Tj=193×3.462×4.563×1×0.85/2＝1296N·m=335N/mm2传动轴设计计算报告第7页共6页取安全系数1.5得'＝503N/mm2'539N/mm2由此φ27mm轴可满足要求1.3传动轴花键齿侧挤压应力的校核传动轴花键齿侧挤压应力的校核][)2)(4(2121jjZLDDDDT（N/mm2）式中：Tj－计算转矩，N·mm；D1,D2－花键的外径和内径，mm；Z………花键齿数L………花键有效长度][j……许用挤压应力，花键取][j=192N/mm2。（详见《汽车设计》390页）变速器端花键轴D1＝φ28mm，D2=φ26mm变速器端花键轴Z＝27，L＝27.1mm校核：代入得车轮端花键轴＝131.1N/mm2192N/mm2车轮器端花键轴D1＝φ26mm，D2=φ24mm车轮器端花键轴Z＝25，L＝46mm校核：代入得车轮端花键轴＝90.1N/mm2192N/mm2经校核传动轴管可达到预期目的。四．结论由上计算比较，选用Ф27传动轴方案，可以满足本车动力匹配要求。