轿车传动系总体方案设计及万向传动轴的设计

湖北文理学院《汽车设计》课程设计1汽车设计课程设计题目轿车传动系统总体方案及万向传动轴的设计院（系）机械与汽车工程学院专业车辆工程（新能源）年级2011级学生姓名学号指导教师邓利军二○一四年六月轿车传动系统总体方案及万向传动轴的设计2摘要汽车传动系统的基本功用是将发动机发出的动力传给驱动车轮。组成现代汽车普遍采用的是活塞式内燃机，与之相配用的传动系统大多数是采用机械式或液力机械式的。普通双轴货车或部分轿车的发动机纵向布置在汽车的前部，并且以后轮为驱动轮，其传动系统的组成和布置发动机发出的动力依次经过离合器、变速器(或自动变速器)和由万向节与传动轴组成的万向传动装置，以及安装在驱动桥中的主减速器、差速器和半轴，最后传到驱动车轮。传动系统的首要任务是与发动机协同工作，以保证汽车能在不同使用条件下正常行驶，并具有良好的动力性和燃油经济性。关键词：离合器、变速器、万向节传动轴、驱动桥、主减速器、差速器、半轴、驱动车轮湖北文理学院《汽车设计》课程设计3AbstractThebasicissueofAutomotivedrivelineistodrivingforcefromtheenginetodrivewheels.ThemodernMotorcommonlyusedisthepiston-typeinternalcombustionengineandusuallyusemechanicaldrivesystemorhydraulicmechanicaldrivesystemtomatchwithit.TheengineofGeneralbiaxialgoodsorpartoftheverticallayoutareinthefrontofthecar,andusetherearwheelfordrivingwheel,thecompositionofthedrivesystemandarrangementoftheenginepowertoissuetheorderafterclutch、gearbox(orautomatictransmission)andthedriveshaftgearwhichmakeupoftheuniversalsectionandthecomposition,andthemainreducerwhichinstalledonthedriveaxle、differentialandaxle,andfinallyisthedrivewheels.Theprimarytasksoftransmissionistoworktogetherwiththeengineforensurethattheuseofmotorvehiclestonormalindifferenttrafficconditions,andhasgoodpowerandfueleconomy.Keywords:Clutch,transmission,driveshaftuniversaljoints,driveaxle,mainreducer,differential,axle,drivewheels轿车传动系统总体方案及万向传动轴的设计4目录任务书..............................................................................................................................................5第1章概述.....................................................................................................................................6第2章汽车传动系统的构造及其工作原理.................................................................................62.1汽车传动系统的各个零部件的简介................................................................................62.2变速机................................................................................................................................72.2.1变速机构................................................................................................................72.2.2手动变速系统....................................................................................................72.3万向传动装置....................................................................................................................92.3.1万向节.................................................................................................................92.3.2万向传动装置-传动轴...................................................................................102.3.3驱动桥..............................................................................................................112.3.4驱动桥-半轴......................................................................................................112.4汽车传动轴的匹配设计计算流程图..............................................................................12第3章汽车传动轴的匹配设计计算过程和结果.......................................................................123.1传动轴的扭矩设计：......................................................................................................123.2传动轴的花键设计计算...................................................................................................16参考文献.........................................................................................................................................20湖北文理学院《汽车设计》课程设计5任务书车型轿车驱动形式FF4×2发动机位置前置、横置发动机排量1998cm3最大功率（kw/rpm）110/6000最大转矩（Nm/rpm）186/4500最高车速Umax=195km/h最大爬坡度imax≥30%汽车总质量ma=1422kg满载时前轴负荷率58%外形尺寸总长La×总宽Ba×总高Ha=4841×1821×1463mm3迎风面积A≈0.78Ba×Ha空气阻力系数CD=0.35轴距L=2738mm前轮距B1=1551mm后轮距B2=1551mm车轮半径r=367mm离合器单片干式摩擦离合器变速器两轴式、五挡轿车传动系统总体方案及万向传动轴的设计6第1章概述由于汽车的传动系统的组成有离合器、变速器、万向节、驱动桥、差速器、半轴、主减速器以及传动轴等等零部件。它的布置方案又分为机械式传动系统的布置方案和液力式传动系统的布置方案。这两个方案又各自分成不同的小的方案，每个小的方案也有自己不同的零件选择标标准和不同的布置方案方法。所以说汽车传动系统是一个很大的课题。本篇论文主要阐述汽车传动系统的工作原理、各个零部件的功能作用以及对轿车版中的设计计算。第2章汽车传动系统的构造及其工作原理2.1汽车传动系统的各个零部件的简介在基本的传动系统中包含了负责动力连接的装置、改变力量大小的变速机构、克服车轮之间转速不同的差速器，和联结各个机构的传动轴，有了这四个主要的装置之后就能够把发动机的动力传送到轮子上了。1、动力连接装置1）.扭力转换器：这组机构被装置在发动机与自动变速箱之间，能够将发动机的动力平顺的传送到自动变速箱。在扭力转换器中含有一组离合器，以增加传动效率。2）.离合器：这组机构被装置在发动机与手动变速箱之间，负责将发动机的动力传送到手动变速箱。2、变速机构1）.手动变速机构：一般称为“手动变速箱”，以手动操作的方式进行换档。2）.自动变速机构：一般称为“自动变速箱”，利用油压的作用去改变档位。3、差速器当车辆在转向时，左、右二边的轮子会产生不同的转速，因此左、右二边的传动轴也会有不同的转速，于是利用差速器来解决左、右二边转速不同的问题。4、传动轴将经过变速系统传递出来的动力，传递至车轮进而产生驱动力的湖北文理学院《汽车设计》课程设计7机构。汽油发动机车辆在运行时，发动机需要持续运转。但是为了满足汽车行驶上的需求，车辆必须有停止、换档等功能，因此必须在发动机的外连动之处，加入一组机构，以视需求中断动力的传递，以在发动机持续运转的情形之下，达成让车辆静止或是进行换档的需求。这组机构，便是动力连接装置。一般在车辆上可以看到的动力连接装置有离合器与扭力转换器等两种。2.2变速机2.2.1变速机构汽车在起步加速时须要比较大的驱动力，此时车辆的速度低，而发动机却必须以较高的转速来输出较大的动力。当速度逐渐加快之后，汽车所须要的行驶动力也逐渐降低，这时候发动机只要以降低转速来减少动力的输出，即可提供汽车足够的动力。汽车的速度在由低到高的过程中，发动机的转速却是由高变到低，要如何解决矛盾现象呢？于是通称为“变速箱”的这种可以改变发动机与车轮之间换转差异的装置为此而生。变速箱为因操作上的不同而有“手动变速箱”与“自动变速箱”二种系统，这二种变速箱的工作方式也不相同。近年来由于消费者的需求以及技术的进步，汽车厂开发称为“手自一体变速箱”的可以手动操作的自动变速箱；此外汽车厂也为高性能的车辆开发出称为“顺序式半自动变速箱”的带有自动操作功能的手动变速箱。目前的F1赛车全面使用“顺序式半自动变速箱”，因此使用此类型手动变速箱的车辆均标榜采用来自F1的科技。2.2.2手动变速系统在手动变速系统里面含有离合器、手动变速箱二个主要部份。离合器：是用来将发动机的动力传到变速箱的机构，利用磨擦片的磨擦来传递动力。一般车型所使用的离合器只有二片磨擦片，而赛车和载重车辆则使用具有更磨擦片的离合器。离和器还有干式与湿式二种，湿式离合器目前几乎不再被使用于汽车上面。手