汽车传动系统设计指南(2)

底盘系统设计指南

内，然后用Circular Clip固定 。

1.4 工作原理

传统的Universal Joint，Yoke和Yoke之间通过十字形的Joint连接，可以传递不同角度方向上的回转运动。图示的输入轴＝ａ轴在A平面上作旋转运动。输出轴＝ｂ轴在B平面上作旋转运动。a轴和b轴在同一条直线上时，a轴和b轴的转速相同。a轴和b轴之间有一定的角度旋转时，ａ轴从Ｖ旋转到Ｗ位置（４５°）时，b轴从 Ｖ旋转到Ｗ′位置（小于４５°＝移动的距离减小）。

a轴和b轴之间有一定的角度旋转时，ａ轴从Ｗ旋转到X位置（４５°）时，b轴从W′旋转到X′位置（大于４５°＝移动的距离增大）。

十字轴式刚性万向节：单个十字轴万向节在有夹角时传动具有不等速性；实现两轴间的等角速传动须满足以下两个条件：①第一万向节两轴间夹角α1与第二万向节两轴间夹角α2相等；②第一万向节的从动叉与第二万向节的主动叉处于同一平面内。

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Joint夹角大的ＦＦ车的Drive Shaft使用Universal Joint时，回转不圆滑，振动噪音大，操舵感觉不好。所以Joint需要使用CVJ(Constant Velocity Joint)。ＣＶＪ（Birfield Joint、Rzeppa Joint、Double Offset Joint、Tripod Joint）与Joint夹角没有关系，它位于传动钢球的中心随时发生变化的输入轴和输出轴的二等分面上，因此，2轴的中心到中心的距离（旋转运动的传动半径）相同，2轴的回转速度相同。

2 设计构想

2.1设计原则和开发流程

对于转向驱动桥,前轮既是转向轮又是驱动轮,作为转向轮,要求它能在最大转角范围内任意偏转到某一角度;作为驱动轮,则要求半轴在车轮偏转过程中不间断地把动力从差速器传到车轮。因此转向驱动桥的半轴不能制成整体而要分段,中间用万向节连接,以适应汽车行驶时半轴各段的交角不断变化的需要。若采用独立悬架,则在靠近差速器处也需要有万向节;若采用非独立悬架,只需要在转向轮附近装一个万向节。

传动轴设计开发流程见下图：

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2.2 基本的设计参数 (1) 传动轴的布置要点

在结构上，由于悬挂系统的上下运动，使万向节的角度变化，同时从Differential 到Ｗheel 的长度，即传动轴的长度发生变化。ｒ2 ＞ｒ1。为了对应 Shaft的长度的变化，、固定式的ＣＶＪ的Birfield Joint（ＢＪ）或者 Rzeppa Joint(ＲＪ）等在轴向方向要有可以滑动的 Double Offset Joint (ＤＯＪ)或者Tripod Joint（ＴＪ）。通常ＦＦ车，车轮侧使用固定式的Joint，Differential侧使用Slide式的Joint。

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下面以某车型的传动轴布置为例。 一、右传动轴长度

右传动轴移动节中心坐标为（-49.24,294.54,25.05）。

上极限 满载 半载 空载 下极限

根据移矩-摆角图，从上表可以定出右传动轴移动节中心到固定节中心长度为360mm。 二、左传动轴长度

左传动轴移动节中心坐标为（-57.03,-295.85,26.35）

固定节中心坐标 (-2.29,647.99,107.50) (-2.29,647.99,29) (-2.29,647.99,20.32) (-2.29,647.99,1) (-2.29,647.99, -72.5) 固定节至移动节的距离 传动轴角度 365.97 356.58 356.59 357.37 369.66 14.6 7.07 7.13 8.14 17.00 ★ 机密文件 严禁外传 ★ 9

底盘系统设计指南 上极限 满载 半载 空载 下极限

固定节中心坐标 (-2.29,-647.99,107.50) (-2.29,-647.99,29) (-2.29,-647.99,20.32) (-2.29,-647.99,1) (-2.29,-647.99, -72.5) 固定节至移动节的距离 传动轴角度 365.5 356.4 356.41 357.27 369.82 16.6 8.9 8.89 9.8 17.8 根据移矩-摆角图，从上表可以定出左传动轴固定节中心到移动节中心长度为360mm。 (2) 关键性能尺寸的确定

传动轴中心距由传动轴总布置确定。确定方法见传动轴布置要点。固定节、移动节的装配尺寸根据接口(轮毂、半轴齿轮等)尺寸、结构确定，主要结构参数参见2.2.5 传动轴的主要结构与计算。 (3) 粗糙度和形位公差的确定

移动节轴颈与变速箱油封配合处，为保证油封的密封效果，轴颈处粗糙度一般选0.8或0.63。移动节、固定节轴承配合端面垂直度取0.05。形状和位置公差GB/T1182-ISO1302。 表面粗糙度符号按GB/T131-ISO1302。形状和位置的未注公差按GB/T1184-k,线性尺寸的未注公差按GB/T1804-m,角度的未注公差按GB/T11335-m。 (4) 零件号要求

传动轴组号为22。前传动轴分组号2201。中间传动轴分组号2202。后传动轴组号2203。

(5) 传动轴的主要结构参数与计算

a) 关于ＣＶＪ的主要尺寸 表示CVJ强度区分的Size表示法和Layout设计时重要的CVJ尺寸（下图：D1～D3 L1～L3）,根据各个Vendor不同而不同。在研究Drive shaft的强度及Layout实施前，首先要与委托生产Drive shaft的Vendor联系，确认Drive shaft的允许强度及主要尺寸。（下图：D1～D3，L1～L3）这对提高设计效率非常重要。

理由如下：

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