汽车传动系统设计指南(5)

底盘系统设计指南

式中d—滚针直径，[d]为mm；

L—滚针工作长度，[L]为mm; d1—如前所述，[d1]为mm；

Fn—在力F作用下一个滚针所受的最大载荷，[Fn]为N

Fn?4.6F iZ式中 i—滚针列数；

Z—每列中的滚针数。

当滚针和十字轴轴颈表面硬度在HRC58以上时，许用接触应力为3000~3200N/mm2。 f)传动轴临界转速的计算

在选择传动轴长度和断面尺寸时，应考虑使传动轴有足够高的临界转速。假设传动轴断面为均匀一致、两端自由支承的弹性梁，由机械振动理论可知，对应其弯曲振动的一阶固有频率的临界转速为：

nK?1.2?108D2?d2 2L式中nk—临界转速，[nK]为r/min；

L—传动轴长度，即两万向节中心之间的距离，[L]为mm； D、d—传动轴轴管的外径和内径，它们的单位为mm。 临界转速与最大转速之比为安全系数：

??nK nmaxg)传动轴轴管扭转强度的计算 轴管的扭转应力： ??16DT

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式中，T—传动轴计算扭矩；

D、d如前所述。按上式算出的扭转应力不应大于300N/mm2。 h)传动轴扭转振动的校核

万向节的角加速度过大时，会引起过大的惯性力矩，从而可能引起传动系的扭转振动，

为不致引起可感觉的振动，一般要求万向节的最大角加速度小于1000rad/s2，也可

写成万向节夹角α与角速度ω乘积小于31.6。 i)传动轴伸缩花键齿侧挤压应力

?j?Tj?D1?D2??D1?D2?????ZL42?????[?j]（N/mm）

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式中：Z—花键齿数; L—键齿有效长度，mm;

[?j]—许用挤压应力，当花键齿面硬度大于HRC35时，伸缩花键取[?j]=25~50N/mm2,非滑动花键取[?j]=50~100N/mm2。 j)Damp的设定

（1）Shaft弯曲固有振动频率设计后记的Dynamic dumper时，以及研讨Drive Shaft的弯曲共振引起的振动噪音问题时，必须要推定 Shaft的弯曲固有振动频率。 在此，就 Drive Shaft的固有振动频率的计算方法作以解说。 ①简易计算方法 ：

假定Shaft为均一断面时，固有振动频率按下式计算

ｆｎ＝(π／２L2)＊(ＥＩｇ/γA)１／２≒0.202＊10７＊De／Ｌ２De＝(D２＋d２)１／２ L： Shaft长 ＥＩ：弯曲刚性ｇ：重力加速度 γ：比重 Ａ：断面面积 Ｄ：外径. d：内径②多段断面Shaft

直径的差有很大段差时的Shaft，使用 Rayleigh method等可以得到比较正确的近似固有振动频率。

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（2）Dynamic Dumper的设计设定 Dynamic dumper的目的是为了降低Drive Shaft的弯曲共振产生的Booming Noise、Differential Gear Noise 、Beat Noise等。

设定Dynamic dumper的特性时，基本上要最大限度的降低Shaft的共振，但是因为对振动特性也会产生很大的影响，所以最终要根据实车试验设定最佳值。

在此，关于基本规格设计法进行说明。

①设计计算数学模型二自由度强制振动数学模型的计算

②Mass weight (M2)的设定

M2≧0.15＊M1

└0.3＊0.493(等价值量)

③固有振动频率(Fn2)的设定 基本尺寸、按照下式设定ｆｎ。

ｆ＝１／（1+μ） Fn2＝ｆ＊Fn1 ④loss factor (Lf)的设定

δ２＝3μ／8(1+μ)３ Lf＝δ＊2

上式为理论公式，实际计算时要根据橡胶的特性计算。

【 Natural Rubber (NR)：Lf=0.1 ，Butyl Rubber (IIR)：Lf= 0.4 】 ⑤效果确认

安装Dumper 时进行计算，绘制如下的图形，来确认衰减效果

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2.3 环境条件、材料、热处理及加工要求

用于轿车的球笼式万向节工作环境十分恶劣，要经受高温气候、低温气候的侵袭及老化，泥土、砂、灰尘、油脂的浸泡、腐蚀、冲击，长时间承受高强度、满负荷、高转速工作。因而要求选用①优质材料、采用特种工艺，确保各零部件性能，并能保证密封性。②有足够的安全系数强度、韧性、刚度也要好，即具有可靠性和耐久性。③润滑良好，使用能耐高温、低温、高气压低发挥，不易变质润滑油脂。④使用过程不能有噪音。因而钟形壳选用cf53，以提高耐磨性、抗扭强度。星形套、保持架材质为优质低碳合金渗碳钢20CrMnTi。钢球采用GCr15。轴选用优质碳素合金结构钢40Gr。三销轴叉、轴承架选用优质低碳合金渗碳钢20CrMnTi。轴承外圈、滚针选用GCr15。差动弹簧圈选用65Mn。两端防尘罩根据运动情况,固定端采用聚脂防尘罩,移动端采用聚氯丁二烯橡胶，保证具有良好的机械性能，能耐高温、低温、酸、碱、油和耐老性，工艺加工性好，气密性、减震性高。主要零部件中，钟形壳外花键的热处理变形对产品的使用性能有重要影响，因而一方面选用优质材料和稳定的正火预先热处理，另一方面花键采用无切削加工，引进国外花键冷轧机，并进行中频感应热处理。

3 台架试验

3.1 十字轴式万向节传动轴台架试验

十字轴式万向节传动轴总成台架试验可见行业标准QC/T523—1999(JB 3741-84)。 试验项目如下： (1) 静态跳动量试验

将传动轴安装在试验装置上，用手或其它方法慢速旋转，测量其相对旋转轴心跳动量。

(2) 剩余不平衡量

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将传动轴安装在试验装置上，按规定的转速旋转，测量其剩余不平衡量。 (3) 临界转速试验

将传动轴安装在试验装置上，使它旋转或激振，测量临界转速或共振频率。 (4) 扭转间隙试验

将传动轴安装在试验装置上，一端固定，另一端施加规定扭矩，测量其周向间隙。 (6) 静扭转刚性试验

将传动轴安装在试验装置上，测定其静扭转刚度。 (7) 静扭转强度试验

将传动轴安装在试验装置上，测定它的静态扭转强度。 (8) 冲击强度试验

将传动轴安装在试验装置上，测定其冲击强度。 (9) 扭转疲劳试验

将传动轴安装在试验装置上，测定其扭转疲劳寿命。 (10) 万向节磨损试验

将传动轴安装在试验装置上，使其传动，确定其耐磨性及擦伤性。 (11) 滑动花键磨损试验

将传动轴安装在试验装置上，使滑动花键滑动，确定其耐磨性及耐擦伤性。 3.2 等速万向节驱动轴台架试验

等速万向节驱动轴台架试验试验项目如下：性能试验包括静扭强度试验、扭转疲劳试验、寿命试验、护套常温性能试验、护套高温性能试验、护套低温性能试验、护套旋转膨胀量试验、表面防护试验，功能试验包括圆周间隙试验、轴向间隙试验、旋转力矩试验、摆动力矩试验、摆角试验、位移量试验、滑移线试验、移动力试验。

4 图纸模式

4.1 尺寸公差

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

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