传动轴可靠性数据分析

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1、一、传动轴受力情况分析汽车传动轴主要用于将发动机的旋转运动和扭矩传递给驱动桥以驱动车辆行驶，此时传动轴承受扭矩；在车辆行驶过程中由于变速箱/发动机悬挂变形，后桥弹簧钢板发生形变导致后桥位置变动，路面情况不同导致后桥移动等原因，会使传动轴在轴向方向受到力的作用，同吋为了安装方便，也为了克服整车上其他零件变形而带来的传动轴轴向移动，传动轴上设计有可以让这些变形量的滑动花键配合装置，在承受扭矩的情况下滑动花键的轴向移动会因摩擦而带来轴向力。因此传动轴承受的力是轴向力和扭矩的复合力系，由于存在可在轴向滑动的装置且有较好的润滑，传动轴在运行过程中

2、所受的轴向力相对于扭矩来说，是比较小的，可不考虑其对传动轴强度和可靠性的影响。二、传动轴所承受的扭矩根据QC/T523-1999《汽车传动轴台架试验方法》的有关规定，传动轴承受的扭矩可通过两种方法来计算：一种是根据转速越低，扭矩越人的原理，通过发动机最人扭矩与变速箱最低档速比来计算；另一种是通过轮胎与地面的附着力来计算。根据以往的经验及专家的测算，通过发动机计算的额定扭矩比通过轮胎计算的额定扭矩大，且通过轮胎附着力计算非常复杂，为简化起见，也为了安全起见，我们现采用发动机最大扭矩来计算传动轴的额定扭矩。Mg=Meniax•ikl•ipl

3、/n=560N.m式中：Mg:通过发动机最大扭矩计算的传动轴所承受的额定扭矩；Mcmax:发动机最大扭矩；ik,:变速箱I档速比；iPi:分动器低档速比，本车型没有分动器；n:使用分动器低档时的驱动轴数。传到轴额定扭矩取整数560N.m。三、传动轴强度分析根据以往的经验，该传动轴的薄弱部位主要存在于万向节•I•字轴总成、轴管、花键轴这几个部位，根据概念性设计时设定的各项数据，下面分别对这几个部位的强度进行分析。1、十字轴总成1)万向节十字轴轴颈在设计十字轴万向节时，应保证十字轴轴颈有足够的抗弯强度。设作用在轴颈屮点的力为F，贝IJ=56

4、0000=gg64N2r2x28.1其中：M•传动轴计算扭矩(对应发动机最人扭矩和变速器一木当)，N•mm;r--十字轴轴颈中点到十字轴中心的距离，mm32JiF5十字轴轴颈根部的弯曲应力o和切应力t为:=143N.m^[o]32xl9.76x9964xl0.753.14(19.764-64)4F4x9964、t=—=—=35.8^[t]7c(y/12-J22)3.14x(19.762-62)其中：山十字轴轴颈直径mm十字轴油道孔直径™S——力F的作用点到轴颈根部的距离mm。当十字轴轴颈表面硬度大于HRC58时，上式算出的弯曲应力c值不

5、大于450N/mm2,切应力T值不大于120Mpa。2)滚针轴承的接触应力°=272O!1698Io7=2354Mpa式中：d滚针直径mm；Q——在载荷F作用下一个滚针所受的敁大载荷，N;Q=4.6F_4.6x9964iZ1x27=1698i——滚针列数；Z——每列中的滚针数量；当滚针和十字轴直径表面硬度在HRC58以上时，o许用应力应小于3000〜3200Mpa。2、轴管轴管是传动轴上的一个薄弱部位，主要承受扭矩所形成的剪应力，在初设吋B01传动轴选用63.5X1.8的轴管，其材料采用SS400传动轴专用材料，抗拉强度ob=400〜5

6、15MPa，屈服强度os>245MPa，许用剪切强度按许用抗拉强度的0.6计算，则[t]=147MPa。传动轴最大扭转应力：Tc=16DrML,xio37T(Dc4-dc4)16x63.5x560xl033.14x(63.54-59.94)=53.5Mpa-其中：D。轴管外径mmdc轴管内径mm取安全系数2.5,轴管最大扭矩应力134,轴管符合强度要求。3、前花键轴花键齿侧面的挤压应力M^K/(Jy=,Dh+dh、,Dh—dh(——-——)(——-——)42560000x1.324+224_=86N/mm"24-222__)X32x23

7、其中：——为许用挤压应力K’——为花键转矩分布不均匀系数，取1.3-1.4花键外挽mm山!花键内径mm——花键有效工作长度no——为花键齿数前花键轴花键部位是这个零件的薄弱环节，其承受的扭矩条件与轴管相同，根据概念性设计和公司现有的条件，前花键轴的外径我们选用*24的外径，材料采用40Cr整体调质处理，齿面高频淬火到48HRC以上，许用挤压应力可达230Mpa。满足强度要求。4、其他强度对于B01传动轴，除上述薄弱部位外，其他可能出现损坏的地方就是叉类件的两叉处。从结构看，该传动轴与EQ6500、CA02等K寸相似，而从EQ6500及C

8、A02试验及大量使用的情况看，义类件很少损坏，其静扭强度也超过1400N.m，巾于计算复杂，我们采取了对比的方法，认为此处应是安全的。四、可靠性指标分析1、临界转速该传动轴的最高转速为6000转/分，该传动