轎車傳動(dòng)系總體方案設(shè)計(jì)及萬(wàn)向傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)

1、 汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題 目 轎車傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案及萬(wàn)向傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 院 （系） 機(jī)械與汽車工程學(xué)院 專 業(yè) 車輛工程（新能源）年 級(jí) 2011級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 鄧 利 軍 二 一四 年 六 月摘要 汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的基本功用是將發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力傳給驅(qū)動(dòng)車輪。組成 現(xiàn)代汽車普遍采用的是活塞式內(nèi)燃機(jī)，與之相配用的傳動(dòng)系統(tǒng)大多數(shù)是采用機(jī)械式或液力機(jī)械式的。普通雙軸貨車或部分轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)縱向布置在汽車的前部，并且以后輪為驅(qū)動(dòng)輪，其傳動(dòng)系統(tǒng)的組成和布置發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力依次經(jīng)過(guò)離合器、變速器(或自動(dòng)變速器)和由萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸組成的萬(wàn)向傳動(dòng)裝置，以及安裝在驅(qū)動(dòng)橋中的主減速器、差速器和半軸，最后傳到驅(qū)

2、動(dòng)車輪。傳動(dòng)系統(tǒng)的首要任務(wù)是與發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同工作，以保證汽車能在不同使用條件下正常行 駛，并具有良好的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。 關(guān)鍵詞：離合器、變速器、萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸、 驅(qū)動(dòng)橋、主減速器、差速器、 半軸、驅(qū)動(dòng)車輪 Abstract The basic issue of Automotive driveline is to driving force from the engine to drive wheels. The modern Motor commonly used is the piston-type internal combustion engine and usually use mec

3、hanical drive system or hydraulic mechanical drive system to match with it. The engine of General biaxial goods or part of the vertical layout are in the front of the car, and use the rear wheel for driving wheel, the composition of the drive system and arrangement of the engine power to issue the o

4、rder after clutch、gearbox (or automatic transmission) and the drive shaft gear which make up of the universal section and the composition, and the main reducer which installed on the drive axle 、 differential and axle, and finally is the drive wheels.The primary tasks of transmission is to work toge

5、ther with the engine for ensure that the use of motor vehicles to normal in different traffic conditions, and has good power and fuel economy. Key words: Clutch, transmission, drive shaft universal joints, drive axle, main reducer, differential, axle, drive wheels目 錄任務(wù)書5第1章 概述6第2章 汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)造及其工作原理62.

6、1汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)零部件的簡(jiǎn)介62.2變速機(jī)72.2.1變速機(jī)構(gòu)72.2.2手動(dòng)變速系統(tǒng) 72.3萬(wàn)向傳動(dòng)裝置92.3.1 萬(wàn)向節(jié) 92.3.2 萬(wàn)向傳動(dòng)裝置-傳動(dòng)軸 102.3.3驅(qū)動(dòng)橋 112.3.4驅(qū)動(dòng)橋-半軸 112.4汽車傳動(dòng)軸的匹配設(shè)計(jì)計(jì)算流程圖12第3章 汽車傳動(dòng)軸的匹配設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程和結(jié)果123.1傳動(dòng)軸的扭矩設(shè)計(jì)：123.2傳動(dòng)軸的花鍵設(shè)計(jì)計(jì)算16參考文獻(xiàn)20 任務(wù)書車型 轎車驅(qū)動(dòng)形式 FF4×2發(fā)動(dòng)機(jī)位置 前置、橫置發(fā)動(dòng)機(jī)排量 1998cm3最大功率（kw/rpm） 110/6000最大轉(zhuǎn)矩（Nm/rpm） 186/4500最高車速 Umax=195km/h最大爬

7、坡度 imax30%汽車總質(zhì)量 ma=1422kg 滿載時(shí)前軸負(fù)荷率 58%外形尺寸 總長(zhǎng)La×總寬Ba×總高Ha=4841×1821×1463mm3迎風(fēng)面積 A0.78 Ba×Ha空氣阻力系數(shù) CD=0.35軸距 L=2738mm前輪距 B1=1551mm后輪距 B2=1551mm車輪半徑 r=367mm離合器 單片干式摩擦離合器變速器 兩軸式、五擋第1章 概述由于汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)的組成有離合器、變速器、萬(wàn)向節(jié)、驅(qū)動(dòng)橋、差速器、半軸、主減速器以及傳動(dòng)軸等等零部件。它的布置方案又分為機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)的布置方案和液力式傳動(dòng)系統(tǒng)的布置方案。這兩個(gè)方案又

8、各自分成不同的小的方案，每個(gè)小的方案也有自己不同的零件選擇標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)和不同的布置方案方法。所以說(shuō)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)很大的課題。本篇論文主要闡述汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理、各個(gè)零部件的功能作用以及對(duì)轎車版中的設(shè)計(jì)計(jì)算。 第2章 汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)造及其工作原理 2.1汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)零部件的簡(jiǎn)介 在基本的傳動(dòng)系統(tǒng)中包含了負(fù)責(zé)動(dòng)力連接的裝置、改變力量大小的變速機(jī)構(gòu)、克服車輪之間轉(zhuǎn)速不同的差速器，和聯(lián)結(jié)各個(gè)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)軸，有了這四個(gè)主要的裝置之后就能夠把發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳送到輪子上了。1、動(dòng)力連接裝置 1）. 扭力轉(zhuǎn)換器：這組機(jī)構(gòu)被裝置在發(fā)動(dòng)機(jī)與自動(dòng)變速箱之間，能夠?qū)?發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力平順的傳送到自動(dòng)變速箱。在扭力轉(zhuǎn)

9、換器中含有一組離合器，以增加傳動(dòng)效率。 2）. 離合器：這組機(jī)構(gòu)被裝置在發(fā)動(dòng)機(jī)與手動(dòng)變速箱之間，負(fù)責(zé)將發(fā)動(dòng) 機(jī)的動(dòng)力傳送到手動(dòng)變速箱。 2、變速機(jī)構(gòu) 1）. 手動(dòng)變速機(jī)構(gòu)：一般稱為“手動(dòng)變速箱”，以手動(dòng)操作的方式進(jìn)行 換檔。 2）. 自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)：一般稱為“自動(dòng)變速箱”，利用油壓的作用去改變檔位。 3、差速器 當(dāng)車輛在轉(zhuǎn)向時(shí)，左、右二邊的輪子會(huì)產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)速，因此左、右二邊的傳動(dòng)軸也會(huì)有不同的轉(zhuǎn)速，于是利用差速器來(lái)解決左、右二邊轉(zhuǎn)速不同的問(wèn)題。 4、傳動(dòng)軸 將經(jīng)過(guò)變速系統(tǒng)傳遞出來(lái)的動(dòng)力，傳遞至車輪進(jìn)而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的機(jī)構(gòu)。 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)車輛在運(yùn)行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)需要持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。但是為了滿足汽車行駛上的需求，

10、車輛必須有停止、換檔等功能，因此必須在發(fā)動(dòng)機(jī)的外連動(dòng)之處，加入一組機(jī)構(gòu)，以視需求中斷動(dòng)力的傳遞，以在發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的情形之下，達(dá)成讓車輛靜止或是進(jìn)行換檔的需求。這組機(jī)構(gòu)，便是動(dòng)力連接裝置。一般在車輛上可以看到的動(dòng)力連接裝置有離合器與扭力轉(zhuǎn)換器等兩種。 2.2變速機(jī)2.2.1變速機(jī)構(gòu) 汽車在起步加速時(shí)須要比較大的驅(qū)動(dòng)力，此時(shí)車輛的速度低，而發(fā)動(dòng)機(jī)卻必須以較高的轉(zhuǎn)速來(lái)輸出較大的動(dòng)力。當(dāng)速度逐漸加快之后，汽車所須要的行駛動(dòng)力也逐漸降低，這時(shí)候發(fā)動(dòng)機(jī)只要以降低轉(zhuǎn)速來(lái)減少動(dòng)力的輸出，即可提供汽車足夠的動(dòng)力。汽車的速度在由低到高的過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速卻是由高變到低，要如何解決矛盾現(xiàn)象呢？于是通稱為“變速箱

11、”的這種可以改變發(fā)動(dòng)機(jī)與車輪之間換轉(zhuǎn)差異的裝置為此而生。變速箱為因操作上的不同而有“手動(dòng)變速箱”與“自動(dòng)變速箱”二種系統(tǒng)，這二種變速箱的工作方式也不相同。近年來(lái)由于消費(fèi)者的需求以及技術(shù)的進(jìn)步，汽車廠開發(fā)稱為“手自一體變速箱”的可以手動(dòng)操作的自動(dòng)變速箱；此外汽車廠也為高性能的車輛開發(fā)出稱為“順序式半自動(dòng)變速箱”的帶有自動(dòng)操作功能的手動(dòng)變速箱。目前的F1賽車全面使用“順序式半自動(dòng)變速箱”，因此使用此類型手動(dòng)變速箱的車輛均標(biāo)榜采用來(lái)自F1的科技。 2.2.2手動(dòng)變速系統(tǒng) 在手動(dòng)變速系統(tǒng)里面含有離合器、手動(dòng)變速箱二個(gè)主要部份。離合器：是用來(lái)將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳到變速箱的機(jī)構(gòu)，利用磨擦片的磨擦來(lái)傳遞動(dòng)力。一

12、般車型所使用的離合器只有二片磨擦片，而賽車和載重車輛則使用具有更磨擦片的離合器。離和器還有干式與濕式二種，濕式離合器目前幾乎不再被使用于汽車上面。 手動(dòng)變速箱：以手動(dòng)方式操作變速箱去做變換檔位的動(dòng)作，使手動(dòng)變速箱內(nèi)的輸入軸和輸出軸上的齒輪嚙合。多組不同齒數(shù)的齒輪搭配嚙合之后，便可產(chǎn)生多種減速的比率。目前的手動(dòng)變速箱均是使用同步齒輪的嚙合機(jī)構(gòu)，使換檔的操作更加的簡(jiǎn)易，換檔的平順性也更好。 3. 自動(dòng)變速系統(tǒng) 為了使汽車的操作變得簡(jiǎn)單，并讓不擅于操作手動(dòng)變速箱的駕駛者也能夠輕松的駕駛汽車，于是制造一種能夠自動(dòng)變換檔位的變速箱就成為一件重要的工作，因此汽車工程師在1940年開發(fā)出世界首具的自動(dòng)變速箱

13、。從此以后駕駛汽車在起步、停止以及在加減速的行駛過(guò)程中，駕駛者就不需要再做換檔的動(dòng)作。 現(xiàn)代的自動(dòng)變速系統(tǒng)里面含有液體扭力轉(zhuǎn)換器、自動(dòng)變速箱、電子控制系統(tǒng)三個(gè)主要部份。在電子控制系統(tǒng)里面加入手動(dòng)換檔的控制程序，就成了具有手動(dòng)操作功能的“手自一體變速箱”。 液體扭力轉(zhuǎn)換器：在主動(dòng)葉輪與被動(dòng)葉輪之間，利用液壓油作為傳送動(dòng)力的介質(zhì)。將動(dòng)力自輸入軸傳送到對(duì)向的輸出軸，經(jīng)由輸出軸再將動(dòng)力傳送到自動(dòng)變速箱。 由于液壓油在主動(dòng)葉輪與被動(dòng)葉輪之間流動(dòng)時(shí)會(huì)消耗部份的動(dòng)力。為了減少動(dòng)力的損失，在主動(dòng)與被動(dòng)葉輪之間加入一組不動(dòng)葉輪使能量的傳送效率增加；以及在液體扭力轉(zhuǎn)換器內(nèi)加入一組離合器，并在適當(dāng)?shù)男旭偁顟B(tài)下利用離

14、合器將主動(dòng)與被動(dòng)葉輪鎖定，讓主動(dòng)與被動(dòng)葉輪之間不再有轉(zhuǎn)速的差異，進(jìn)而提高動(dòng)力的傳送效率。 自動(dòng)變速箱：以行星齒輪組構(gòu)成換檔機(jī)構(gòu)，利用油壓推動(dòng)多組的摩擦片，去控制行星齒輪組的動(dòng)作，以改變動(dòng)力在齒輪組的傳送路徑，因而產(chǎn)生多種不同的減速比率。 電子控制系統(tǒng)：早期的機(jī)械式自動(dòng)變速箱的換檔控制是以油壓的壓力變化去決定何時(shí)做換檔的動(dòng)作，即使經(jīng)過(guò)多年的研究及改良，機(jī)械式自動(dòng)變速箱的換檔性能仍然不盡人意。于是電子式自動(dòng)變速箱便因應(yīng)而出了。為了使換檔的時(shí)機(jī)更加的精確，以及獲得更加平順的換檔質(zhì)量，各汽車制造廠均投入大量的資源，針對(duì)自動(dòng)變速箱的電子控制系統(tǒng)做研究。 2.2.3差速器 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)離合器、變速器

15、、傳動(dòng)軸，最后傳送到驅(qū)動(dòng)橋再左右分配給半軸驅(qū)動(dòng)車輪，在這條動(dòng)力傳送途徑上，驅(qū)動(dòng)橋是最后一個(gè)總成，它的主要部件是減速器和差速器。減速器的作用就是減速增矩，這個(gè)功能完全靠齒輪與齒輪之間的嚙合完成，比較容易理解。汽車差速器是驅(qū)動(dòng)轎的主件。作用就是在向兩邊半軸傳遞動(dòng)力的同時(shí)，允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動(dòng)的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦。拐彎時(shí)車輪的軌線是圓弧，汽車向左轉(zhuǎn)彎，圓弧的中心點(diǎn)在左側(cè)，在相同的時(shí)間里，右側(cè)輪子走的弧線比左側(cè)輪子長(zhǎng)，為了平衡這個(gè)差異，就要左邊輪子慢一點(diǎn)，右邊輪子快一點(diǎn)，用不同的轉(zhuǎn)速來(lái)彌補(bǔ)距離的差異。如果后輪軸做成一個(gè)整體，就無(wú)法做到兩側(cè)輪子的轉(zhuǎn)

16、速差異，也就是做不到自動(dòng)調(diào)整。為了解決這個(gè)問(wèn)題，法國(guó)雷諾汽車公司的創(chuàng)始人路易斯.雷諾就設(shè)計(jì)出了差速器這個(gè)玩意。普通差速器由行星齒輪、行星輪架（差速器殼）、半軸齒輪等零件組成。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)軸進(jìn)入差速器，直接驅(qū)動(dòng)行星輪架，再由行星輪帶動(dòng)左、右兩條半軸，分別驅(qū)動(dòng)左、右車輪。差速器的設(shè)計(jì)要求滿足：（左半軸轉(zhuǎn)速）+（右半軸轉(zhuǎn)速）=2（行星輪架轉(zhuǎn)速）。當(dāng)汽車直行時(shí)，左、右車輪與行星輪架三者的轉(zhuǎn)速相等處于平衡狀態(tài)，而在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)三者平衡狀態(tài)被破壞，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)速減小，外側(cè)輪轉(zhuǎn)速增加。這種調(diào)整是自動(dòng)的，這里涉及到“最小能耗原理”，也就是地球上所有物體都傾向于耗能最小的狀態(tài)。例如把一粒豆子放進(jìn)一個(gè)碗內(nèi)，豆

17、子會(huì)自動(dòng)停留在碗底而絕不會(huì)停留在碗壁，因?yàn)橥氲资悄芰孔畹偷奈恢茫ㄎ荒埽詣?dòng)選擇靜止（動(dòng)能最?。┒粫?huì)不斷運(yùn)動(dòng)。同樣的道理，車輪在轉(zhuǎn)彎時(shí)也會(huì)自動(dòng)趨向能耗最低的狀態(tài)，自動(dòng)地按照轉(zhuǎn)彎半徑調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速。當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于外側(cè)輪有滑拖的現(xiàn)象，內(nèi)側(cè)輪有滑轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的附加力，由于“最小能耗原理”，必然導(dǎo)致兩邊車輪的轉(zhuǎn)速不同，從而破壞了三者的平衡關(guān)系，并通過(guò)半軸反映到半軸齒輪上，迫使行星齒輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，使外側(cè)半軸轉(zhuǎn)速加快，內(nèi)側(cè) 半軸轉(zhuǎn)速減慢，從而實(shí)現(xiàn)兩邊車輪轉(zhuǎn)速的差異。2.3萬(wàn)向傳動(dòng)裝置萬(wàn)向傳動(dòng)裝置一般由萬(wàn)向節(jié)、傳動(dòng)軸和中間支承組成。其功用是在軸線相交且相對(duì)位置經(jīng)常變化的兩

18、轉(zhuǎn)軸之間可靠地傳遞動(dòng)力。萬(wàn)向傳動(dòng)裝置一般由萬(wàn)向節(jié)、傳動(dòng)軸和中間支承組成。其功用是在軸線相交且相對(duì)位置經(jīng)常變化的兩轉(zhuǎn)軸之間可靠地傳遞動(dòng)力。 2.3.1 萬(wàn)向節(jié) 按其剛度的大小可分為剛性萬(wàn)向節(jié)和撓性萬(wàn)向節(jié)，前者的動(dòng)力是靠零件的鉸鏈?zhǔn)铰?lián)接傳遞的；而后者的動(dòng)力則是靠彈性零件傳遞的，如橡膠盤、橡膠塊等，由于彈性元件的變形量有限，因而撓性萬(wàn)向節(jié)一般用于兩軸間夾角不大以及有微量軸向位移的軸間傳動(dòng)。剛性萬(wàn)向節(jié)分為不等速萬(wàn)向節(jié)(如常見(jiàn)的十字軸式)、準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)(雙聯(lián)式、三銷軸式)和等速萬(wàn)向節(jié)(球叉式、球籠式等)。 1. 萬(wàn)向傳動(dòng)裝置-萬(wàn)向節(jié) 萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸組合，稱為萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置。在前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)的車輛上，

19、萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置安裝在變速器輸出軸與驅(qū)動(dòng)橋主減速器輸入軸之間；而前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的車輛省略了傳動(dòng)軸，萬(wàn)向節(jié)安裝在既負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)又負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向的前橋半軸與車輪之間。 汽車是一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體。在后驅(qū)動(dòng)汽車上，發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器與變速器作為一個(gè)整體安裝在車架上，而驅(qū)動(dòng)橋通過(guò)彈性懸掛與車架連接，兩者之間有一個(gè)距離，需要進(jìn)行連接。汽車運(yùn)行中路面不平產(chǎn)生跳動(dòng)，負(fù)荷變化或者兩個(gè)總成安裝位置差異，都會(huì)使得變速器輸出軸與驅(qū)動(dòng)橋主減速器輸入軸之間的夾角和距離發(fā)生變化，因此要用一個(gè)“以變應(yīng)變”的裝置來(lái)解決這一個(gè)問(wèn)題，因此就有了萬(wàn)向節(jié)這個(gè)東西。萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)和作用有點(diǎn)象人體四肢上的關(guān)節(jié)，它允許被連接的零件之間的夾角變化。但它與肢體關(guān)

20、節(jié)的活動(dòng)形式又有所不同，它僅允許夾角在一定范圍內(nèi)變化。萬(wàn)向節(jié)有十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)，準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)（雙聯(lián)軸式和三銷軸式），等速萬(wàn)向節(jié)（球叉式和球籠式），擾性萬(wàn)向節(jié)。目前后驅(qū)動(dòng)汽車上應(yīng)用最廣的一種普通萬(wàn)向節(jié)由萬(wàn)向節(jié)叉、十字軸等基本零件構(gòu)成。十字軸裝配在萬(wàn)向節(jié)叉上做連接，十字軸的軸頭上裝有滾針軸承，當(dāng)軸頭接入萬(wàn)向節(jié)叉時(shí)，十字軸與萬(wàn)向節(jié)叉之間就可以有相對(duì)旋轉(zhuǎn)，也就產(chǎn)生了多角度變化。萬(wàn)向節(jié)叉上的花鍵連接又可以做小許的軸向移動(dòng)，這樣就適應(yīng)了夾角和距離同時(shí)變化的需要。單個(gè)的萬(wàn)向節(jié)不能使輸出軸與軸入軸的瞬時(shí)角速度相等，容易造成振動(dòng)，加劇機(jī)件的損壞，產(chǎn)生很大的噪音。因此，后驅(qū)動(dòng)汽車的萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)形式都采用雙萬(wàn)向節(jié)，

21、就是傳動(dòng)軸兩端各有一個(gè)萬(wàn)向節(jié)，其作用是使傳動(dòng)軸兩端的夾角相等，保證輸出軸與軸入軸的瞬時(shí)角速度始終相等。為了滿足動(dòng)力傳遞、轉(zhuǎn)向和汽車運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的上下跳動(dòng)所造成的角度變化，前驅(qū)動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)橋，半軸與輪軸之間也常用萬(wàn)向節(jié)相連。由于受軸向尺寸的限制，要求偏角又比較大，普通萬(wàn)向節(jié)難以勝任，所以廣泛采用各式各樣的等速萬(wàn)向節(jié)。在一般前驅(qū)動(dòng)汽車上，每個(gè)半軸用兩個(gè)等速萬(wàn)向節(jié)，靠近變速驅(qū)動(dòng)橋的萬(wàn)向節(jié)是半軸內(nèi)側(cè)萬(wàn)向節(jié)，靠近車軸的是半軸外側(cè)萬(wàn)向節(jié)。在各種等速萬(wàn)向節(jié)中，常見(jiàn)是球籠式萬(wàn)向節(jié)，它用六個(gè)鋼球傳力，主動(dòng)軸與從動(dòng)軸在任何交角的情況下，鋼球都位于兩園的交點(diǎn)上，即位于兩軸交角的平分面上，從而保證主、從動(dòng)軸等角速度傳

22、動(dòng)。 2.3.2 萬(wàn)向傳動(dòng)裝置-傳動(dòng)軸 由發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力，經(jīng)過(guò)變速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換之后，傳送至驅(qū)動(dòng)輪，方能夠?qū)囕v產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。而負(fù)責(zé)將動(dòng)力傳送至驅(qū)動(dòng)輪的機(jī)構(gòu)，便是傳動(dòng)軸。而依據(jù)不同的傳動(dòng)系統(tǒng)配置，還可以分為傳動(dòng)軸與輪軸等兩種。 傳動(dòng)軸在前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)（FR）或是前置發(fā)動(dòng)機(jī)四輪驅(qū)動(dòng)車型之中，由于后輪需擔(dān)負(fù)驅(qū)動(dòng)的工作，因此必須將動(dòng)力傳動(dòng)到后軸的差速器，以進(jìn)而將動(dòng)力傳輸至后輪。這只穿過(guò)整個(gè)車體下方的長(zhǎng)連桿，便是傳動(dòng)軸。而在前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)車型（FF）、后置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)車型(RR)、中置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)車型(MR)，這三種傳動(dòng)方式的汽車上則沒(méi)有裝設(shè)傳動(dòng)軸，變速箱與差速器的動(dòng)力輸出后，便直接連接輪軸。

23、 輪軸將動(dòng)力從差速器傳送到輪子的軸。輪軸亦稱為“半軸”或“驅(qū)動(dòng)軸”。在一般前置前驅(qū)的車輛上，傳動(dòng)系統(tǒng)的配置便如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱及差速器是連接在一起的，直接連接輪軸后，將動(dòng)力直接傳遞至左右車輪。 2.3.3驅(qū)動(dòng)橋 驅(qū)動(dòng)橋由主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動(dòng)橋殼等幾部分組成，其功用是將萬(wàn)向傳動(dòng)裝置傳來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳給驅(qū)動(dòng)車輪，實(shí)現(xiàn)降速以增大轉(zhuǎn)矩。 驅(qū)動(dòng)橋 1. 驅(qū)動(dòng)橋-主減速器 主減速器是汽車傳動(dòng)系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的汽車來(lái)說(shuō)，主減速器還利用錐齒輪傳動(dòng)以改變動(dòng)力方向。 2. 驅(qū)動(dòng)橋-差速器 差速器的作用為使車輪盡可能不發(fā)生滑動(dòng)，保證車輪能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。通常從動(dòng)車輪用

24、軸承支承在心軸上，使之能以任何角速度旋轉(zhuǎn)，而驅(qū)動(dòng)車輪分別與兩根半軸剛性連接，在兩根半軸之間裝有差速器。 差速器通常按其工作特性分為齒輪式差速器和防滑差速器兩大類。 齒輪式差速器：當(dāng)左右驅(qū)動(dòng)輪存在轉(zhuǎn)速差時(shí)，差速器分配給慢轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩大于快轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩。這種差速器轉(zhuǎn)矩均分特性能滿足汽車在良好路面上正常行駛。但當(dāng)汽車在壞路上行駛時(shí)，卻嚴(yán)重影響通過(guò)能力。 防滑差速器：防滑差速器的特點(diǎn)是，當(dāng)一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪在壞路上滑轉(zhuǎn)時(shí)，能使大部分甚至全部轉(zhuǎn)矩傳給在良好路面上的驅(qū)動(dòng)輪，以充分利用這一驅(qū)動(dòng)輪的附著力來(lái)產(chǎn)生足夠的驅(qū)動(dòng)力，使汽車順利起步或繼續(xù)行駛。2.3.4驅(qū)動(dòng)橋-半軸 半軸是差速器與驅(qū)動(dòng)輪之間傳遞扭矩的實(shí)心軸

25、，其內(nèi)端一般通過(guò)花鍵與半軸齒輪連接，外端與輪轂連接。 驅(qū)動(dòng)橋-橋殼驅(qū)動(dòng)橋殼是安裝主減速器、差速器、半軸、輪轂和懸架的基礎(chǔ)件，主要作用是支承并保護(hù)主減速器、差速器和半軸等。同時(shí)，它又是行駛系的 主要組成件之一。 2.4汽車傳動(dòng)軸的匹配設(shè)計(jì)計(jì)算流程圖圖3-5傳動(dòng)軸的匹配設(shè)計(jì)計(jì)算流程圖第3章 汽車傳動(dòng)軸的匹配設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程和結(jié)果3.1傳動(dòng)軸的扭矩設(shè)計(jì)：計(jì)算中所需的參數(shù)及其來(lái)源如下表所示：名稱代號(hào)參數(shù)值來(lái)源發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速nemax7000r/min設(shè)計(jì)任務(wù)書發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率Pemax73.6KW/6000設(shè)計(jì)任務(wù)書發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax133.3 N·m /4500設(shè)計(jì)任務(wù)書變速器一擋速比I1

26、3.583設(shè)計(jì)任務(wù)書變速器五檔速比I50.804設(shè)計(jì)任務(wù)書終速比I04.052設(shè)計(jì)任務(wù)書車輪滾動(dòng)半徑Rr0.303m設(shè)計(jì)任務(wù)書車輪靜態(tài)加載半徑Rs0.288m設(shè)計(jì)任務(wù)書輪胎附著系數(shù)0.8納鐵福增扭系數(shù)(最大附著扭矩起動(dòng))fs1.2納鐵福增扭系數(shù)（最大發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩啟動(dòng)）fc1.7納鐵福驅(qū)動(dòng)軸總成最小扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度TY2000 N·m納鐵福啟動(dòng)時(shí)的扭矩增量系數(shù)fc1.6納鐵福表格3-1設(shè)計(jì)所需參數(shù)1.）首先計(jì)算由發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩Temax傳遞來(lái)的最大變速扭矩TEgmax如下：手動(dòng)變速器：TEGmax=Temax×iG/Z （3-1）然后計(jì)算最大附著扭矩TAmax,TAmaxQF/2

27、15;RS××9.8×fs （3-2）比較TEGmax與TAmax的大小，取其中的較小值作為最大承受載荷TJmax,（由扭矩圖得的結(jié)論）在此基礎(chǔ)上計(jì)算應(yīng)用扭矩TAPP, TAPP=TJmax×fc （3-3）驅(qū)動(dòng)軸屈服扭矩應(yīng)大于或等于TAPP。式中iG從發(fā)動(dòng)機(jī)到驅(qū)動(dòng)軸的總傳動(dòng)比Z驅(qū)動(dòng)輪數(shù)QF前橋載荷車輪附著系數(shù)RS車輪靜態(tài)加載半徑fs汽車最大附著扭矩起動(dòng)時(shí)的增扭系數(shù)fc汽車最大發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩啟動(dòng)時(shí)的增扭系數(shù)。計(jì)算過(guò)程如下：TEGmax=Temax×iG/Z=133.3×3.583×4.052/2=967.6 N·mTA

28、maxQF/2×RS××9.8×fs=800/2×0.288×0.8×9.8×1.2=1083.8 N·m由于TEGmax< TAmax所以TJmax=TEgmaxTAPP=TJmax×fc=967.6×1.7=1644.92 N·m本車驅(qū)動(dòng)軸總成最小扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度TY為2000 N·m,大于TAPP，所以滿足要求。按試驗(yàn)數(shù)據(jù)最大轉(zhuǎn)矩2.）校核驅(qū)動(dòng)軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （N/mm2） （3-4）許用應(yīng)力，取539N/mm2高合金鋼（40Cr、40MnB等）、中頻淬火抗拉應(yīng)力

29、980 N/mm2，工程應(yīng)用中扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為抗拉應(yīng)力的0.50.6，取該系數(shù)為0.55，由此可取扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為539 N/mm2，參考GB 3077-88Tj傳動(dòng)系計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N·mm， N·m （3-5）Temax發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩N·mm；i1變速器一檔傳動(dòng)比i0主減速器傳動(dòng)比kd動(dòng)載系數(shù)傳動(dòng)效率差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，對(duì)于圓錐行星齒輪差速器可取0.6各參數(shù)取值如下：Temax133.3 N·mi13.583i04.052kd1=85計(jì)算過(guò)程如下：Tj=133.3×3.583×4.052×1×0.85×0.6987 N·m= （3-6）取安全系數(shù)1.5得' （3-7）