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1、傳動(dòng)軸扭矩的計(jì)算
一、 萬向節(jié)傳動(dòng)軸的斷面尺寸除應(yīng)滿足臨界轉(zhuǎn)速的要求外，還應(yīng)保證有足夠的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。傳動(dòng)軸的最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力τ(MPa)可按下式計(jì)算：
τ= Te maxiR1iF1kd/Wτ
式中Te max——發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，Nm；
iR1，iF1——變速器一檔傳動(dòng)比和主傳動(dòng)比；
kd——?jiǎng)虞d荷系數(shù)；
Wτ——抗扭截面模量；
如果傳動(dòng)軸為管軸，上式又可表達(dá)為
τ=16DT/π（D4-d4）
式中T——傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩，T=Te maxiR1iF1kd，Nmm；
D——傳動(dòng)軸管外徑尺寸，mm；
d——傳動(dòng)軸管內(nèi)徑尺寸，mm；
上式亦可用于計(jì)算萬向傳動(dòng)的實(shí)心軸，例如傳動(dòng)軸一端
2、的花鍵軸和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的半軸以及斷開式驅(qū)動(dòng)橋和de Dion橋的擺動(dòng)半軸，并取上式的d=0。對于花鍵軸D取花鍵的內(nèi)徑，且其許用應(yīng)力一般按安全系數(shù)為2～3確定。
二、根據(jù)傳動(dòng)軸的扭力需要計(jì)算軸的最小危險(xiǎn)截面直徑：如下下面舉例進(jìn)行計(jì)算說明：
某款車其參數(shù)為：
1、發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出功率為47KW；
2、發(fā)動(dòng)機(jī)傳輸最大輸出扭矩為85Nm（轉(zhuǎn)速5000～5300rpm）；
3、發(fā)動(dòng)機(jī)中置，各軸的萬向節(jié)間垂直距離為450mm；
4、空載前輪承受重量600 Kg，空載重心離地高度330mm；
5、發(fā)動(dòng)機(jī)的主減速比：
Ⅰ 1.570
Ⅱ 2.412
Ⅲ 3.301
Ⅳ 4.389
3、
Ⅴ 4.217
6、差速器減速比為4.05；
7、滿載前輪重量820Kg，滿載時(shí)重心離地高度為270mm；
8、傳動(dòng)軸初始安裝軸傾角8；
9、車輪半徑為0.29m；
按汽車驅(qū)動(dòng)輪打滑進(jìn)行扭力計(jì)算：
Tj=Tψmax/ (i∑ηγ)=G2Ψmaxrr/(i∑ηγ)
=0.58207.980.750.3/（0.960.96）
≈1000 Nm
三、 對于小型車而言，由于車體的自重較輕，因此抓地力相對較差，這里選取系數(shù)為0.75；另選取半軸至驅(qū)動(dòng)車輪之間的傳動(dòng)比和傳動(dòng)效率數(shù)值分別為0.96。
?? 按發(fā)動(dòng)機(jī)輸出進(jìn)行計(jì)算：如下為
Tj=εTe maxi∑ηγ=0.6854.3
4、894.050.96≈871Nm
考慮到當(dāng)車體為最高減速比時(shí)候，車體的速度是最低的，此時(shí)車體傳動(dòng)軸可以獲得最大的扭轉(zhuǎn)力矩。根據(jù)車體參數(shù)可以知道，發(fā)動(dòng)機(jī)在Ⅳ檔時(shí)可獲得最大的減速比。發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)效率此時(shí)選取0.96。
根據(jù)上述計(jì)算的結(jié)果，選取數(shù)值較小的扭矩值作為驅(qū)動(dòng)軸的最小扭矩。這里面之所以不選取較大的數(shù)值是考慮到了傳動(dòng)軸的輕量化的設(shè)計(jì)原則。另對于車體而言，需要保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)不受損壞和最大沖擊載荷時(shí)其他安全件不受到損壞，故傳動(dòng)軸需要選取較小的數(shù)值。
因 τ=16DT/π（D4-d4）
所以有：
D=[32T/(πκτmax)]-3 (單位：mm)
式中 D——傳動(dòng)軸外徑，此時(shí)為實(shí)心軸；
κ——安全系數(shù)，對于轎車而言選取安全系數(shù)為1.3～1.8；
τmax——傳動(dòng)軸的實(shí)際抗拉強(qiáng)度；
一般情況下傳動(dòng)軸需要承受一定范圍的彎曲疲勞應(yīng)力，因此選取了1.8倍的安全系數(shù)重新進(jìn)行計(jì)算：
D=[32871/(π1.8940)]-3=17.6mm
即選擇最小軸徑為17.6mm的軸作為最小安全截面積。
傳動(dòng)軸扭矩的計(jì)算
