浅析通过作图法校核两段式传动轴当量夹角.pdf

10.16638/ ki.1671-7988.2017.14.028 10.16638/ ki.1671-7988.2017.14.028 浅析通过作图法校核两段式传动轴当量夹角 李 君 （安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601） 摘 要：传动轴当量夹角的大小是影响传动轴工作性能的关键因素之一，传动轴当量夹角的设计优化是传动轴匹配 设计时要考虑的一个重要方面。 文章首先说明了传动轴校核的理论依据， 然后介绍了通过作图法校核轻卡中常用的 两段式传动轴当量夹角的具体方法和过程， 从而为评价传动轴当量夹角是否满足整车设计要求及传动轴优化提供依 据。 关键词：传动轴；当量夹角；作图法；校核 中图分类号：U462.1 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)14-83-03 A brief analysis of the equivalent Angle of the two - section transmission shafts by drawing method Li Jun ( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 ) Abstract: The size of the transmission shaft equivalent angle is one of the key factors that affect the performance of the transmission shaft. Design optimization of the transmission shaft equivalent angle is an important aspect to consider when designing the transmission shaft. This paper first explains the theoretical basis of the transmission shaft check. And then introduced by graphing method to check the light truck commonly used in the two- stage transmission shaft equivalent angle of the specific methods and processes. So as to evaluate the transmission shaft equivalent angle to meet the vehicle design requirements and transmission shaft optimization to provide the basis. Keywords: transmission shaft; equivalent angle; graphing method; check CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671- 7988 (2017)14- 83- 03 引言 传动轴是汽车传动系中传递动力的重要部件，它的作用 是与变速箱、驱动桥一起将发动机的动力传递给车轮，驱动 车轮转动，使汽车产生驱动力，并能适应因路面不平和车轮 上下跳动引起的传递距离和角度的变化。对于载货汽车，传 动轴长度1500mm 时一般采用两根或多根传动轴， 本文就是以轻卡中 常用的两段式传动轴为示例。 传动轴的当量夹角直接影响着传动轴的传动效率、振动 及噪声大小，当量夹角偏大，除了降低传动效率之外，还可 能造成传动轴异响、异常磨损、寿命变短等问题。每个轻卡 传动轴在设计匹配时均需校核计算并优化传动轴当量夹角， 作图法是校核传动轴当量夹角的一种常用方法。 1 传动轴当量夹角校核理论依据 轻卡中常用的传动轴为两段式传动轴，与变速器相连接 的传动轴称为中间传动轴，即输入轴；而直接与后桥总成相 作者简介：李君，作者简介：李君， （1990-） ，男，助理工程师。就职于安徽江淮汽车 集团股份有限公司轻型车研究所，主要从事汽车底盘业务方面的设 计工作。 李君：浅析通过作图法校核两段式传动轴当量夹角李君：浅析通过作图法校核两段式传动轴当量夹角 84 2017 年第 14 期2017 年第 14 期 连的传动轴则称为后桥传动轴，即输出轴。中间传动轴上装 有弹性支承元件中间轴承、弹性元件、托架，弹性支承元 件可以吸收振动，并允许传动轴相对车架运动。 传动轴万向节输入轴与输出轴之间有夹角时，输入轴和 输出轴之间具有角速度差，且随着角度的增大，角速度差越 大，由此产生的系统振动也越大。传动轴布置示意图如下： 图 1 对于两段式传动轴，传动轴当量夹角 式中为中间传动轴与发动机曲轴中心线的夹角， 为后桥传动轴与中间传动轴的夹角，为各后桥传动轴 与后桥凸缘中心线的夹角。传动轴连接有主动叉与被动叉， “、”号的确定主要依据主动叉的相位确定：两段式传 动轴之间有三处连接，通常以第一处主动叉为基准，定为 “+” ，若后面某处的主动叉相位与前一处主动叉相位相同， 则取“+” ，如相差 90，则取“- ” 。 在传动轴布置时，应按以下原则来布置： （1）在满载和空载工况下， 应尽量小，不大于 3， 传动轴相位按照+- 或者+- +进行布置，可以获得较小的当量 夹角； （2） 在满载工况下， 单个传动轴万向节布置角度不允许 大于 4； （3）在满载和空载工况下，应保持 1尽量小，2、3 尽量相等或者接近。 2 传动轴结构及主要参数 传动轴主要布置方式及尺寸参数如下： 图 2 3 传动轴当量夹角校核过程及方法 3.1 确定变速器连接法兰中心 图 3 如图 3 所示，在车架主视图上作图，首先根据发动机总 布置或发动机悬置来确定发动机定位点 A，再根据变速器总 成的外形尺寸来确定变速器总成上与传动轴相连接的法兰中 心点 B。 3.2 确定中间传动轴托架中心 如下图所示，根据安装传动轴托架的车架横梁（通常是 第四横梁）外形尺寸及其与车架的装配关系，作出传动轴吊 挂安装中心 H 点及传动轴托架与后桥传动轴连接中心 E 点， 并结合传动轴吊挂和传动轴托架来确定中间传动轴托架中心 C 点。确定中间传动轴托架中心 C 点之后，按照中间传动轴 前端尺寸延长变速器中心线得到中间传动轴前端万向节中心 D 点，连接 D、C 两点。 图 4 测得中间传动轴的倾角为 3， 与发动机仰角相同， 即 1 为 0。 3.3 确定中间传动轴与后桥传动轴连接法兰的中心 如下图所示，根据传动轴尺寸，连续延长 DC 线可分别 确定中间传动轴与后桥传动轴连接法兰的中心E 点及后桥传 动轴前端万向节中心 F 点。 图 5 4 确定后桥中心 表 1 确定后桥中心是整个作图法校核传动轴当量夹角过程中 汽车实用技术汽车实用技术 85 2017 年第 14 期2017 年第 14 期 最关键、也是最复杂的一步，核心是计算出不同弧度对应的 板簧弦长，通过作图画出后桥中心的运动轨迹，从而得出后 桥传动轴角度的变化。 根据后桥、后悬架及板簧相关参数计算出空载、满载和 超载三种工况下的吊耳距及偏移量： 其中： 3=H2+S2+1 d=（L1- S1）1- 8（H2- r）（H2+2r）/（L1- S1） 2/3+S 1 先以后板簧支架安装中心（即后悬架后板簧吊耳中心 P 点）为圆心、后板簧吊耳板长为半径作圆，后板簧后卷耳的 运动轨迹就在这个圆上； 再以后悬架前板簧卷耳中心 O 为圆 心、以计算出的空载状态下的吊耳中心距为半径作圆，与后 板簧后卷耳的运动轨迹交点 I 即为空载状态下后板簧卷耳中 心的位置，连接 OI，即为空载状态下后悬架板簧的位置。 图 6 作 OI 的中垂线，长度为计算出的偏移量，线段端点即 为后桥中心 Q；再以后桥中心 Q 为起点作垂线，长度为后桥 凸缘中心距，并以后桥中心 Q 为旋转中心向上旋转，旋转角 度为后桥仰角； 最后以旋转后的线段端点为起点向下作垂线， 长度为后桥凸缘中心下偏距，即得到后桥凸缘中心 R，也就 是后桥传动轴后端连接法兰的中心。 图 7 根据后桥传动轴后端尺寸以后桥凸缘中心R为起点作垂 线，得到后桥传动轴后端万向节中心 J 点，连接 F、J 两点， 即得到空载状态下的后桥传动轴位置。由此得到空载工况下 1=4.17，3=4.62。 图 8 按相同方法可得到满载和超载工况下的 和： 在满载工况下，2=2.64，3=3.12； 在超载工况下，2=1.8，3=2.27。 图 9 由此可得： 表 2 5 结论 该车在满载工况下，1、2和 3均小于 4；在空载、 满载和超载三种工况下， 该传动轴 1=0， 2和 1比较接近， 当量夹角 均远小于 3。