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傳動(dòng)軸的扭矩選擇問題

知道發(fā)動(dòng)機(jī)、變矩器、變速器、分動(dòng)器的參數(shù)、及整車軸荷，需要計(jì)算傳動(dòng)軸的扭矩，麻煩高手告訴我計(jì)算方法: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-07-04

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傳動(dòng)軸扭矩的計(jì)算萬向節(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 max·iR1·iF1·kd/Wτ 式中Te max--發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，N·m; iR1，iF1--變速器一檔傳動(dòng)比和主傳動(dòng)比; kd--動(dòng)載荷系數(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 max·iR1·iF1·kd，N·mm; 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(duì)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。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85N·m(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 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)=G2·Ψmax·rr/(i∑·ηγ) =0.5×820×7.98×0.75×0.3/(0.96×0.96) ≈1000 N·m 對(duì)于小型車而言，由于車體的自重較輕，因此抓地力相對(duì)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 max·i∑·ηγ=0.6×85×4.389×4.05×0.96≈871N·m 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(duì)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=[32·T/(π·κ·τmax)]-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(duì)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=[32×871/(π×1.8×940)]-3=17.6mm 即選擇最小軸徑為17.6mm的軸作為最小安全截面積。: 回答者：網(wǎng)友

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