车辆工程技术
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车辆技术
李春强1，陈宋兵2，罗　斌2
汽车空气净化器（1.长安蔚来新能源汽车科技有限公司，南京 211100;2.重庆长安新能源汽车科技有限公司，重庆401120）
摘　要：前置前驱轿车所选用的驱动轴通常采用球笼式万向节结构，其与整车的匹配设计是一个较复杂的设计分析过程。与整车动力的布置及性能参数，悬架的运动学机构及参数密切相关。现代汽车驱动轴的匹配设计，从舒适性、NVH、能耗等方面都对驱动轴的选型匹配提出了很多性能上的指标要求。本文就前置前驱轿车驱动轴的匹配设计做一个系统性阐述。关键词：功能结构；选型设计分析；材料选择；试验验证
0　引言
  驱动轴作为汽车传动系统中的重要零部件，关系到整个传动系统的动力传递，所以驱动轴传递扭矩的可靠性和耐久性设计显得尤为重要，这个也是必须满足的基本技术要求。随着汽车技术的发展和用户日益增长的需求，对驱动轴的性能设计也提出了很多技术指标，以逐步适应车辆的各种性能要求，提升车辆的品质感。
1　驱动轴的功能结构
  驱动轴是将不同轴线上转矩传递的传动装置，位于汽车传动系的末端，其功用是将转矩从差速器半轴齿轮传给驱动车轮，使车辆前进或倒退，同时还要吸收车轮转向和悬架跳动引起的角度和位移变化。汽车常用驱动轴的按布置型式分为一段式和两端式两种，结构及组成如图
1。
图1　驱动轴总成基本结构
  1—固定节；2—中间轴杆；3—移动节；4—轴承支座；5—深沟球轴承；6—长柄轴。
  注：关于固定节和滑移节的名称定义及分类，各专业生产厂家和主机厂的叫法并不统一，可以参考相关国家标准和行业标准。8万左右的新能源电动汽车
2　驱动轴选型设计分析
2.1　汽车驱动轴的扭矩选型设计相关参数  M emax ——发动机(电机)最大扭矩（Nm）  n emax —发动机(电机)最大转速（rpm）  σ—电机扭矩波动系数  i 1—变速器一档速比  i m —变速器最高档速比  i 0—主减速器速比
  N—驱动轴数量，通常N=2
  K—液力变矩器变距系数，K=0.5（K 0-1）+1[1]，K 0为最大变距系数，一般用于自动挡车型。
  G 1—驱动轴所在位置轴荷（N）  r k —轮胎滚动半径（m）  η—传动系统效率（%）
  φ—轮胎与地面的附着系数（在良好的沥青路面上取0.8）  Kt—驱动轴刚度（Nm/°）
  G′—驱动轴材料剪切弹性模量（Mpa）  Ip—驱动轴的极惯性矩，πd/32  L—驱动轴长度（mm）
  β—驱动轴移动节布置夹角（°）  d—驱动轴轴杆直径（mm）  n k —驱动轴临界转速（rpm）  f—驱动轴频率（Hz）
  —速度轴间角许用值（°/min）2.2　驱动轴的计算扭矩
  从发动机端计算：
      　（1）
  从驱动轴打滑计算：
        　（2）
  从电机端计算：
新红旗轿车
      　（3）
  一般情况下，手动挡车型驱动轴的计算扭矩取算式（1）和（2）两种情况的较小值进行计算，推荐的静扭强度安全系数大于2.5；自动挡车型直接按照式（1）计算，推荐的静扭强度安全系数大于1.5；
以电机为动力的纯电动汽车照式（3）计算，推荐的静扭强度安全系数大于3。也有的扭矩计算会引入振动系数和轴荷转移系数，这样的分析计算会更加准确。在有条件的情况下，可通过采集路普来分析计算驱动轴的强度；也可借助CAE 软件来分析驱动轴的强度。2.3　驱动轴的刚度计算
Kt=πG′Ip/180L
奥迪a4l新车报价2021款官方指导价  设计上为避免因左右驱动轴不等长带来的左右轴刚度差而引起的扭矩转向而使车辆跑偏问题，一般会将左右轴的刚度差控制在20%以内，常用的优化方案是调整轴杆直径，即通常会把较长的轴杆直径加粗一些。
2.4　驱动轴的频率计算  临界转速计算：五一高速免费吗?免费几天
n k =1.2×108×d/L 2
  频率计算：奇瑞瑞虎5
f=n k /60
  驱动轴的频率需要满足整车NVH 提出的具体值，一般匹配四缸汽油机两段式驱动轴要求1阶弯曲模态≥220Hz，轴承支架约束模态频率不低于480Hz；一段式驱动轴不低于270Hz；左右轴避频50Hz 以上。纯电动车可以参考此要求。若不能满足要求，常用的优化方案及优缺点如下：
  （1）增加轴杆直径，此方法会使刚度差变大，而且重量增加。  （2）在轴杆上增加吸振器，调控1阶弯曲模态引起的高速振动，可取得较好的降噪防振效果，也是最常用的调控手段；理论上吸振器的最佳安装位置在轴杆的中部，但实际上由于周围空间的限制，需要进行包络分析进行调整，推荐布置在1/3轴杆长度位置。
  （3）采用空轴杆，也可提高1阶弯曲模态，但会增加相应的零件制造成本。