车辆工程技术
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机械电子
0　概述
  在汽车行驶过程中，传动轴高速运转，任何外部激励都有可能引起传动轴的振动和噪声，进而影响整车的NVH。NVH 性能指标是消费者直观感知项目之一，控制好NVH 性能的传动轴，提升驾乘舒适性，由此可见传动轴设计和研究非常重要。
1　传动轴工作原理及设计要求
1.1　传动轴工作原理
  在汽车行业中把连接变速器和驱动桥的万向传动装置简称传动轴。汽车传动轴总成一般由万向节、中间支撑、滑动花键、轴管及其两端的花键和万向节叉组成，常见结构示意图如图1所示。汽车传动轴总成主要用于车辆行驶过程中，在相对位置不断改变的两个零部件间传递扭矩和旋转运动，其本身的长度和万向夹角在一定范围内不断
变化。
图1
1.2　传动轴设计要求
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  （1）保证所连接的两根轴相对位置在预计范围内变动时，能可靠地传递动力。（2）传动轴设计应能满足所要传递的扭矩与转速，保证所连接两轴尽可能等速运转。（3）传动轴的长度和夹角及它们的变化范围，由汽车总布置设计决定。设计时应保证在传动轴长度处在最大值时，花键套与花键轴有足够的配合长度，而在长度处于最小时，两者不顶死。传动轴夹角大小会影响万向节十字轴和滚动轴承的
寿命、万向传动效率和十字轴的不均匀性。由于万向节夹角而产生的附加载荷、振动和噪声应在允许范围内。（4）传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等。
2　传动轴设计
  （1）传动轴扭矩的选用，根据整车提供发动机的最高转速、最大扭矩和变速箱提供的一档速比、后轴负荷车轮附着力，通过理论公式计算得出。
嘉誉mpv汽车万向节  （2）传动轴长度的确定。1）多根传动轴传动时各传动轴长度的确定。多根传动轴传动设计原则，与驱动桥分动器相连的传动轴为长度可变化的伸缩传动轴，其余传动轴为中间传动轴。中间传动轴与变速器输出轴或中间传递轴之间夹角不能大于3°；伸缩传动轴两端的夹角，满载状态时不能大于5°，特殊情况最大不能大于8°。设计过程中，在传动轴最高转速小于0.7倍传动临界转速前提下，尽可能选用较长的伸缩传动轴，以减小伸缩传动轴夹角。2）单根传动轴传动时各传动轴长度的确定。当变速器输出轴法兰面到驱动轴法兰面的距离≤2170mm，就可以用单根传动轴传动，此时传动轴的最小长度为30～50mm。3）伸缩传动轴长度校核。汽车在形式过程中会产生上下调动及前后移动，因此连接驱动桥的传动轴长度必须是可变的，可借助分析软件进行校核。4）传动轴当量夹角的计算。根据理论公
式计算得出传动轴当量夹角值，应≤3°，才能避免传动轴系统的振动。  （3）传动轴的临界转速。1）因传动轴为高速旋转件，任何质量的偏移都会导致剧烈振动，所以传动轴在组装完成后都要进行动平
衡。当传动轴的工作转速接近于其弯曲固有频率，即出现共振现象，传动轴最大输入转速，可由发动机的最高转速及变速箱的速比计算得出，及由整车的设计转速反推出，取两者中的较大者。若该单传动轴的临界转速不能满足设计要求，可通过使用双节传动轴，在轴管满足设计扭矩的前提下将轴管壁厚减薄，以使用传动轴的临界转速满足使用要求。2）传动轴轴管主要用来传递扭矩，高速旋转的传动轴要求轴管质量分布均匀，易于动平衡，一般采用20号低碳钢卷制的电焊钢管，随着金属材料的发展，目前已有强度更高的电焊钢管可使用。传动轴轴管的断面尺寸除保证有足够的临街转速外，还应保证扭转强度，扭转强度可根据理论公式计算得出。
3　传动轴总成技术要求
  （1）传动轴总成必须通过动平衡，许用不平衡量不应低于GB/T9239-1988中规定的G40平衡品质等级要求。
  （2）在传动轴轴管上任意一点测量的最大调动应在0.30～0.80mm 以内，上限适合于转速高、长度大的传动轴。
  （3）传动轴两端万向节叉的轴承孔中心线应位于同一平面，允许的偏差不大于1°。
  （4）万向节设计最大转角不得大于设计转角。
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五菱之光6376e  （5）检查轴管与焊接叉、花键轴焊接缝的焊接强度时，检测扭矩不应小于传动轴总成的屈服极限。
  （6）汽车传动轴一般零件都是45号钢材，外花键的零件为40Cr，传动轴轴管材质为440QZ、480QZ。
4　传动轴校核与验证
  （1）校核要求，传动轴各极限工况下夹角，即内外球笼最大工作摆角，固定节为45°，移动节位3°，左右驱动轴半载设计下，左右轴移动夹角均小于5°，左右移动角度差不大于2°，将万向节夹角引起的附加载荷、振动及噪声控制在理想范围，检查传动轴移动节的伸缩量，保证各工况下无脱开或顶死现象。
  （2）校核输入内容包含汽车在各种姿态下的车轮轮心及制动器总成位置坐标、外球笼中心点之制动器总成配合端面的距离、差速器中心点坐标，内球笼中心至差速器配合端面的距离和需进行运动校核的周边数模。
  （3）按整车安装姿态进行传动轴总体布置，实施校核并评级结果。
  （4）根据传动轴设计时识别的试验项目清单，策划和实施试验验证并评价结果。
5　结束语
  传动轴设计和开发，不仅是产品开发工程师的工作和任务，需邀请工艺、试验工程师同步参与，运用SE 设计开发理念，提升设计开发水平和质量。
参考文献：
[1]王望予.汽车设计[M].机械工业出版社,2004.[2]余志生.汽车理论[M].机械工业出版社,2009.
浅谈传动轴设计和研究
袁学帅，郭鹏飞
（长城汽车股份有限公司技术中心，河北 保定 071000）
摘　要：传动轴是汽车传动系统中重要的组成部分，也是影响整车NVH 特性的部件之一，对其振动噪声的分析研究尤显突出。本文主要讲述传动轴工作原理、设计要求、总成技术要求、校核等方面进行总结和归纳。关键词：汽车；传动轴；设计