纯电动汽车传动轴扭转疲劳寿命计算方法
传动轴设计计算
编号： 传动轴设计计算书 编制：日期： 校对：日期： 审核：日期： 批准：日期： 一．计算目的 我们初步选定了传动轴，轴径选取Φ27（详见《传动轴设计方案书》），动力端选用球 面滚轮万向节，车轮端选用球笼万向节。左、右前轮分别由1根等速万向节传动轴驱动。通 过计算，校核选型是否合适。 二．计算方法 本车传动轴设计不是传统载货车上从变速器到后驱动桥之间长轴传动设计，而是半轴传动设计。而且传动轴材料采用高级优质合金钢，且热处理工艺性好，使传动轴的静强度和疲劳强 度大为提高，因此计算中许用应力按照半轴设计采用含铬合金钢，如40Cr、42CrMo、40MnB, 其扭转屈服极限可达到784N/mm2左右，轴端花键挤压应力可达到196N/mm2。 传动轴校核计算流程： 1.1轴管直径的校核 校核： 两端自由支撑、壁厚均匀的等截面传动轴的临界转速
2 2 28 1.2x10 n e l d D +=(r/min) 式中L 传动轴长，取两万向节之中心距：mm D 为传动轴轴管外直径：mm d 为传动轴轴管内直径：mm 各参数取值如下：D ＝φ27mm ，d ＝0mm 取安全系数K=n e /n max ，其中n max 为最高车速时的传动轴转速， 取安全系数K ＝n e /n max =1.2～2.0。 实际上传动轴的最大转速n max ＝n c /（i g ×i 0），r/min 其中：n c －发动机的额定最大转速，r/min ； i g －变速器传动比； i 0－主减速器传动比。 1.2轴管的扭转应力的校核 校核扭转应力： τ＝ ][164 4τπ≤) -(d D DT J （N/mm 2） ][τ……许用应力，取][τ＝539N/mm 2[高合金钢（40Cr 、40MnB 等）、中频淬火抗 拉应力≥980N/mm 2，工程应用中扭转应力为抗拉应力的0.5～0.6，取该系数为0.55，由此可取扭转应力为539N/mm 2，参考GB3077-88] 式中： T j ……传动系计算转矩，N ·mm ，2/k i i T T d g0g1x ema j η=N ·m T emax －发动机最大转矩N ·mm ； i g1－变速器一档传动比或倒档传动比； i g0－主减速器传动比 k d －动载系数 η-传动效率
《汽车运用工程》计算复习题
《汽车运用工程》计算复习题 第二章 汽车动力性 1、某汽车总质量m=4500kg ，C D =0.75，A=4.5m 2 ，旋转质量换算系数 2 21g i δδδ+=(δ1=0.030,δ2=0.036),坡角α=4°，f=0.010,传动系机械效率ηT =0.85, 传 动系速比1.3=g i ,4.20=i ，轮胎半径m r 36.0=，加速度dt du =0.3m/s 2 ,u a =30km/h,求此时 克服道路阻力所需发动机输出功率。（g=10m/s 2 ） 提示：)3600761403600sin 3600cos (13 t u a a D a a t e d d mu Au C Gu Gfu p δααη+++= 2、某发动机前置轿车的轴距L=3m,质心高度hg=0.5m,汽车的总质量为m=1500kg,静止不动时前轴负荷为汽车总重的65％，后轴负荷为汽车总重的35％，如果汽车以du/dt=4m/s 2 的加速度加速,试计算汽车前后轴动载荷。 提示：静态法向反力： 2 10z l F G L = 1 20z l F G L = N 惯性力引起的法向反力：1z d h dv F m L dt =- 21z d z d F F =- 前轴的动载荷：F f =F z1d +F z10 后轴的动载荷：F r =F z2d +F z10 3、已知车速Va ＝25km/h ，道路坡度i ＝0.15，汽车总重Ga ＝40000N ，车轮动力半径 d r =0.36m ，传动效率t η＝0.8，滚动阻力系数f ＝0.015，空气阻力系数D C ＝0.7，汽车迎 风面积A ＝4m 2 汽油机0i i g ＝18。求发动机的输出扭矩Me 。 提示：2 cos sin 21.15e t g a D d M i i dv C Av mgf mg m r dt ηααδ=+++
传动轴设计计算
传动轴设计计算标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
编号： 传动轴设计计算书 编制：日期： 校对：日期： 审核：日期： 批准：日期： 一．计算目的 我们初步选定了传动轴，轴径选取Φ27（详见《传动轴设计方案书》），动力端选用球面滚轮万向节，车轮端选用球笼万向节。左、右前轮分别由1根等速万向节传动轴驱动。通过计算，校核选型是否合适。 二．计算方法 本车传动轴设计不是传统载货车上从变速器到后驱动桥之间长轴传动设计，而是半轴传动设计。而且传动轴材料采用高级优质合金钢，且热处理工艺性好，使传动轴的静强度和疲劳强度大为提高，因此计算中许用应力按照半轴设计采用含铬合金钢，如40Cr、 42CrMo、40MnB,其扭转屈服极限可达到784 N/mm2左右，轴端花键挤压应力可达到196 N/mm2。 传动轴校核计算流程：
轴管直径的校核 校核： 两端自由支撑、壁厚均匀的等截面传动轴的临界转速 22 2 8 1.2x10 n e l d D+ = (r/min) 式中L传动轴长，取两万向节之中心距：mm D为传动轴轴管外直径：mm d为传动轴轴管内直径：mm 各参数取值如下：D＝φ27mm，d＝0mm 取安全系数K=n e /n max ，其中n max 为最高车速时的传动轴转速， 取安全系数K＝n e /n max =～。 实际上传动轴的最大转速n max ＝n c /（i g ×i ），r/min 其中：n c －发动机的额定最大转速，r/min； i g －变速器传动比；
i 0－主减速器传动比。 轴管的扭转应力的校核 校核扭转应力： τ＝ ] [1644τπ≤) -(d D DT J （N/mm 2） ][τ……许用应力，取][τ＝539N/mm 2[高合金钢（40Cr 、40MnB 等）、中频淬火抗 拉应力≥980 N/mm 2，工程应用中扭转应力为抗拉应力的～，取该系数为，由此可取扭转应力为539 N/mm 2，参考GB 3077-88] 式中： Tj ……传动系计算转矩，N ·mm ，2/k i i T T d g0g1x ema j η= N ·m T emax －发动机最大转矩N ·mm ； i g1－变速器一档传动比或倒档传动比； i g0－主减速器传动比 k d －动载系数 η-传动效率 传动轴花键齿侧挤压应力的校核 传动轴花键齿侧挤压应力的校核 ][)2 )(4(2121j j ZL D D D D T σσ≤-+= （N/mm 2 ）
疲劳分析方法
疲劳寿命分析方法 摘要：本文简单介绍了在结构件疲劳寿命分析方法方面国内外的发展状况,重点讲解了结构件寿命疲劳分析方法中的名义应力法、局部应力应变法、应力应变场强度法四大方法的估算原理。 疲劳是一个既古老又年轻的研究分支，自Wohler将疲劳纳入科学研究的范畴至今，疲劳研究仍有方兴未艾之势，材料疲劳的真正机理与对其的科学描述尚未得到很好的解决。疲劳寿命分析方法是疲分研究的主要内容之一，从疲劳研究史可以看到疲劳寿命分析方法的研究伴随着整个历史。 金属疲劳的最初研究是一位德国矿业工程帅风W.A.J.A1bert在1829年前后完成的。他对用铁制作的矿山升降机链条进行了反复加载试验，以校验其可靠性。1843年，英国铁路工程师W.J.M.Rankine对疲劳断裂的不同特征有了认识，并注意到机器部件存在应力集中的危险性。1852年-1869年期间，Wohler对疲劳破坏进行了系统的研究。他发现由钢制作的车轴在循环载荷作用下，其强度人大低于它们的静载强度，提出利用S-N 曲线来描述疲劳行为的方法，并是提出了疲劳“耐久极限”这个概念。1874年，德国工程师H.Gerber开始研究疲劳设计方法，提出了考虑平均应力影响的疲劳寿命计算方法。Goodman讨论了类似的问题。1910年，O.H.Basquin提出了描述金属S-N曲线的经验规律，指出：应力对疲劳循环数的双对数图在很大的应力范围内表现为线性关系。Bairstow通过多级循环试验和测量滞后回线，给出了有关形变滞后的研究结果，并指出形变滞后与疲劳破坏的关系。1929年B.P.Haigh研究缺口敏感性。1937年H.Neuber指出缺口根部区域内的平均应力比峰值应力更能代表受载的严重程度。1945年M.A.Miner 在J.V.Palmgren工作的基础上提出疲劳线性累积损伤理论。L.F.Coffin和S.S.Manson各自独立提出了塑性应变幅和疲劳寿命之间的经验关系，即Coffin—Manson公式，随后形成了局部应力应变法。 中国在疲劳寿命的分析方面起步比较晚，但也取得了一些成果。浙江大学的彭禹，郝志勇针对运动机构部件多轴疲劳载荷历程提取以及在真实工作环境下的疲劳寿命等问题，以发动机曲轴部件为例，提出了一种以有限元方法，动力学仿真分析以及疲劳分
《汽车运用工程》期末备考资料
《汽车运用工程》复习提纲 汽车理论考试只探到考试题型：名词解释6个，共18分，填空题22分，论述题5道，共40分，计算题3道。。没有选择题。。就这些了，老师说题目比较多，所以好好复 习吧。 补充填空题： 1、汽车燃料经济性是在保证汽车动力性的基础上，以尽可能少的燃料消耗完成单位运输工作量的能力。 2、燃油经济性的计算方法：Qs=100gGt/VaY（p60） 3、汽车燃料经济性的评价指标：为了评价汽车的燃料经济性，通常用一定工况下汽车行驶百公里的燃料消耗量（L/100km）或单位运输工作量所消耗的燃料量（L/100t·km）作为评价指标。 4、汽车的制动性主要的评价指标有：制动效能、制动效能的恒定性、制动时汽车的方向稳定性。 5、汽车的稳态响应可分为：中性转向、不足转向、过度转向三类。 6、汽车的公害包括：汽车排气对大气的污染（排放公害）；噪声对环境的危害（噪声公害）；汽车电气设备对无线电通讯及电视广播等信号的电波干扰（电波公害）；制动蹄片、离合器摩擦片、轮胎的磨损物和车轮扬起的粉尘对环境的危害（粉尘公害）等 7、汽车排气中的有害成分包括：CO、HC、NOx 、SO2、铅化合物、炭烟、油雾等。 8、间隙失效主要有：顶起失效、触头失效或拖尾失效。 9、汽车通过性的几何参数有：最小离地间隙、接近角、离去角、纵向通过角、最小转弯直径和转弯通道圆。 10、接近角y1和离去角y2是指自车身前、后车轮引切线时，切线与路面之间的夹角。 纵向通过角y3是指在汽车空载、静止时，在汽车侧视图上通过前、后车轮外缘做切线交于车体下部较低部位所形成的最小锐角。 11、汽车的走合期：新车或大修竣工的汽车在投入使用的初期称为汽车走合期，是汽车运行初期改善零件摩擦表面的几何形状和表面层物理机械性能的过程。 12、汽车在走合期的特点：①零件表面摩擦剧烈，磨损速度快。②润滑油变质快③行驶故障多。 13、汽车走合期采取的技术措施：减载、限速、正确驾驶、选择优质燃料和润滑油、加强维护。 14、发动机低温起动困难的原因有：曲轴旋转阻力矩大、燃料蒸发性差、蓄电池工作能力
汽车运用工程各类题型模拟题及详细答案之四
汽车运用工程各类题型模拟题及详细答案之四 二、写出表达式、画图说明、计算（选择其中4道题，计２０分） １ 写出结构使用参数的汽车行驶方程式（注意符号及说明） 汽车行驶方程式的普遍形式为 即: 式中： －驱动力； －滚动阻力； －空气阻力； －坡道阻力； －加速阻力； －发动机输出转矩； －主 减速器传动比；－变速器档传动比； －传动系机械效 率；－汽车总质量； －重力加速度； －滚动阻力系数；－坡度角；－空气阻力 系数；－汽车迎风面积；－汽车车速；－旋转质量换算系数；－加速度。 [返回二] 2 画图并说明地面制动力、制动器制动力、附着力三者 关系 j i w f t F F F F F +++=dt du m g m u A C f g m r i i T a D d t k tq ? ?+??+??+???=???δααηsin 15.21cos 2 0t F f F w F i F j F tq T 0 i k i k t ηm g f αD C A a u δdt du ? F ? F F xb =max μ xb C N 踏板力，f b F F >>
①当踏板力较小时，制动器间隙尚未消除，所以制动器制动力,若忽略其它阻力，地面 制动力 ，当 （ 为地面附着力）， ；②当 时 ， 且地面制动力 达到最大值 ,即 ；③当 时, , 随着 的增加不再增加。[返回二] 3 简述图解计算等速燃料消耗量的步骤 已知( ,,),1,2,……,,以及汽车的有关结构参数和道路条件( 和)，求作出 等速油耗曲线。根据给定的各个转速 和不同功率下的比油耗 值,采用拟合的方 法求得拟合公式 。 1) 由公式 计算找出 和 对应的点( ,),(,),......,(,)。 2) 分别求出汽车在水平道路上克服滚动阻力和空气阻力消耗功率 和 。 3) 求出发动机为克服此阻力消耗功率 。 4) 由 和对应的 ,从 计算 。 5) 计算出对应的百公里油耗 为 =μF 0 ＝xb F ? F F xb ≤? F μ F F xb =? F F xb =max μ F F xb =xb F max xb F ? F F xb =max ? μF F >?F F xb =xb F μ F ei n i P ei g =i n r f i ) (a S u f Q =e n e g ) ,(2e e n P f g =0 377 .0i i r n u k e a =a u e n 1n 1a u 2n 2a u m n am u r P w P 360015.2136003 ?= =a D a w w Au C u F P αcos 36003600r a a r r Gf u u F P == e P e n e P ) ,(2e e n P f g =e g S Q γ a e e S u g P Q 02.1=
关于汽车传动轴总成扭转疲劳特性测试的试验研究与应用_图文_百(精)
上海:2007年10月中国内燃机学会第七届学术年会论文集 关于汽车传动轴总成扭转疲劳特性测试的试验研究与应用 王明辉 (东风本田发动机有限公司,广东省广州市,510700 擒要:零部件疲劳性能测试是进行开发设计和质量控制的重要依据,本文以疲劳试验为基础,统计学理论为手段,介绍获得疲劳特性曲线及确定疲劳极限的基本方法及试验结果的应用,讨论传动轴疲劳特性。 关键词:汽车传动轴、扭转疲劳、试验研究与应用、S—N曲线、疲劳极限 随着社会的发展和汽车行业竞争的日趋激烈.车型及零部件的更新不断加快。缩短研发周期.提高产品竞争力成为各个汽车公司的当务之急。 汽车传动轴作为重要的传动部件。如何精确快速的确定其疲劳寿命,是传动设计人员十分关注的问题。由于传动轴高周疲劳失效的离散性很大,使得理论计算往往和实际寿命相差较远。但是可以运用统计学理论。在试验台架上快速、精确的获得疲劳寿命数据。研究传动轴总成在扭转疲劳试验台架上获取S—N曲线的试验方法。不仅可以为特定存活率下传动轴的疲劳特性计算提供依据,而且对于产品开发和生产质量控制都有积极指导作用。试验研究的范围,以导致传动轴失效的主要因素——扭转力矩为首选目标。 1试验简介 1.1试验原理 按照某种循环方式。施加绕其纵轴方向的力偶进行。直至传动轴最薄弱的零件疲劳破坏。 1.2设备简介
试验设备扭转疲劳专用试验机.能够实现扭矩正弦波、方波、角波以及组合波形的设定,可选角度或扭矩的控制模式。试验机有两个传动轴连接端,一个固定端一个驱动端,分别连接传动轴总成的外接头(接轮毂和内接头(接变速箱输出端,保证传动轴轴线位于试验机驱动轴的轴线之上。 1.3疲劳试验的分类 疲劳试验按试验对象可以分为材料疲劳试验和结构疲劳试验,传动轴总成试验是利用全尺寸零部件进行疲劳试验.属于典型的结构疲劳试验。按失效循环数可以分为高周疲劳试验和低周疲劳试验.传动轴实车失效的方式遵循高周疲劳的特点。按试验的目的可以分为:性能测试疲劳试验、验证疲劳试验、影响系数疲劳试验、对比疲劳试验等。本扭转疲劳试验是测定零部件的疲劳极限、S—N曲线等性能参量,属于性能测试疲劳试验。 2试验控制条件 2.1试件安装 保证传动轴中线与与设备的扭矩中心同轴。 2.2力循环 施加扭矩类型和大小并没有统一的标准。主要是根据传动轴总成类型和设计要求制定。本试验采用非对称正弦循环加载.交变扭矩的最大试验扭矩(Mmax取规定的额定负荷,最小试验扭矩Mmin取额定负荷的30%,交变扭矩的幅值为 Ma=(Mmax—MJ玎而J/2。 按正弦曲线变化的等幅循环力是最简单的循环力,它具有循环力最基本的特征,材料的基本疲劳性能数据多是在这种力下测得的。循环力下力一时间函数的最小单元称为力循环.一个力循环所需的时间称为周期,用T表示,下图为力循环的示意图。 作者简介:王明辉(1977一,男,本科,研究方向:传动轴疲劳寿命。 E- mail:wangminghui7708@163.corn 书面交流论文
疲劳分析流程 fatigue
摘要：疲劳破坏是结构的主要失效形式，疲劳失效研究在结构安全分析中扮演着举足轻重的角色。因此结构的疲劳强度和疲劳寿命是其强度和可靠性研究的主要内容之一。机车车辆结构的疲劳设计必须服从一定的疲劳机理,并在系统结构的可靠性安全设计中考虑复合的疲劳设计技术的应用。国内的机车车辆主要结构部件的疲劳寿命评估和分析采用复合的疲劳设计技术，国外从疲劳寿命的理论计算和疲劳试验两个方面在疲劳研究和应用领域有很多新发展的理论方法和技术手段。不论国内国外，一批人几十年如一日致力于疲劳的研究，对疲劳问题研究贡献颇多。 关键词：疲劳 UIC标准疲劳载荷 IIW标准 S-N曲线机车车辆 一、国内外轨道车辆的疲劳研究现状 6月30日15时，备受关注的京沪高铁正式开通运营。作为新中国成立以来一次建设里程最长、投资最大、标准最高的高速铁路，京沪高铁贯通“三市四省”，串起京沪“经济走廊”。京沪高铁的开通，不仅乘客可以享受到便捷与实惠，沿线城市也需面对高铁带来的机遇和挑战。在享受这些待遇的同时，专家指出，各省市要想从中分得一杯羹，配套设施建设以及机车车辆的安全性绝对不容忽略。根据机车车辆的现代设计方法，对结构在要求做到尽可能轻量化的同时，也要求具备高度可靠性和足够的安全性。这两者之间常常出现矛盾，因此，如何准确研究其关键结构部件在运行中的使用寿命以及如何进行结构的抗疲劳设计是结构强度寿命预测领域研究中的前沿课题。 在随机动载作用下的结构疲劳设计更是成为当前机车车辆结构疲劳设计的研究重点，而如何预测关键结构和部件的疲劳寿命又是未来机车车辆结构疲劳设计的重要发展方向之一。机车车辆承受的外部载荷大部分是随时间而变化的循环随机载荷。在这种随机动载荷的作用下，机车车辆的许多构件都产生动态应力，引起疲劳损伤，而损伤累积后的结构破坏的形式经常是疲劳裂纹的萌生和最终结构的断裂破坏。随着国内铁路运行速度的不断提高，一些关键结构部件，如转向架的构架、牵引拉杆等都出现了一些断裂事故。因此，机车车辆的结构疲劳设计已经逐渐成为机车车辆新产品开发前期的必要过程之一，而通过有效的计算方法预测结构的疲劳寿命是结构设计的重要目标。 1.1国外 早在十九世纪后期德国工程师Wohler系统论述了疲劳寿命和循环应力的关系并提出了S-N 曲线和疲劳极限的概念以来，国内外疲劳领域的研究已经产生了大量新的研究方法和研究成果。 结构疲劳设计中主要有两方面的问题：一是用一定材料制成的构件的疲劳寿命曲线；二是结构件的工作应力谱，也就是载荷谱。载荷谱包括外部的载荷及动态特性对结构的影响。根据疲劳寿命曲线和工作应力谱的关系，有3种设计概念：静态设计(仅考虑静强度)；工作应力须低于疲劳寿命曲线的疲劳耐久限设计；根据工作强度设计，即运用实际使用条件下的载荷谱。实际载荷因为受到车辆等诸多因素的影响而有相当大的离散性，它严重地影响了载荷谱的最大应力幅值、分布函数及全部循环数。为了对疲劳寿命进行准确的评价，必须知道设计谱的存在概率，并且考虑实际载荷离散性，才可以确定结构可靠的疲劳寿命。 20世纪60年代，世界上第一条高速铁路建成，自那时起，一些国外高速铁路发达国家已经深入研究机车车辆结构轻量化带来的关键结构部件的疲劳强度和疲劳寿命预测问题。其中，包括日本对车轴和焊接构架疲劳问题的研究；法国和德国采用试验台仿真和实际线路相结合的技术开发出试验用的机车车辆疲劳分析方法；英国和美国对转向架累计损伤疲劳方面的研究等等。在这些研究中提出了大量有效的疲劳寿命的预测研究方法。 1.2、国内 1.2.1国内疲劳研究现状与方法 国内铁路相关的科研院所对结构的疲劳寿命也展开了大量的研究和分析，并且得到了很多研
考研汽车理论模拟题8
汽车运用工程I（汽车理论）试题8 （参考答案） 交通学院交通类专业 一、概念解释（选其中8题，计20分） 1 附着力与附着系数 2 汽车动力性及评价指标 3 汽车操纵稳定性 4 汽车制动跑偏 5 汽车平顺性及评价指标 6 同步附着系数 7 地面制动力 8 汽车制动效能恒定性 9 汽车通过性几何参数 10 迟滞损失 11 列出你所知道的汽车使用性能 12 弹性轮胎的侧偏特性 13 汽车驱动力 14 侧偏力 15 功率平衡图 二、写出表达式或画图或计算，并简单予以说明（选择4道题，计20分） 1 写出带结构、使用参数的汽车功率平衡方程式（注意符号及说明）。 2 写出带结构、使用参数的汽车燃料消耗方程式（注意符号及说明）。 3 画出制动减速度与制动时间关系曲线，并说明制动过程四阶段。
4 画出前轮驱动汽车加速上坡时的整车受力分析图。 5 有几种计算汽车最高车速的方法？并绘图说明。 6 列出各种可以绘制I 曲线的方程及方程组。 三、叙述题（选择其中4道题，计20分） 1 用表格的形式列出计算汽车动力因数的步骤，并说明在计算汽车动力性的用途。 2 叙述制作汽车驱动力图的步骤。 3 试用驱动力－行驶阻力平衡图分析汽车的最大加速度max )/(dt du 。 4 制动器制动力、地面制动力和地面附着力三者之间有什么联系和区别？ 5 车轮滑动率与纵向附着系数间有什么联系？ 6_ 列出其叙述汽车在不同路面上制动时最大减速度值及其平均值。 7 列出其叙述汽车在不同路面上制动时最大减速度值及其平均值。 8 有几种方式可以判断或者表示汽车的稳态转向特性？请简单叙述之。 9 道路阻力系数ψ以及它在不同条件下的表达式。 10 描述刚性车轮在侧向力作用下运动方向的变化特点。 四、分析题（选择其中4道题，计20分） 1 已知某汽车φ0＝0.4，请利用Ｉ、β、ｆ、γ线，分析φ＝0.5,φ＝0.3以及φ＝0.7时汽车的制动过程。 2 利用驱动－附着条件原理，分析不同驱动型式汽车的适用条件。 3 叙述变速器档位数对汽车动力性和燃油经济性的影响，并讨论当前各种汽车选用变速器档位数的趋势，采用何种变速器可以最终解决档位数和汽车动力性与经济性要求之间的矛盾。 4 在划有中心线的双向双车道的本行车道上，汽车以58km/h 的初速度实施紧急制动，仅汽车左轮留下制动拖痕，但汽车行驶方向轻微向右偏驶，请分析该现象（要求绘制受力分析图）。 5 某起交通事故现场勘察发现，地面没有制动拖痕。事后实施紧急制动，发现汽车制动系仍有制动力。请分析这种现象（提示：从驾驶员、道路及制动系技术状况三个方面分析）。
传动轴设计
1.设计参数 1．所设计的汽车的载重量为32吨，驱动形式为发动机前置、6轮驱动，汽车的最高时速为max 85Km/h a V =。斯达—斯太尔1491.280/038/66? ，其发动机的型号为WD 615.67。 2 .WD 615.67发动机的参数如表2—1： max P e ?最大功率，KW ； r η?传动系效率，取0.95r η=； g ?重力加速度，210m/s g =； r f ?滚动阻力系数，货车取0.02f =； D C ?空气阻力系数，0.9D C =； A ?汽车正面投影面积，2m 1A B H =，1B ?前轮距，对于重型汽车：12m B ≈； H ?汽车总高，3m H ≈。 所以：21236m A B H ==?= max a V ?最高车速，max 85Km/h a V =； a m ?汽车总质量，Κg a m =32000。 emax T ?发动机的最大输出转矩，emax T N m =1070 静态滚动半径 Rstat=0.376m 动态滚动半径 Rdyn=0.401m (N m/r/min)1070/1400
2.传动轴 驱动形式的汽车的传动轴有主传动轴，中、后桥传动轴和前桥驱动轴。 66 2.1 传动轴概述 传动轴是由轴管、伸缩套和万向节组成。伸缩套能自动调 节变速器与驱动桥之间的距离的变化。万向节是保证变速器输 出轴与驱动桥输入轴两轴线夹角的变化，并实现两轴的等角速 传动。一般万向节由十字轴、十字轴承和凸缘叉等组成，重型 汽车中，为了达到传递较大转矩的目的，十字轴承采用滚柱十 字轴轴承，并配合以短而粗的十字轴。在轴承端面设蝶形弹簧， 以压紧滚柱。十字轴的端面增加具有螺旋槽的强化尼龙垫片以 防止大角或大转矩传递动力时烧结。 传统结构的传动轴伸缩套是将花键套与凸缘叉焊接在一 起，将花键轴焊接在传动轴管上。我们决定采用的是GWB公 司所生产的传动轴，它是将花键轴与传动轴关焊接成一体，将花键轴与凸缘叉制成一体以便于挤压成型。在伸缩套管和花键轴的牙齿表面，整体涂浸一层尼龙材料以增加耐磨性和自润滑性，而且减少冲击负荷对传动轴的损害，提高缓冲能力。 该型传动轴在凸缘花键轴外增加了一个管形密封保护套，在该保护套端设置了两道聚氨酯橡胶油封，使伸缩套内形成了一个完全密封的空间，使伸缩花键轴不受外界沙尘的浸蚀，不仅防尘而且防锈。因此在装配时，在花键轴与套内一次性涂抹润滑脂，就完全可以满足使用要求，不需要油嘴润滑，减少了保养内容。 传动轴是一个高转速、少支撑的旋转体，因此它的动平衡是至关重要的。一般传动轴在出厂前都要进行动平衡试验，并在平衡机上进行调整。因此，一组传动轴是配套出厂的，在使用中就应特别注意。
疲劳强度计算.
疲劳强度计算 一、变应力作用下机械零件的失效特征 1、失效形式：疲劳（破坏）（断裂）——机械零件的断裂事故中，有80%为疲劳断裂。 2、疲劳破坏特征： 1）断裂过程：①产生初始裂反（应力较大处）；②裂纹尖端在切应力作用下，反复扩展，直至产生疲劳裂纹。 2）断裂面：①光滑区（疲劳发展区）；②粗糙区（脆性断裂区）（图2-5） 3）无明显塑性变形的脆性突然断裂 4）破坏时的应力（疲劳极限）远小于材料的屈服极限。 3、疲劳破坏的机理：是损伤的累笱 4、影响因素：除与材料性能有关外，还与γ，应力循环次数N ，应力幅a σ主要影响 当平均应力m σ、γ一定时，a σ越小，N 越少，疲劳强度越高 二、材料的疲劳曲线和极限应力图 疲劳极限)(N N γλτσ—循环变应力下应力循环N 次后材料不发生疲劳破坏时的最大应力称为材料的疲劳极限 疲劳寿命（N ）——材料疲劳失效前所经历的应力循环次数N 称为疲劳寿命 1、疲劳曲线（N γσ-N 曲线）：γ一定时，材料的疲劳极限N γσ与应力循环次数N 之间关系的曲线 0N —循环基数 γσ—持久极限 1）有限寿命区 当N <103(104)——低周循环疲劳——疲劳极限接近于屈服极限，可接静强度计算 )10(1043≥N ——高周循环疲劳，当043)10(10N N ≤≤时，N γσ随N ↑→N σσ↓ 2）无限寿命区，0N N ≥ γγσσ=N 不随N 增加而变化 γσ——持久极限，对称循环为1-σ、1-τ，脉动循环时为0σ、0τ 注意：有色金属和高强度合金钢无无限寿命区，如图所示。 3）疲劳曲线方程))10(10(04 3N N ≤≤ C N N m m N =?=?0γγσσ——常数
汽车运用工程计算题
四、计算题（每题10分，共30分） 1.已知车速V a ＝30km/h ，道路坡度i ＝0.1，汽车总重G a ＝38000N ，车轮动力半径r d ＝0.367m ，传动效率ηt ＝0.85，滚动阻力系数f'＝0.013，空气阻力系数C D ＝0.75，汽车迎风面积A ＝3.8m 2汽油机i 0i g ＝18。求发动机的输出扭矩M e 。 解： 分）（分） （因为：分）（310615.21)((20515.2102 20Nm r i i Av C f i G M dt dv dt dv g G v A C f G i G r i i M t g a D a e a a a a D a a t g e =?++==++ +=ηδη 2.某乘用车总重G a ＝1000kg ，汽车滚动阻力系数f'＝0.013，汽车迎风面积C D A ＝0.8m 2，车速V a ＝30km/h ，传动效率ηt ＝0.8，汽油密度ρ=0.714kg/L(7N/L)，发动机的比油耗g e ＝280g/kWh 。求汽车上坡（i=0.1）时的百公里油耗。 解： 分）（分） 5100/1615.21308.0)013.01.0(100007.08.036722805(15.21)(367222km L v A C f i G g Q a D a t e =? ? ? ????++??= ????? ? ++=ρη 3.汽车以48km/h 紧急制动时的拖印长度为12m 。求路面的附着系数（g 取9.8m/s 2 ）。 解： 分）分）＝5(75.0128.9236485(222 22 =????? ??== gs v g v S a a φφ 3 汽车在水平道路上，轮距m B 45.1=,重心高度m h g 97.0=,道路横向附着系数39.0=l ?，以弯道半径R ＝1000m 做等速圆周运动,求汽车既不发生侧翻的极限车速和也 不发生侧滑的极限车速。 解：不发生侧滑的极限车速： 不侧翻的极限车速： 1 某汽车总质量m =4600kg, C D =0.75,A =4m 2,旋转质量换算系数 g 21（其中1,03.02=δ） ，,f =0.025,传动系机械效率ηT =0.82,传动系总传动比 10 0==g i i i （其中) 15.3=g i ,假设发动机输出转矩为T e =20000N·m, 车轮半径m r 360.0=，道路附着系数为4.0=?,求汽车全速从20km/h 加速10s 时所能达到的车速。 解：①计算t F 结果， N r i i T F g tq t 5.4555582.0360.010 200000=??= = 。 N mg 4.1805040.0.81.94600=??=? ②由于? >F F t ,所以， 2/924.381.94.0s m g a =?==? h km s m s s m s m at v v /28.161/8.4410/924.3/56.5201==?+=+= 1 某汽车总质量m=4600kg,C D =0.75,A=4m 2,旋转质量换算系数 g i 211δδδ++=（其中 034 .01=δ, 0.032=δ）,012.0=f ,传动系机械效率ηT =0.85,传动系总速比0 i i i g =（其中 12 .4,15.30==i i g ）,车轮滚动半径r =0.365m,发动机转矩m N 24000?=tq T ,道路附着系数 45.0=?,求汽车全速从25km/h 加速至40km/h 所经过的路程。 ①t F 计算过程： N r i i T F g tq t 8.85725345.0365.012 .415.3240000???= = N mg 7.2030645.0.81.94600=??=? ②由于?>mg F t ,因此22 6.3256.3402-=?S g , m S 52.8= 2 某汽车的总质量m=4600kg, C D =0.75,A=4m 2,, 03.01＝δ,03.02=δ,f=0.025,传动系机械效率ηT =0.85,传动系总传动比90==g i i i ,假想发动机输出转矩m N T tq ?=35000, 车轮半径m r 360.0=，道路附着系数为5.0=? ,求汽车全速从20km/h 加速至40km/h 所经过的路程。 解：由于?>mg F t ,因此2 2 6.3206 .3402- =S g ?,m S 45.9= 3 已知某汽车的总质量m=4600kg, C D =0.75,A=4m 2 ,旋转质量换算系数 035.01＝δ, 03 .02=δ,坡度角α=5°,f=0.017,传动系机械效率 84 .0=T η,传动系总传动比 9 0==g i i i , 假想发动机外特性转矩为T e =4000N·m , 车轮半径m r 367 .0=，加速度dV/dt=0.3m/s 2 ,u a =30km/h,此时克服各种阻力功率需要的发动机输出功率是多少？ kw dt du m u Au C Gu Gfu P a a D a a t e 18.6136001) 30.0304600065.176********.05sin 3081.946005cos 3081.9017.04600(84 .01 ) 3600761403600sin 3600cos (133 =???+??++??+???= +++=δαα 4 已知汽车的B =1.8m,h g =1.15m ,横坡度角为10°,R =22m, 求汽车在此圆形跑道上行驶,不发生侧翻的最大车速是多少(假设横向附着系数足够大)? 解： 10cos 10sin 210cos 2 g g h r mv h mg b mg ?+?>? ，h km s m v /53.40/26.11=< 5 某发动机前置轿车的轴距L =2.6m ，质心高度h g =0.60m ，汽车的总质量为m =1200kg ，静止不动时前轴负荷为汽车总重的60％，后轴负荷为汽车总重的40％，计算汽车以2 /1s m dt du =的加速度加速时汽车前后轴动载荷。
疲劳寿命设计方法
寿命设计方法 -王光建
目录 …什么是疲劳失效 …无限寿命设计方法 ?S-N曲线(wohler curve)及疲劳极限?基于疲劳极限的评判 ?考虑平均应力的损伤修正…有限寿命设计方法 ?Miner法则(疲劳损伤线性累积) ?雨流计数法?寿命计算…疲劳寿命仿真计算 …疲劳寿命计算的不足
疲劳失效 …疲劳是一种机械损伤过程 …特点: 在这一过程中即使名义应力低于材料屈服强度；破坏前无明显塑性变形，突然发生断裂…本质： ?交变载荷+金属缺陷?金属的循环塑性变形（微观） ?疲劳一般包含裂纹萌生和随后的裂纹扩展两个过程 ?疲劳是损伤的累积 金属内部缺陷微裂纹产生裂纹扩展断裂 （晶体位错） 疲劳发生过程 …疲劳的判断： 金属材料的疲劳断裂口上，有明显的光滑区域与颗粒区域，光滑区域是疲劳断裂区，颗粒区域是脆性断裂区 粗糙的脆性断裂区 光滑的疲劳区 裂纹源
-S-N曲线(Wohler curve)及疲劳极限…S-N曲线是根据材料的疲劳强度实验数据得出的应力和疲劳寿命N的关系曲线 …S-N曲线用于描述材料的疲劳特性 σ S-N curve 1871年，Wohler首先对铁路车轴进行了系统的疲劳研究，发展了S-N曲线及疲劳极限概念
-S-N曲线(Wohler curve)及疲劳极限…疲劳极限：一般规定，循环次数107所对应的最大应力为疲劳极限 σ σ limit S-N curve
-基于疲劳极限的评判 …Alternating stress 作为判断应力 Alternating stress=(σ - σmin)/2 max …判断标准 σAlternating stress<σ limit σσ limit σ √ 2 S-N curve σ × 1
汽车运用工程综合大作业 2
汽车运用工程大作业
（一）汽车动力性计算 （1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图 r i i T g η0tq T Ft = ；4 43 32 21)/()/()/()/(c n a c n a c n a c n a a T tq ++++=；r u i i a g 377.0n 0= ；其他参 数已知；又以上条件可求出Ft ，并画出a u t F -图形。 15 .212 a D w f Au C f G F F +=+；参数均已知，可求出a w f u F F -+） （图形。 数据表格见：《附表一》 （2）求最高车速max a u 令Ft=Ff+Fw,得到方程058.62968.17316.4042.01065.12 34 4 -=+-?+?-?a a a a u u u u 使用MATLAB 求解 >> p=[0.000165,-0.042,4.16,-173.68,629.58] p = 0.0002 -0.0420 4.1600 -173.6800 629.5800 >> px=poly2str(p,'x') px =
0.000165 x^4 - 0.042 x^3 + 4.16 x^2 - 173.68 x + 629.58 >> format rat% >> r=roots(p) r = 17290/159 8296/117 +11840/193i 8296/117 -11840/193i 2782/697 max a u =108.7km/h. 这与从驱动力—行驶阻力平衡图观察结果一致。 最大爬坡度max i 的求解见（4）。 （3）绘制加速度倒数曲线 )(1w f t F F F m du dt a +-==δ，其中 2 2 2 022 67.4844.401g T g f w i r i i I r I m +=+ +=∑ ηδ 12.61=g i ， 43242.192.5817.96208.650556.201735.18631a a a a u u u u a -+-+-=； 11.32=g i ， 432048.093.364.12185.167954.120118.5111a a a a u u u u a -+-+-=； 69.13=g i ， 4320023.034.062.1905.49663.81645.1791a a a a u u u u a -+-+-=； 00.14=g i ， 432000165.0042.016.468.17358.62911.891a a a a u u u u a -+-+-=； 由以上条件绘出 a u -a 1 图形如下： 数据表格见：《附表二》
五种传动轴的静强度、变形及疲劳强度的计算
材料力学 课程设计说明书 设计题目五种传动轴的静强度、变形及疲劳强度的计算 学院 专业班 设计者 学号 指导教师 _年月日
目录 一设计目的 (3) 二设计任务和要求 (4) 三设计题目 (4) 四设计内容 (6) 五程序计算 (18) 六改进措施 (21) 七设计体会 (22) 八参考文献 (22)
一．材料力学课程设计的目的 本课程设计的目的是在于系统学完材料力学之后，能结合工程中的实际问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学的知识解决工程实际问题之目的。同时，可以使学生将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体。既从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，又提高了分析问题，解决问题的能力；既把以前所学的知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机和材料力学等）综合运用，又为后继课程（机械设计、专业课等）打下基础，并初步掌握工程中的设计思想和设计方法，对实际工作能力有所提高。具体的有以下六项：1．使学生的材料力学知识系统化、完整化； 2．在系统全面复习的基础上，运用材料力学知识解决工程中的实际问题； 3．由于选题力求结合专业实际，因而课程设计可以把材料力学知识和专业需要结 合起来； 4．综合运用了以前所学的个门课程的知识（高数、制图、理力、算法语言、计算机等等）使相关学科的知识有机地联系起来； 5．初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法； 6．为后继课程的教学打下基础。
二．材料力学课程设计的任务和要求 要求参加设计者，要系统地复习材料力学的全部基本理论和方法，独立分析、判断、设计题目的已知条件和所求问题。画出受力分析计算简图和内力图，列出理论依据和导出计算公式，独立编制计算程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。 三．材料力学课程设计的题目 传动轴的强度、变形及疲劳强度计算 6－1 设计题目 传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），许用应力[σ]=80MPa，经高频淬火处理，其σb=650MPa，σ-1=300MPa,τ 磨削轴的表面，键槽均为端铣加工，阶梯轴过渡圆弧r均-1=155MPa, 为2mm，疲劳安全系数n=2，要求： 1）绘出传动轴的受力简图; 2）作扭矩图及弯矩图； 3）根据强度条件设计等直轴的直径； 4）计算齿轮处轴的挠度；（按直径Φ1的等直杆计算） 5）对阶梯传动轴进行疲劳强度计算；（若不满足，采取改进措施使其满足疲劳强度）； 6）对所取数据的理论根据作必要的说明。
细解Ansys疲劳寿命分析
细解Ansys疲劳寿命分析 2013-08-29 17:16 by:有限元来源:广州有道有限元 ANSYS Workbench 疲劳分析 本章将介绍疲劳模块拓展功能的使用: –使用者要先学习第4章线性静态结构分析. ?在这部分中将包括以下内容: –疲劳概述 –恒定振幅下的通用疲劳程序，比例载荷情况 –变振幅下的疲劳程序,比例载荷情况 –恒定振幅下的疲劳程序，非比例载荷情况 ?上述功能适用于ANSYS DesignSpacelicenses和附带疲劳模块的更高级的licenses. A. 疲劳概述 ?结构失效的一个常见原因是疲劳,其造成破坏与重复加载有关 ?疲劳通常分为两类: –高周疲劳是当载荷的循环（重复）次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的. 因此，应力通常比材料的极限强度低. 应力疲劳（Stress-based）用于高周疲劳. –低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。一般认为应变疲劳（strain-based）应该用于低周疲劳计算. ?在设计仿真中, 疲劳模块拓展程序（Fatigue Module add-on）采用的是基于应力疲劳（stress-based）理论，它适用于高周疲劳. 接下来，我们将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论. …恒定振幅载荷 ?在前面曾提到, 疲劳是由于重复加载引起: –当最大和最小的应力水平恒定时, 称为恒定振幅载荷. 我们将针对这种最简单的形式，首先进行讨论. –否则，则称为变化振幅或非恒定振幅载荷
…成比例载荷 ?载荷可以是比例载荷, 也可以非比例载荷:–比例载荷, 是指主应力的比例是恒定的,并且主应力的削减不随时间变化. 这实质意味着由于载荷的增加或反作用的造成的响应很容易得到计算.–相反, 非比例载荷没有隐含各应力之间相互的关系,典型情况包括:?在两个不同载荷工况间的交替变化?交变载荷叠加在静载荷上?非线性边界条件