方程式赛车传动系统设计

3传动系统的设计

3.1概述

赛车传动系统的基本功用是将发动机发出的动力传给驱动车轮。发动机发出的动力依次经过离合器、变速器和由万向节与传动轴组成的万向传动装置，以及安装在驱动桥中的主减速器、差速器和半轴，最后传到驱动车轮。本赛车的采用的是发动机横置，由变速器输出轴到主减速器采取轴传动。并且由于本赛车的离合器和变速器与发动机集成到一体，因此离合器与变速器无需设计。本赛车需要设计与发动机总成相适应的万向传动装置与驱动桥。

3.2万向传动装置的设计

由于本赛车变速器输出轴与主减速器输入轴不在一条直线上，有一定夹角且在传动过程中相对位置不断变化，因此需要通过万向传动装置进行连接传递动力。万向传动轴包括万向节、轴管及伸缩花键组成。本赛车驱动桥与变速器之间的距离不大，因此采用两个万向节和一根传动轴的结构，无需中间支撑。万向节所连接的两轴之间的夹角范围应该小于20。。

3.2.1万向节的选取与设计

赛车变速器的输出轴轴端有法兰盘，可以根据该法兰盘选取合适的十字轴万向节，法兰盘的结构及尺寸如图所示。

变速器输出轴连接盘

3.2.1.1十字轴的强度计算

为了简化设计减少工作量，在万向节设计上本赛车采用已有车型的万向节，经过市场调研初步选取器轻骑微卡的万向节。现对其强度进行校核，分析其是否满足强度要求。

十字轴的主要失效形式是轴颈根部断裂，在选择十字轴时应保证十字轴轴颈有足够的抗弯强度。

轴颈根部的强度计算：

十字轴的受力图

万向节叉和十字轴轴颈组成连接支承，在力F作用下产生支承反力，在与十字轴轴孔组成45°的B—B截面处，万向节叉承受弯曲和扭转载荷，校核其弯曲应力和扭转应力是否合格。图为万向节叉的受力图。

万向节叉的受力图

因为本赛车采用已有车型的双十字万向节与传动轴，上节已经分析了万向节的强度情况，原车传动轴的长度不适合本赛车，因此需要对传动轴进行一定得改动，可将传动轴从中间锯断，其两端焊接到万向节叉上，中间部分采用花键连接。改动后的传动轴长度约为120mm,最大传动夹角不超过20°。由于原车的工作环境及载荷要坏于本赛车，因此改动后的传动轴可以满足使用条件。

3.3主减速器的设计

赛车主减速器的作用是减速增扭，并改变传动方向。对主减速器的要求有以下几点：

（1）具有合适的主减速比，以保证汽车最佳的动力性和燃油经济性；

（2）尽可能减少外廓尺寸，保证赛车具有足够的离地间隙；

（3）结构简单，加工工艺性好，拆装、调整方便。

3.3.1主减速器结构形式的选择

主减速器有多种结构形式，主要根据齿轮类型、减速形式、从动齿轮支承形式分类。

按齿轮副结构型式分类：螺旋锥齿轮式、双曲面齿轮式、圆柱齿轮式、蜗杆

传动式。按减速形式分类：单级式、双级式、单速式、双速式、贯通式、轮边减速式。按从动齿轮支承形式分类：跨置式、悬臂式。根据本赛车的主减速器传动﹤7）以及实际使用条件，本赛车选用单级弧齿锥齿轮传动，悬臂式支撑比（i

形式。

3.3.2主减速器计算载荷的确定与参数的选择

主减速器锥齿轮的切齿法主要有格里森切齿法和奥利康切齿法。这两种方法均可加工螺旋锥齿轮，但两者加工的齿轮具有不同的特征。格里森齿制的锥齿，从大端向小端齿高是渐缩的；奥利康齿制的锥齿则是等高的，格里森切齿法的应用最广泛。