传动轴角度
传动轴设计及应用解读
• 准等速万向节：是指输入轴和输出轴以近似等速传递运动 的万向节。双联式万向节、凸块式万向节和三销轴式万向 节等为准等速万向节。主要用于转向驱动桥。
• 等速万向节：等速万向节是指输入轴和输出轴以等速传递 运动的万向节。球笼式万向节和球叉式万向节等为等速万 向节。主要用于轿车和驱动桥。 • 挠性万向节：挠性万向节依靠其中弹性零件的弹性变形来 保证在相交两轴间传动时不发生干涉。它能减小传动系的 扭转振动、动载荷和噪声，结构简单，使用中不需润滑， 一般用于两轴间夹角不大和很小轴向位移的万向传动场合。
传动轴的动平衡
• 传动轴总成不平衡是传动系弯曲振动的一个激 励源，当高速旋转时，将产生明显的振动和噪 声。所以传动轴装配后必须100％进行动平衡 检验，并在传动轴两端焊平衡片校正不平衡量， 其剩余不平衡量不应低于GB 9293中规定的G40 平衡品质等级。 • 影响传动轴动平衡品质的因素： 1、万向节十字轴的轴向间隙； 2、传动轴滑动花键副中的间隙； 3、传动轴总成两端连接处定心精度； 4、高速回转时传动轴的弹性变形。
传动轴额定载荷的确定
• • 传动轴的额定载荷是根据车型的配置参数计算出来的。先按发动机最大扭矩 计算，再按车轮的最大附着力计算，取二者中的小值作为额定扭矩。 1、按发动机最大扭矩计算： Mg=Memax×ik1×ip1/n 式中 Mg—按发动机最大扭矩计算时传动轴承受的扭矩，N.m Memax—发动机最大扭矩，N.m ik1 —变速箱一档速比 ip1 —分动箱低档速比 n —使用分动器低档时的驱动轴数目 2、按车轮最大附着力计算： Mφmax=G×rk×ψ/io 式中 Mφmax—按附着力计算时传动轴承受的扭矩，N.m G—满载时驱动轴上的载荷，N rk —车轮的滚动半径，m ψ —轮胎与地面的附着系数（在良好的沥青路面上取0.8） io —减速器速比
船舶传动轴计算
整液键径纵
体压槽向向
连无
孔， 槽
接键
横
法套
向
兰合
孔
联
轴
器
对在发动机外的 具有下述型式的螺旋桨轴 推力轴
在推力环 处，向外 等于推力 轴直径的 部分，其 余部分可 按圆锥减 小到中间 轴直径
在轴向 油润滑且 轴承处， 具有认可 此处滚 型油封装 柱轴承 置或装有 用作推 连续轴套 力轴承 的无键套
合或法兰 连接的螺 旋桨轴
㈡按《内河钢质船舶入级与建造规范》 计算轴的基本直径
轴的直径d应不小于按下式计算 的值:
d＝98K 3
Ne 570 ne σb－157
式中: d—轴的直径m m； K—不同轴的设计特性系数,按表2－5－9 (1)、(2)选取； ne—轴传递的额定功率，k W； Ne—轴传递Ne的额定转速，r /min； σb—轴材料的抗拉强度。对于中间轴，若＞800MPa时，取
轴段
有键螺旋桨的轴
2 除1外，向前到尾轴管前填料函前端之间的螺旋桨 轴段
3
尾轴管前填料函前端至联轴器的螺旋桨轴段
K 1.22 1.26 1.15
1.15①
注: ① 轴直径可逐渐减小到按公式计算的中间轴直径。
㈢传动轴的强度校核
传动轴在工作时, 同时受到扭转、弯曲和压缩三种 负荷, 不仅承受静载荷, 而且还有附加动载荷作用, 受力情况很复杂, 目前普遍采用的传动轴强度校核 方法, 是在按规范计算出传动轴基本轴径的基础上 计算静载荷下的合成应力, 再根据由经验所确定的 许用安全系数（见表2－17）来考虑动载荷的作用, 是一种近似计算方法。
㈠按《钢质海船入级与建造规范》 计算轴的基本直径
轴的直径d应不小于按下式计算 的值:
万向传动轴径向全跳动计算
万向传动轴径向全跳动计算万向传动轴是一种常见的机械传动装置，用于将动力从一个位置传递到另一个位置。
它通常由两个万向节和一根轴组成，可以在不同的角度和位置上传递扭矩。
在传动轴的运行过程中，径向全跳动是一个重要的参数。
径向全跳动是指万向传动轴在转动过程中，两个万向节之间的径向距离的变化。
这种跳动会对传动轴的运行稳定性和传动效率产生影响，因此需要进行准确的计算和分析。
要计算万向传动轴的径向全跳动，我们首先需要了解万向节的结构和工作原理。
万向节通常由两个十字形的轴头和一个十字形的中心轴组成。
当传动轴转动时，轴头和中心轴之间会产生一定的相对角度，从而引起径向距离的变化。
为了准确计算万向传动轴的径向全跳动，我们需要确定一些关键参数。
首先是万向节的角度范围，即两个轴头之间可以扭转的最大角度。
其次是轴头的尺寸和形状，这会影响径向全跳动的大小和特性。
还需要考虑传动轴的转速和扭矩，以及传动轴的工作环境和使用条件。
根据这些参数，我们可以进行径向全跳动的计算。
一种常用的计算方法是基于几何关系和角度的变化。
首先，我们可以利用几何关系确定轴头之间的初始径向距离。
然后，根据转动角度和轴头的尺寸，计算出转动过程中径向距离的变化量。
最后，将初始径向距离和变化量相加，得到最终的径向全跳动。
除了几何计算，还可以使用数值模拟和计算机辅助设计软件进行径向全跳动的分析。
这些方法可以更准确地模拟和预测传动轴的运行情况，以及不同参数对径向全跳动的影响。
通过这些分析，我们可以优化传动轴的设计和参数选择，使其在工作过程中具有更好的性能和稳定性。
在实际应用中，径向全跳动的控制是非常重要的。
过大的跳动会导致传动轴的不稳定性和振动，甚至可能导致传动系统的故障。
因此，在设计和制造传动轴时，需要合理选择材料、加工工艺和装配精度，以控制径向全跳动的大小和变化范围。
万向传动轴径向全跳动的计算是传动系统设计和分析的重要内容。
通过准确计算和分析，可以优化传动轴的设计和参数选择，提高传动效率和稳定性。
传动轴基本知识
传动轴基本知识(图)一、传动轴总成简介传动轴总成图传动轴，英文PROPELLER（DRIVING）SHAFT。
在不同轴心的两轴间甚至在工作过程中相对位置不断变化的两轴间传递动力。
传动轴按其重要部件万向节的不同，可有不同的分类。
如果按万向节在扭转的方向是否有明显的弹性可分为刚性万向节传动轴和挠性万向节传动轴。
前者是靠零件的铰链式联接传递动力的，后者则靠弹性零件传递动力，并具有缓冲减振作用。
刚性万向节又可分为不等速万向节（如十字轴式万向节）、准等速万向节（如双联式万向节、三销轴式万向节）和等速万向节（如球笼式万向节、球叉式万向节）。
等速与不等速，是指从动轴在随着主动轴转动时，两者的转动角速率是否相等而言的，当然，主动轴和从动轴的平均转速是相等的。
主、从动轴的角速度在两轴之间的夹角变动时仍然相等的万向节，称为等速万向节或等角速万向节。
它们主要用于转向驱动桥、断开式驱动桥等的车轮传动装置中，主要用于轿车中的动力传递。
当轿车为后轮驱动时，常采用十字轴式万向节传动轴，对部分高档轿车，也有采用等速球头的；当轿车为前轮驱动时，则常采用等速万向节，等速万向节也是一种传动轴，只是称谓不同而已。
在发动机前置后轮驱动（或全轮驱动）的汽车上，由于汽车在运动过程中悬架变形，驱动轴主减速器输入轴与变速器（或分动箱）输出轴间经常有相对运动，此外，为有效避开某些机构或装置（无法实现直线传递），必须有一种装置来实现动力的正常传递，于是就出现了万向节传动。
万向节传动必须具备以下特点：a、保证所连接两轴的相对位置在预计范围内变动时，能可靠地传递动力；b、保证所连接两轴能均匀运转。
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；c、传动效率要高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易。
对汽车而言，由于一个十字轴万向节的输出轴相对于输入轴（有一定的夹角）是不等速旋转的，为此必须采用双万向节（或多万向节）传动，并把同传动轴相连的两个万向节叉布置在同一平面，且使两万向节的夹角相等。
传动轴基本知识
传动轴基本知识一、传动轴总成简介(结合具体总成图)传动轴，英文PROPELLER（DRIVING） SHAFT。
在不同轴心的两轴间甚至在工作过程中相对位置不断变化的两轴间传递动力。
传动轴按其重要部件——万向节的不同，可有不同的分类。
如果按万向节在扭转的方向是否有明显的弹性可分为刚性万向节传动轴和挠性万向节传动轴。
前者是靠零件的铰链式联接传递动力的，后者则靠弹性零件传递动力，并具有缓冲减振作用。
刚性万向节又可分为不等速万向节（如十字轴式万向节）、准等速万向节（如双联式万向节、三销轴式万向节）和等速万向节（如球笼式万向节、球叉式万向节）。
等速与不等速，是指从动轴在随着主动轴转动时，两者的转动角速率是否相等而言的，当然，主动轴和从动轴的平均转速是相等的。
主、从动轴的角速度在两轴之间的夹角变动时仍然相等的万向节，称为等速万向节或等角速万向节。
它们主要用于转向驱动桥、断开式驱动桥等的车轮传动装置中，主要用于轿车中的动力传递。
当轿车为后轮驱动时，常采用十字轴式万向节传动轴，对部分高档轿车，也有采用等速球头的；当轿车为前轮驱动时，则常采用等速万向节——等速万向节也是一种传动轴，只是称谓不同而已。
在发动机前置后轮驱动（或全轮驱动）的汽车上，由于汽车在运动过程中悬架变形，驱动轴主减速器输入轴与变速器（或分动箱）输出轴间经常有相对运动，此外，为有效避开某些机构或装置（无法实现直线传递），必须有一种装置来实现动力的正常传递，于是就出现了万向节传动。
万向节传动必须具备以下特点：a 、保证所连接两轴的相对位置在预计范围内变动时，能可靠地传递动力；b 、保证所连接两轴能均匀运转。
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；c 、传动效率要高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易。
对汽车而言，由于一个十字轴万向节的输出轴相对于输入轴（有一定的夹角）是不等速旋转的，为此必须采用双万向节（或多万向节）传动，并把同传动轴相连的两个万向节叉布置在同一平面，且使两万向节的夹角相等。
十字轴式万向节传动轴总成设计规范
十字轴式万向节传动轴总成设计规范十字轴式万向节传动轴总成设计规范1 范围本标准规定了十字轴式万向节传动轴总成技术规范。
本标准适用于发动机、变速器纵置后轮及四轮驱动传动轴的设计。
2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的.凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
QC/T 523 《汽车传动轴总成台架试验方法》QC/T 29082《汽车传动轴总成技术条件》3术语和定义3.1 传动轴：由一根或多根实心轴或空心轴管将二个或多个十字轴式万向节连接起来，用来将变速器的输出扭矩和旋转运动传递给驱动桥的装置。
3.2 传动轴临界转速：传动轴失去稳定性的最低转速。
传动轴在该转速下工作易发生共振，造成轴的严重弯曲变形，甚至折断。
3.3 当量夹角：多万向节传动轴的各个万向节输入、输出轴夹角等效转换成单万向节的夹角。
4目标性能4.2传动轴带万向节总成所连接的两轴相对位置在设计范围内变动时，能可靠地传递动力；4.2所连接两轴接近等速运转，由万向节夹角产生的附加载荷、振动和噪声应在允许范围内；4.3传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等。
5 设计方法5.1 设计计算涉及的参数具体参数见表（一）、表（二）表（一）计算参数轴的抗扭截面系数（mm3）W T轴的转速（r/min）n轴传递的功率（kW）P计算截面处轴的直径（mm） d许用扭转切应力（MPa）[τT]传动轴管的外径（mm）D c传动轴管的内径（mm）d c传动轴的长度（mm）L c传动轴实际最高转速（r/min）n max变速器最高档变速比i5轴管的许用扭转切应力（MPa）[τc]花键轴的花键内径d h花键处转矩分布不均匀系数K′花键外径D h花键的有效工作长L h花键齿数n0齿侧许用挤压应力（MPa）[σy]表（二）需校核的参数序号名称符号目标值1 传动轴临界转速（r/min）n k2 轴管扭转强度τc[τc]3 花键轴扭转强度τh[τ0]4 花键齿侧挤压应力σy[σy]5.2 传动轴的布置5.2.1 传动轴总成在整车上的布置，见图1图 1 传动轴在整车上的布置图如图1所示，万向传动轴用于在不同轴心的两轴间甚至在工作过程中相对位置不断变化的两轴间传递动力。
一款商用车动力总成的布置设计
10.16638/ki.1671-7988.2021.03.015一款商用车动力总成的布置设计郭森怀，谭喜峰（陕西汽车集团有限责任公司技术中心，陕西西安710200）摘要：动力总成在底盘上的布置是汽车整车布置工作的一项重要内容，关系到驾驶室、悬架、货厢等周边零部件的安装位置，也影响传动系统的工作效率，合理地进行动力总成布置设计，决定车辆的最终使用效果。
文章通过对某车型动力总成的布置进行分析和设计，提出该类设计的方法步骤和应注意事项，确保达到理想的技术状态，同时，也帮助设计人员有效规避设计过程中可能出现的考虑不全面或参数选取不合理等问题。
关键词：动力总成布置；布置设计；传动效率中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)03-51-03Layout Design of a Commercial Vehicle PowertrainGuo Senhuai, Tan Xifeng( Technology Center of Shaanxi Automobile Group Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200 )Abstract: The layout of the powertrain on the chassis is an important part of the layout of the entire vehicle. It is related to the installation position of the cab, suspension, cargo compartment and other peripheral components, and also affects the efficiency of the transmission system. Assembly layout design determines the final use effect of the vehicle. This paper analyzes and designs the layout of the powertrain of a certain vehicle model, puts forward the method steps and precautions of this type of design, to ensure that the ideal technical state is achieved, and at the same time, it also helps designers to effectively avoid possible considerations in the design process. Comprehensive or unreasonable selection of parameters. Keywords: Powertrain layout; Layout design; Transmission efficiencyCLC NO.: U463 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)03-51-03前言动力总成是车辆的动力来源，在汽车的安装位置非常重要，动力总成布置是整车布置工作中很重要的一项内容。
传动轴设计[整理版]
![传动轴设计[整理版]](https://img.taocdn.com/s3/m/65cff7c627fff705cc1755270722192e44365855.png)
传动轴设计1概述在汽车传动轴系或其它系统中，为了实现一些轴线相交或相对置经常变化的转轴之间的动力传递，必须采用万向传动装置。
万向传动装置一般由万向节和传动轴组成，当距离较远时，还需要中间支承。
在汽车行业中把连接发动机与前、后轴的万向传动装置简称传动轴。
传动轴设计应能满足所要传递的扭矩与转速。
现轻型载货汽车多采用不等速万向节传动轴。
2传动轴设计2．1传动轴万向节、花键、轴管型式的选择根据整车提供发动机的最高转速、最大扭矩及变速箱提供的一档速比，及由后轴负荷车轮附着力，计算得扭矩，由两者比较得出的最小扭矩来确定传动轴的万向节、花键、轴管型式。
a按最大附着力计算传动轴的额定负荷公式：Mψmax=G·r k·ψ/i oG满载时驱动轴上的负荷r k车轮的滚动半径ψ车轮与地面的附着系数i o主减速器速比b按发动机最大扭矩计算传动轴的额定负荷公式：Mψmax =M·i k1·i p/nM 发动机最大扭矩i k1变速器一档速比i p 分动器低档速比n 使用分动器时的驱动轴数按《汽车传动轴总成台架试验方法》中贯定选取以上二者较小值为额定负荷。
考虑到出现最大附着力时的工况是紧急制动工况此时的载荷转移系数为μ因此实际可利用最大附着力矩：M ψmaxo = M max ·μ传动轴的试验扭矩：由汽车设计丛书《传动轴和万向节》中得知：一般总成的检查扭矩为设计扭矩的1.5-2.0倍。
传动轴设计中轴管与万向节的设计扭矩也应选取1.5-2.0倍的计算扭矩，以满足整车使用中的冲击载荷。
轴管扭转应力公式:τ=16000DM π(D 4-d 4)<[τ] =120N/ mm2D 轴管直径； d 轴管内径；M 变速箱输出最大扭矩；花键轴的扭转应力：τ=16000M πD 23<[τ] =350N/ mm 2D 2花键轴花键底径；D 2=27.667mm 。
Z 花键齿数 m 花键模数M变速箱输出最大扭矩；传动轴花键齿侧的挤压应力：δ=2×TΨ×Z×m×L×Z×m在25-50N.mm2推荐范围内Ψ各齿载荷不均系数；Z花键齿数；L花键齿的最短工作长度长度；m花键模数；2．2传动轴的临界转速计算传动轴的临界转速。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
任何万向节的当量角度大于3°都会降低十字轴寿命并且产生振动。。。
消除复合角度小 小于3°
青汽提供的总成布置角度示意图
俯视图 侧视图
1.5°
4.17°
4.01°
传动轴两端的当量夹角超过3°，且驱动桥输入轴线
1
T1
• 显然，当ω2／ω1最小时，从动轴上的转矩为最大T2max=T1／ cosα；当ω2／ω1最大时；从动轴上的转矩为最小T2min=T1cosα。 当Tl与α一定时，T2在其最大值与最小值之间每一转变化两次；
单十字轴万向节传动的运动和受力分析
具有夹角 α 的十字轴万向节，仅在主动轴驱动转矩和从动轴反转 矩的作用下是不能平衡的。这是因为这两个转矩作用在不同的平面内， 在不计万向节惯性力矩时，它们的矢量互成一角度而不能自行封闭， 此时在万向节上必然还作用有另外的力偶矩。从万向节叉与十字轴之 间的约束关系分析可知，主动叉对十字轴的作用力偶矩，除主动轴驱 动转矩Tl，之外，还有作用在主动叉平面的弯曲力偶矩Tl′。同理，从 动叉对十字轴也作用有从动轴反转矩T2和作用在从动叉平面的弯曲力 偶矩T2′。在这四个力矩作用下，使十字轴万向节得以平衡。
单十字轴万向节传动的运动和受力分析
• 十字轴万向节传动的不等速性可用转速不均匀系数 k 来表示
k 2max 1max sin tan 1
• 如不计万向节的摩擦损失，主动轴转矩T1和从动轴转矩T2与各自
相应的角速度有关系式 T11 T22 ，这样有
T2
1
sin 2 cos2 cos
每个工作在一定夹角的万向节都会产生振动 万向节当量角度是经过改装或者安装辅助设备的车辆传动链振动的普遍原因
万向节当量角度是引起以下问题的主要原因
振动
降低十字轴寿命
驱动桥、传动装置、泵、风机油封过早损坏
角度 十字轴期望寿命
振动大小和万向节当量角度成正比，Spicer工程师建议当量角度小于等于3°
和变速箱输出轴线、中间轴都不平行
青州服务站院内一辆卡车传动轴布置侧视图
中间支撑轴线和中间轴轴线不平行
排气管离中间支撑较近
左图为济宁润泰服务站返回轴路试时拍的照片，中间支撑轴线和中间轴 轴线不平行，使中间支撑内部的深沟球轴承受到额外的轴向力；
右图为青汽服务科院内照的照片，排气管离中间支撑较近； 济宁润泰的轴路试约10分钟，返回青汽院内后用手感觉中间支撑外壳微 热，凸缘、轴承座、油封位置温度较高，约50度
单十字轴万向节传动的运动和受力分析
• 当十字轴万向节的主动轴与从动轴存在一定夹角α 时，主
动轴的角速度ω1与从动轴的角速度ω2之间存在如下关系
2
cos
1 1 sin 2 cos2 1
• 式中，φ1为主动轴转角，定义为万向节主动叉所在平面与 万向节主、从动轴所在平面的夹角。
• 由于cosα是周期为 2π 的周期函数，所以ω2／ω1，也为 同周期的周期函数。当φ1为0、π时，ω2达最大值ω2max。 且为ω1／cosα； 当φ1为 π／2、3π／2时， ω2有最小值 ω2min。且为ω1 cosα。因此，当主动轴以等角速度转动 时，从动轴时快时慢，此即为普通十字轴万向节传动的不 等速性。
单十字轴万向节传动的运动和受力分析
分析可知，附加弯矩的大小是在零与上 述两最大值之间变化，其变化周期为 π ， 即每一转变化两次。附加弯矩可引起与万 向节相连零部件的弯曲振动，可在万向节 主、从动轴支承上引起周期性变化的径向 载荷，从而激起支承处的振动。因此，为 了控制附加弯矩，应避免两轴之间的夹角 过大。