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傳動(dòng)軸的扭矩選擇問(wèn)題

: 問(wèn) 提問(wèn)者：網(wǎng)友 | 2017-03-09

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　　傳動(dòng)軸扭矩的計(jì)算　　萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸的斷面尺寸除應(yīng)滿(mǎn)足臨界轉(zhuǎn)速的要求外，還應(yīng)保證有足夠的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。傳動(dòng)軸的最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力τ(MPa)可按下式計(jì)算：　　τ= Te max·iR1·iF1·kd/Wτ　　式中Te max——發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，N·m；　　iR1，iF1——變速器一檔傳動(dòng)比和主傳動(dòng)比；　　kd——?jiǎng)虞d荷系數(shù)；　　Wτ——抗扭截面模量；　　如果傳動(dòng)軸為管軸，上式又可表達(dá)為　　τ=16DT/π·（D4-d4）　　式中T——傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩，T=Te max·iR1·iF1·kd，N·mm；　　D——傳動(dòng)軸管外徑尺寸，mm；　　d——傳動(dòng)軸管內(nèi)徑尺寸，mm；　　上式亦可用于計(jì)算萬(wàn)向傳動(dòng)的實(shí)心軸，例如傳動(dòng)軸一端的花鍵軸和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的半軸以及斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋和de Dion橋的擺動(dòng)半軸，并取上式的d=0。對(duì)于花鍵軸D取花鍵的內(nèi)徑，且其許用應(yīng)力一般按安全系數(shù)為2～3確定。　　根據(jù)傳動(dòng)軸的扭力需要計(jì)算軸的最小危險(xiǎn)截面直徑：如下下面舉例進(jìn)行計(jì)算說(shuō)明：　　某款車(chē)其參數(shù)為：　　1、發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出功率為47KW；　　2、發(fā)動(dòng)機(jī)傳輸最大輸出扭矩為85N·m（轉(zhuǎn)速5000～5300rpm）；　　3、發(fā)動(dòng)機(jī)中置，各軸的萬(wàn)向節(jié)間垂直距離為450mm；　　4、空載前輪承受重量600 Kg，空載重心離地高度330mm；　　5、發(fā)動(dòng)機(jī)的主減速比：　　Ⅰ 1.570　?、? 2.412　?、? 3.301　?、? 4.389　　Ⅴ 4.217　　6、差速器減速比為4.05；　　7、滿(mǎn)載前輪重量820Kg，滿(mǎn)載時(shí)重心離地高度為270mm；　　8、傳動(dòng)軸初始安裝軸傾角8°；　　9、車(chē)輪半徑為0.29m；　　按汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪打滑進(jìn)行扭力計(jì)算：　　Tj=Tψmax/ (i∑·ηγ)=G2·Ψmax·rr/(i∑·ηγ)　　=0.5×820×7.98×0.75×0.3/（0.96×0.96）　　≈1000 N·m　　對(duì)于小型車(chē)而言，由于車(chē)體的自重較輕，因此抓地力相對(duì)較差，這里選取系數(shù)為0.75；另選取半軸至驅(qū)動(dòng)車(chē)輪之間的傳動(dòng)比和傳動(dòng)效率數(shù)值分別為0.96。　　􀁺 按發(fā)動(dòng)機(jī)輸出進(jìn)行計(jì)算：如下為　　Tj=εTe max·i∑·ηγ=0.6×85×4.389×4.05×0.96≈871N·m　　考慮到當(dāng)車(chē)體為最高減速比時(shí)候，車(chē)體的速度是最低的，此時(shí)車(chē)體傳動(dòng)軸可以獲得最大的扭轉(zhuǎn)力矩。根據(jù)車(chē)體參數(shù)可以知道，發(fā)動(dòng)機(jī)在Ⅳ檔時(shí)可獲得最大的減速比。發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)效率此時(shí)選取0.96?！　「鶕?jù)上述計(jì)算的結(jié)果，選取數(shù)值較小的扭矩值作為驅(qū)動(dòng)軸的最小扭矩。這里面之所以不選取較大的數(shù)值是考慮到了傳動(dòng)軸的輕量化的設(shè)計(jì)原則。另對(duì)于車(chē)體而言，需要保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)不受損壞和最大沖擊載荷時(shí)其他安全件不受到損壞，故傳動(dòng)軸需要選取較小的數(shù)值?！　∫?τ=16DT/π·（D4-d4）　　所以有：　　D=[32·T/(π·κ·τmax)]-3 (單位：mm)　　式中 D——傳動(dòng)軸外徑，此時(shí)為實(shí)心軸；　　κ——安全系數(shù)，對(duì)于轎車(chē)而言選取安全系數(shù)為1.3～1.8；　　τmax——傳動(dòng)軸的實(shí)際抗拉強(qiáng)度；　　一般情況下傳動(dòng)軸需要承受一定范圍的彎曲疲勞應(yīng)力，因此選取了1.8倍的安全系數(shù)重新進(jìn)行計(jì)算：　　D=[32×871/(π×1.8×940)]-3=17.6mm　　即選擇最小軸徑為17.6mm的軸作為最小安全截面積。: 回答者：網(wǎng)友

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