传动轴临界转速及主要零部件强度计算(带示例)

2019年02月14日 厂家新闻 339 views

由于我是非汽车专业毕业,没有系统学习过汽车设计。对于工作中大家提到的“传动轴共振问题”,和看过一些书,上面写着“传动轴过长容易造成低频共振问题“,还有经验之谈“传动轴长度建议不能超过2米,最长不能超过2.3米”等等,一直没有找到对应的理论基础。

直到这几天偶然发现了传动轴临界转速这个概念,把多年的疑惑解开,不过从侧面反映,对于没有理解的问题没有深层次的追问自己。应该在思想上给自己洗脑,时不时地清零自己。

话不多说,直接上干货。

一、转动轴的临界转速计算及判断设计合理性

所谓临界转速,就是当传动轴的工作转速接近于其弯曲固有振动频率时,即出现共振现象,以致振幅急剧增加而引起传动轴折断时的转速。

计算公式:

式中,Lc为传动轴长度(mm),即两万向节中心之间的距离;dc和Dc分别为传动轴轴管的内、外径(mm)。

这个公式的意义就在于,通过计算得出临界转速,需要判断设计的传动轴长度是否在临界转速以下。

穿插一个在一篇文献中看到的,临界转速可根据振动理论求出,公式如下:

E为传动轴材料的弹性模量,J为传动轴断面的抗弯惯性矩,g为重力加速度,L为传动轴长度,q为传动轴单位长度重量。(喜欢可以研究一下)

下面是例子:

安全系数的确定,还是要根据实际经验确定,不同车型例如轿车、货车而言,肯定不是一概而论。示例是按最高速度小于临界转速的70%(安全系数约1.4)为合理最高转速(直接挡),请注意超速档变速箱的最高转速换算。

汽车设计书中给的安全系数范围为1.2~2.0之间,范围还是比较大的。但是一般而言对于重型汽车,都在2.0以上。

二、传动轴的主要零部件计算包括:

1.传动轴管的计算

1.1传动轴轴管扭转应力

1.2传动轴扭转角

2.花键接头计算

2.1扭转应力

2.2挤压应力

2.3剪切应力

3.万向节滚针轴承计算

3.1作用在滚针轴承上的力

3.2十字轴轴颈根部的弯曲应力

3.3十字轴轴颈上的平均单位压力

3.4滚针轴承的接触应力

4.万向节十字轴计算

断面应力计算(弯曲应力、剪切应力、拉伸应力)

5.传动轴套管叉的计算

叉子最危险断面是它的根部,根部弯曲应力、扭转应力

另附零部件计算示例:

以上示例均是通过网络获得。

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