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【摘 要】本文对某型汽车悬架传动系统的传动轴进行了结构设计和强度校核,满足了设计要求.
【关 键 词】悬架；传动系统；设计；校核
一、悬架的基本参数
本文采用某型汽车1/4车辆模型为研究对象来设计振动能量回收发电悬架的样机,基本参数如表1所示.
表1某型汽车基本参数
二、轴的设计
轴上所用材料有两大类,即碳素钢、合金钢.碳素钢比合金刚价格低廉,对应力集中的敏感性较低,采用正火或调质等热处理后可提高力学综合性能,故得到广泛应用,合金钢具有好的力学性能及淬火性能,能传递较大的动力,轴径具有很好的耐振性.我们选用20Cr,经渗碳淬火后,表面硬度56-62HRC,抗拉强度极限σb等于640MPα,屈服极限σs等于390MPα,弯曲疲劳极限σ-1等于305MPα,剪切疲劳极限τ-1等于160MPα,许用弯曲应力[σ-1]等于60MPα许用剪切应力[τ-1]等于40-52MPα.当ωt等于0时,输入轴上惯性扭转力矩Mfz等于56.1N·m最大,因此d≥等于等于17.8mm,取d等于20mm.
三、标准件的选择
根据Mfz等于56.1N·m,选取CKA径向楔块式超越离合器总成：CKA3型,其性能指标及有关尺寸如表2所示.
表2CKA3型性能指标表
四、轴的强度及安全性校核
已知：M等于-M等于56.1N·m,p等于2240N.（1）疲劳强度安全系数校核.在画出轴的弯矩和扭矩图之后,选择轴上的危险截面,对由表面状态和尺寸变化造成的应力集中进行疲劳强度校核,本轴最危险的载荷是C面.它即存在较大的弯矩造成弯曲应力,又存在由扭矩造成的剪切应力.把这两项应力分别分解成平均应力xσm、τm和应力幅σα、τα.然后分别求出弯矩作用下的安全系数Sσ,和扭矩作用下的Sτ,然后求出安全系数S,使其满足大于或等于许用的安全系数[S]即S等于≥[S]
首先确定许用安全系数[S],因为轴的材料比较均匀,载荷计算较准确,因此取[S]等于1.3-1.5,中的[S]等于1.3.（2）轴的刚度校核.轴在受到弯矩、扭矩作用时,要产生挠度、偏转角和扭转角,这将影响整个系统的正常工作.所以要对轴的刚度进行校核.实际最大挠度：
y等于等于
等于0.044mm<[y]=0.05
实际A端偏转角：Qα等于等于等于0.000067rad<[θ]=0.05rad,实际B端偏转角：Qb===0.0009rad<[θ]=0.005rad,可见轴的挠度及轴端偏转角在许用范围之内.本传动轴只在C-F段受扭转力矩,只考虑C-F段的扭转变形情况.对轴中心的扭转惯性矩JP=d4=15708mm4,扭转弹性系数G=8.1×104MPa.实际扭转角φ===0.0063°,折合为单位长度的变形量为0.044°/m,此值小于许用扭转角[φ]=0.5-1°/m.可见本传动轴的扭转角在许用范围之内,因此轴的刚度符合要求.
本文研究设计了传动系统的具体结构,对传动系统的主要零件进行了设计计算和强度、刚度的校核.