论文部分内容阅读
【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=640MPα，屈服极限σs=390MPα，弯曲疲劳极限σ-1=305MPα，剪切疲劳极限τ-1=160MPα，许用弯曲应力[σ-1]=60MPα许用剪切应力[τ-1]=40-52MPα。当ωt=0时，输入轴上惯性扭转力矩Mfz=56.1N·m最大，因此d≥■=■=17.8mm，取d=20mm。
三、标准件的选择
根据Mfz=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2 CKA3型性能指标表
四、轴的强度及安全性校核
已知：M■=-M■=56.1N·m，p=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=■≥[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]=1.3-1.5，中的[S]=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■=■=■
=0.044mm<[y]=0.05
实际A端偏转角： Qα=■=■ =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。
参 考 文 献
[1]黄旭其等.基于CATIA参数化的汽车悬架设计技术[J].机电产品开发与创新.2007（4）
[2]方锡邦等.双横臂独立悬架转向传动机构的优化设计[J].合肥工业大学学报（自然科学版）.2001（5）
【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=640MPα，屈服极限σs=390MPα，弯曲疲劳极限σ-1=305MPα，剪切疲劳极限τ-1=160MPα，许用弯曲应力[σ-1]=60MPα许用剪切应力[τ-1]=40-52MPα。当ωt=0时，输入轴上惯性扭转力矩Mfz=56.1N·m最大，因此d≥■=■=17.8mm，取d=20mm。
三、标准件的选择
根据Mfz=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2 CKA3型性能指标表
四、轴的强度及安全性校核
已知：M■=-M■=56.1N·m，p=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=■≥[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]=1.3-1.5，中的[S]=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■=■=■
=0.044mm<[y]=0.05
实际A端偏转角： Qα=■=■ =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。
参 考 文 献
[1]黄旭其等.基于CATIA参数化的汽车悬架设计技术[J].机电产品开发与创新.2007（4）
[2]方锡邦等.双横臂独立悬架转向传动机构的优化设计[J].合肥工业大学学报（自然科学版）.2001（5）