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1、底盘系统设计指南目 录第一章 传动轴1 简要说明51.1万向节和传动轴综述51.2万向的类型及适用范围51.3结构图61.4 工作原理82 设计构想92.1设计原则和开发流程92.2 基本的设计参数102.3 环境条件、材料、热处理及加工要求263 台架试验263.1 十字轴式万向节传动轴台架试验263.2 等速万向节驱动轴台架试验274 图纸模式274.1 尺寸公差274.2 文字说明28第一章 传动轴1 简要说明1.1万向节和传动轴综述汽车上的万向节传动常由万向节和传动轴组成，主要用来在工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传替动力。万向节传动应保证所连接两轴的相对位置在预计范围内变动，能可
2、靠的传替动力；保证所连接两轴尽可能同步（等速）运转；允许相邻两轴存在一定角度；允许存在一定轴向移动。1.2万向的类型及适用范围万向节按其在扭转方向上是否由明显的弹性可分为刚性万向节和挠性万向节。刚性万向节又可分为不等速万向节（常用的十字轴式），准等速万向节（双联式、三销轴式等）和等速万向节（球叉式、球笼式等）。等速万向节，英文名称Constant Velocity Universal Joint，简称等速节（CVJ）。CVJ的种类如下:在发动机前置后轮驱动（或全轮驱动）的汽车上，由于工作时悬架变形，驱动桥主减速器输入轴与变速器（或分动器）输出轴间经常有相对运动，普遍采用万向节传动。在转向驱动桥
3、中，由于驱动轮又是转向轮，左右半轴间的夹角随行驶需要而变，这时多采用球叉式和球笼式等速万向节传动。当后驱动桥为独立悬架结构时，也必须采用万向节传动。万向传动装置除用于汽车的传动系外，还可用于动力输出装置和转向操纵机构。1.3结构图(1)十字轴式刚性万向节,如图所示：(2)球笼式等速万向节,如图所示：(3)伸缩型球笼式万向节：(4)一般的Drive Shaft主要构成零件以及机能【构成零件及其机能】BJ Assy：允许夹角很大的等速的固定式TJ Assy：等速的Joint中心可以Slide的Intermediate shaft：从TJ Assy到BJ Assy方向传动驱动力。Damper： 减小
4、由于Intermediate Shaft的弯曲共振产生的振动噪音。Boot(BJ)：满足BJ Assy夹角较大时的回转，且保持BJ润滑用Grease。Boot(TJ)：满足TJ Assy回转及Joint中心的Slide，且保持BJ润滑用GreaseBoot Clamp： 把Boot固定在Joint及Shaft上Circular Clip： 把TJ Assy固定在Differential侧。 (5)Front Drive Shaft的支撑方法Drive Shaft的支撑方法，在BJ侧，heel Bearing以及Hub压入到Knuckle的Axle Housing内，然后将Drive Shaft
5、的侧的Spline插入到Hub中用Nut固定。在DOJ 或者 TJ侧，将DOJ 或 TJ的 Spline的前端插入到Differential侧的Gear内，然后用Circular Clip固定 。1.4 工作原理传统的Universal Joint，Yoke和Yoke之间通过十字形的Joint连接，可以传递不同角度方向上的回转运动。图示的输入轴轴在A平面上作旋转运动。输出轴轴在B平面上作旋转运动。a轴和b轴在同一条直线上时，a轴和b轴的转速相同。a轴和b轴之间有一定的角度旋转时，轴从旋转到位置（）时，b轴从 旋转到位置（小于移动的距离减小）。a轴和b轴之间有一定的角度旋转时，轴从旋转到X位置（
6、）时，b轴从W旋转到X位置（大于移动的距离增大）。十字轴式刚性万向节：单个十字轴万向节在有夹角时传动具有不等速性；实现两轴间的等角速传动须满足以下两个条件：第一万向节两轴间夹角1与第二万向节两轴间夹角2相等；第一万向节的从动叉与第二万向节的主动叉处于同一平面内。Joint夹角大的车的Drive Shaft使用Universal Joint时，回转不圆滑，振动噪音大，操舵感觉不好。所以Joint需要使用CVJ(Constant Velocity Joint)。（Birfield Joint、Rzeppa Joint、Double Offset Joint、Tripod Joint）与Joint夹
7、角没有关系，它位于传动钢球的中心随时发生变化的输入轴和输出轴的二等分面上，因此，2轴的中心到中心的距离（旋转运动的传动半径）相同，2轴的回转速度相同。2 设计构想2.1设计原则和开发流程对于转向驱动桥,前轮既是转向轮又是驱动轮,作为转向轮,要求它能在最大转角范围内任意偏转到某一角度;作为驱动轮,则要求半轴在车轮偏转过程中不间断地把动力从差速器传到车轮。因此转向驱动桥的半轴不能制成整体而要分段,中间用万向节连接,以适应汽车行驶时半轴各段的交角不断变化的需要。若采用独立悬架,则在靠近差速器处也需要有万向节;若采用非独立悬架,只需要在转向轮附近装一个万向节。传动轴设计开发流程见下图：2.2 基本的设
8、计参数(1) 传动轴的布置要点在结构上，由于悬挂系统的上下运动，使万向节的角度变化，同时从Differential 到heel 的长度，即传动轴的长度发生变化。2 1。为了对应 Shaft的长度的变化，、固定式的的Birfield Joint（）或者 Rzeppa Joint(）等在轴向方向要有可以滑动的 Double Offset Joint ()或者Tripod Joint（）。通常车，车轮侧使用固定式的Joint，Differential侧使用Slide式的Joint。下面以某车型的传动轴布置为例。一、右传动轴长度右传动轴移动节中心坐标为（-49.24,294.54,25.05）。固定节
9、中心坐标固定节至移动节的距离传动轴角度上极限(-2.29,647.99,107.50)365.9714.6满载(-2.29,647.99,29)356.587.07半载(-2.29,647.99,20.32)356.597.13空载(-2.29,647.99,1)357.378.14下极限(-2.29,647.99, -72.5)369.6617.00根据移矩-摆角图，从上表可以定出右传动轴移动节中心到固定节中心长度为360mm。二、左传动轴长度左传动轴移动节中心坐标为（-57.03,-295.85,26.35）固定节中心坐标固定节至移动节的距离传动轴角度上极限(-2.29,-647.99,1
10、07.50)365.516.6满载(-2.29,-647.99,29)356.48.9半载(-2.29,-647.99,20.32)356.418.89空载(-2.29,-647.99,1)357.279.8下极限(-2.29,-647.99, -72.5)369.8217.8根据移矩-摆角图，从上表可以定出左传动轴固定节中心到移动节中心长度为360mm。(2) 关键性能尺寸的确定传动轴中心距由传动轴总布置确定。确定方法见传动轴布置要点。固定节、移动节的装配尺寸根据接口(轮毂、半轴齿轮等)尺寸、结构确定，主要结构参数参见2.2.5 传动轴的主要结构与计算。(3) 粗糙度和形位公差的确定 移动节
11、轴颈与变速箱油封配合处，为保证油封的密封效果，轴颈处粗糙度一般选0.8或0.63。移动节、固定节轴承配合端面垂直度取0.05。形状和位置公差GB/T1182-ISO1302。 表面粗糙度符号按GB/T131-ISO1302。形状和位置的未注公差按GB/T1184-k,线性尺寸的未注公差按GB/T1804-m,角度的未注公差按GB/T11335-m。(4) 零件号要求传动轴组号为22。前传动轴分组号2201。中间传动轴分组号2202。后传动轴组号2203。(5) 传动轴的主要结构参数与计算 a) 关于的主要尺寸 表示CVJ强度区分的Size表示法和Layout设计时重要的CVJ尺寸（下图：D1D
12、3 L1L3）,根据各个Vendor不同而不同。在研究Drive shaft的强度及Layout实施前，首先要与委托生产Drive shaft的Vendor联系，确认Drive shaft的允许强度及主要尺寸。（下图：D1D3，L1L3）这对提高设计效率非常重要。理由如下：扭转强度及耐久寿命由各Vendor的CVJ的具体设计规格决定。各Vendor把Drive shaft的主要尺寸都标准化（下图：D1D3，L1L3），这样可以达到缩短 Drive shaft的开发期间及降低成本。b)的静扭转强度 根据从Vendor得到的各Size的允许强度和下表计算得出的CVJ的输入扭矩，选定CVJ的SIZE
13、.另外也要考虑 2-1-3项中的CVJ的耐久寿命。c)heel侧CVJ的耐久寿命的预测关于heel侧CVJ的耐久寿命的预测，为了提高精度，应该包括实车的操舵频度在内，研究CVJ的寿命，设定CVJ的Size。【CVJ寿命研讨概要】（）FF车（Front Engine & Front Drive ）的Drive Shaft，在 heel侧使用BJ,在Differentia侧使用TJ或者DOJ、一般情况下，组合使用同Size的CVJ。一般情况下，代表等速Joint 自身的强度耐久性的指标用Size来表示。同Size的CVJ、设定时heel侧BJ的载荷容量要比Differential侧TJ的载荷容量大
14、。参考例：NTN会社BJ82: T100245NmDOJ82: T100230NmT100 的基本Torque ：CVJ夹角3N100rpm时，寿命时间为1500hr,对应的Torque可以查图表得到。()CVJ的耐久性主要是由Torque(T)、转速(N)、夹角()决定，同时还受温度（润滑）的影响。（3）实车的CVJ的损坏一般是由于应该设有载荷余量的BJ侧的FlakingPitching 等的CVJ的耐久性不足引起的。推测原因主要是heel側的BJ在操舵时，一时使用大夹角而导致CVJ的损坏。（4）把实车的操舵频度列入到寿命计算的输入项目中，计算BJ的损坏值，选定BJ的最佳Size。BJ损伤值计算：参考Birfild会社的 CVJ 寿命计算方式。操舵频度：2540的操舵频度使用一般车在Cross-country路面行驶时的数据5倍以上的数据。BJ温度预测：根据下记F值及实车温度实际测量 Date进行预测。F(T*D*N0.577)(T100 *AX) 【计算理论】（）Birfild会社的CVJ寿命计算方式（Ball轨道面产生Pitching摩擦为止的寿命）1000rpm时21,400（ ）（hour）1000rpm时396,580（
