上海同济同捷科技有限公司企业标准
TJI/YJY·03·72-2005
传动轴设计计算书编制规则
2005-08-10 发布2005-08-16 实施上海同济同捷科技有限公司发布
TJI/YJY·03·72-2005
前言
为使底盘传动轴设计计算书在设计编制时，做到设计计算内容全面、正确，格式规范、统一，便于管理和检查评审，特制定本标准。

本标准中的各项要求，既是工程技术人员在计算书设计编制时，应该达到技术要求；又是检查评审传动轴设计计算书的依据。

本标准于2005年8月16日实施。

本标准的附录A为规范性附录。

本标准由上海同济同捷科技有限公司提出。

本标准由上海同济同捷科技有限公司质量与项目管理中心负责归口管理。

本标准主要起草人：李国华
TJI/YJY·03·72-2005
传动轴设计计算书编制规则
1范围
本标准规定了传动轴设计计算书的格式及内容
本标准适用于底盘传动轴新产品开发设计及改型设计
2规范性引用文件
QC/T 3-92 汽车产品图样及设计完整性
3术语和定义
无
4要求
4.1设计计算书的格式见规范性附录A。

4.2设计计算书应包括封面、目录、正文、参考文献等四个部分。

4.3传动轴设计计算书应包含的计算内容
4.3.1轴管扭转应力校核
4.3.2花键挤压应力校核
4.3.3滑移量校核
附录 A
（规范性附录）
传动轴设计计算书范本
密级：
编号：传动轴设计计算书
项目名称：R11汽车设计项目
项目编号：ETF-TJKJ090-BDRC
项目代码：AM-11
编制: 日期:
校对: 日期:
审核: 日期:
批准: 日期:
上海同济同捷科技有限公司
2004年11月18日
目录
1 概述 0
1.1 任务来源 0
1.2 传动轴基本介绍 0
1.3 传动轴滑移端滑移量简图 (1)
1.4 计算的目的 (1)
2 传动轴设计的输入条件 (1)
3 传动轴的校核计算 (2)
3.1 轴管直径的选择及校核 (2)
3.2 轴管的扭转应力的校核 (3)
3.3 传动轴花键齿侧挤压应力的校核 (5)
3.4 滑移线的校核 (5)
4 结论 (6)
参考文献 (7)
1 概述
1.1 任务来源
根据《R11、R12型汽车设计开发项目》合同的规定，按照双方确认的设计依据和要求，并依据总布置的要求对传动轴选型并作局部修改。

1.2 传动轴基本介绍
本车采用前置横置发动机前驱动的结构型式，前桥既转向又驱动，传动轴输入端采用球面滚轮万向节，它为近似等速万向节，传动轴输出端采用球笼式万向节，它为等速万向节，这种带有万向节的传动轴用于不同轴心的两轴之间甚至在汽车行驶过程中相对位置不断变化的两轴之间传递动力。

结构型式见图1-1 ：
图1－1
1.3 传动轴滑移端滑移量简图
图1-2 结构简图
1.4 计算的目的
校核传动轴的直径、轴管的扭转应力、传动轴花键齿侧挤压应力和滑移线的校核。

2 传动轴设计的输入条件
表2－1 发动机与传动部分基本参数
型号宝马 Tritec
发动机最大转矩T emax
(N m/rpm)149/4500
发动机
发动机最大功率N emax
(kW/rpm)85/6000
一档i g1 3.5
二档i g2 1.95
三档i g3 1.36
四档i g40.97
五档i g50.81 变速器各档速比
倒档i gr 3.417
主减速比i0 3.941
表2－1 传动轴两端花键参数
球笼端(暂定) 滑套端 圆齿根，齿面配合 ANSI B 92.1 JIS B 1602－1961
齿数 25 25 模数 1.05833 1.05833 压力角 45° 30° 分度圆直径 26.458 26.458 成型直径 25.57 25.4 小径 25.05/25.30 24.816/24.613 大径 27.07/27.42 27.508/27.254 螺旋角
22’/25’
3 传动轴的校核计算 3.1 轴管直径的选择及校核
根据所传动最大转矩、额定转速和传动轴长度。

参考同类车型选取：
D ＝24.6mm
D －轴管外径及内径 mm 。

两端自由支撑、壁厚均匀的等截面传动轴的计算临界转速
n c (r/min)为：
2
28
1.2x10
n c L D =①
(3)
1)
其中：
D －轴管的外径最细端（在这里是花键的底径） mm ； L －传动轴的支承长度，取两万向节之中心距：mm 。

各参数取值如下：
①
汽车工程手册设计篇
D＝24.6mm
左传动轴长L＝350.5mm，右传动轴长L＝608.5mm，取其中较长的一个L＝608.5mm
代入得：n c=7973r/min
实际上传动轴的最大转速n max＝n e/（i g xi0），r/min
其中：
n e－发动机的额定转速，r/min；
i g－变速器传动比；
i0－主减速器传动比。

各参数取值如下：
n e＝6000 r/min
变速器传动比取最小值，i g ＝0.81
主减速比：i0＝3.941
代入得：n max＝1880r/min
由于传动轴动平衡的误差的影响，实际临界转速要低于计算的值n c。

因此需要引进安全系数K，
K＝n c/n max=1.2～2.0，
代入数值后K＝7973/1880＝4.24>2.0
结论：合格
3.2 轴管的扭转应力的校核
传动轴除了应满足临界转速的要求外，还应保证有足够的扭转强度对于传动轴管传动轴的最大扭转应力τ（Mpa）按下式计算：
）
－（44D DT 16d πτ=
①
…………………………(3-2
)
式中：
T －传动轴计算转矩，2/k i i T T d g0g1x ema = Nmm ； T emax －发动机最大转矩 Nmm ； i g1－变速器一档传动比； i g0－主减速器传动比 k d －动载系数
D ，d －轴管的外径及内径，mm ；
各参数取值如下：
T emax ＝149000 Nmm i g1＝3.5 i g0＝3.941 k d ＝1
D ＝24.6 mm ，d ＝0 mm 代入T ＝1027616 Nmm
代入得： τ＝351.7MPa
由于所计算的传动轴在使用中是起着半轴的作用，因而其要求与半轴相同。

半轴的扭转许用应力τ=490～588 MPa ②>351.7MPa 。

结论：合格
① 汽车工程手册设计篇 ②
汽车设计
3.3 传动轴花键齿侧挤压应力的校核
ϕσZL D D D D T )2)(4(2121−+=① (3)
3)
式中： T －计算转矩，Nmm ；
D 1,D 2－花键的外径和内径，mm ；
Z ，L －花键齿数和键齿有效长度
ϕ－载荷分布的不均匀系数 取0.75
各参数取值如下：
T= 1027616N·mm
传动轴输入端花键轴 D1=27.508mm,D2=24.613mm
传动轴输出端花键轴 D1＝27.42mm ，D2=25.07mm(暂定) 传动轴输入端花键轴 Z ＝25，L ＝16.5mm
传动轴输出端花键轴 Z ＝25，L ＝27.75mm （暂定）
代入传动轴输入端花键轴 σ＝216 N/mm 2
传动轴输出端车轮端花键轴 σ＝107 N/mm 2 （暂定）
随着工艺水平的提高传动轴的许用挤压应力可达到250 MPa 以上
[]σσ≤
结论：合格。

3.4 滑移线的校核
汽车在行驶过程中，传动轴的长度和角度是经常变化的，变化
① 汽车设计
情况如下：
规定：传动轴以车身坐标Y 方向移动为正，反向为负，以满载时为零点。

状 态
滑移距离（mm ） 角度（°） 上跳不转向 -0.5769 8.0373 上跳右转向 -1.1598 8.0513 上跳左转向 -1.3952 8.8902 下跳不转向 -1.4866 17.7519 下跳右转向
-2.8556 17.8236 左
传
动
轴 下跳左转向
-2.5547 17.0367 上跳不转向
-0.6022 4.7266 上跳右转向
-0.1802 5.2122 上跳左转向
-0.036 4.7345 下跳不转向
-5.9253 10.1954 下跳右转向
-4.3442 9.8104 右传动轴 下跳左转向 -4.551 10.2307 本车选用的传动轴允许的滑移线图和上面各点落在图中的位置为：
从图中可以看出，以上几点均落在剖面线范围内，所以满足要求。

4 结论
通过对传动轴的长度、最小直径和滑移量的计算校核。

选定
的传动轴符合本车的要求。

表4-1传动轴主要参数
参 考 文 献
1. 张洪欣. 汽车设计（第二版）. 北京：机械工业出版社，1989
2. 刘惟信. 汽车设计. 北京：清华大学出版社，2002
3. 汽车工程手册编写组编. 汽车工程手册（设计篇）. 北京：机械工业出版社，
2001
左传动轴 350.5
传动轴长度（mm ） 右传动轴 608.5
直径（mm ）
24.6。