浅谈汽车传动轴设计的基本要求与考虑因素

前言

随着科学技术的进步，汽车的发展已经步入了一个新的时代。汽车电子器件(汽车空调控制器)也已成为汽车性能的标志。汽车传动轴是汽车构造中重要的组成部分(汽车电子控制技术)，所以对于汽车传动轴的设计就变得尤为重要。那么，怎样设计一款高性能的汽车传动轴呢，作者通过搜集整理资料，从汽车传动轴设计的基本要求，需要考虑的因素以及对汽车传动轴设计优化等方面做了详细介绍。

汽车传动轴设计(汽车控制系统)的基本要求：

1.保证所连接的两根轴相对位置在预计范围内变动时，能可靠地传递动力。

2.保证所连接两轴尽可能等速运转。

3.由于万向节夹角而产生的附加载荷、振动和噪声应在允许范围内。

4.传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等第三章五十铃万向传动轴结构分析及选型由于五十铃货车轴距不算太长，且载重量。

变速器与驱动桥之间的万向传动装置

汽车传动轴设计时需考虑的几个方面

空心传动轴具有较小的质量，能传递较大的转矩，比实心传动轴具有更高的临界转速，所以此传动轴管采用空心传动轴。

传动轴的长度和夹角及它们的变化范围，由汽车总布置设计决定。设计时应保证在传动轴长度处在最大值时，花键套与花键轴有足够的配合长度;而在长度处于最小时，两者不顶死。传动轴夹角大小会影响万向节十字轴和滚针轴承的寿命、万向传动效率和十字轴的不均匀性。变化范围为3。

汽车传动轴经常处于高速旋转状态下，所以轴的材料查机械零件手册选取40CrNi，适用于很重要的轴，具有较高的扭转强度。

汽车传动轴管选择

传动轴管由低碳钢板制壁厚均匀、(1.5～3.0mm)管径较大、壁薄、易质量平衡、扭转强度高、弯曲刚度高、适用高速旋转的电焊钢管制成。

伸缩花键选择矩形花键，用于补偿由于汽车行驶时传动轴两端万向节之间的长度变化。为减小阻力及磨损，对花键齿磷化处理或喷涂尼龙，外层设有防尘罩，间隙小一些，以免引起传动轴的震动。花键齿与键槽按对应标记装配，以保持传动轴总成的动平衡。传动平衡的不平衡度由电焊在轴管外的平衡片补偿。装车时传动轴的伸缩花键一端应靠近变速器，减小其轴向阻力和磨损。其结构图如下:

万向传动轴—花键轴结构简图

1-盖子;2-盖板;3-盖垫;4-万向节叉;5-加油嘴;6-伸缩套;7-滑动花键槽;8-油封;9-油封盖;10-传动轴管

汽车传动轴设计优化理论

汽车传动轴设计优化方法是应用数学最优化远离解决实际问题的设计方法。所谓优化设计，就是根据设计模型及初始设计参数，选定一种优化方法编出程序，上计算机算，求出优化参数及优化性能指标。以汽车传动轴设计为例进行分析。本设计的目标函数为二元函数，其函数值的大小及变化规律可用等值线画成一种直观的图形，可设为f(x1,x2)=Ci如此可得一系列平面曲线，这些曲线形象的表达了函数值大小变化的规律，并可最终得到函数的最小值点(即最优点)。其极小化的择优过程，就是从X0点开始，按照一定的方向，以一定步长，一步一步地接近最优点，直到满足要求的条件为止。

汽车传动轴设计优化程序试编

以下是用C语言编写的一段优化约束的子程序：

或者也可以用matlab等专用设计软件来进行优化程序的工作。最后，如取初始值为：D=63.5mm，d=58.5mm，S=479.093mm2δ=2，nmax=4000r/min,Ts=1.02×106N*mm

[τ]=125N/mm2可得优化解为：

D=59.34mm，d=56.14mm，S=290.2548mm2.

总结

汽车传动轴是汽车构成必不可少的一部分，本文主要介绍了汽车传动轴设计的基本要求、汽车传动轴设计时须考虑的几个方面以及应用c语言编写的汽车传动轴设计优化的程序等有关汽车传动轴设计的基础知识。