某型汽車(chē)發(fā)電懸架傳動(dòng)系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)

【摘 要】本文對(duì)某型汽車(chē)懸架傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)軸進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核，滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)要求。

【關(guān)鍵詞】懸架；傳動(dòng)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；校核

一、懸架的基本參數(shù)

本文采用某型汽車(chē)1/4車(chē)輛模型為研究對(duì)象來(lái)設(shè)計(jì)振動(dòng)能量回收發(fā)電懸架的樣機(jī)，基本參數(shù)如表1所示。

表1 某型汽車(chē)基本參數(shù)

二、軸的設(shè)計(jì)

軸上所用材料有兩大類(lèi)，即碳素鋼、合金鋼。碳素鋼比合金剛價(jià)格低廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，采用正火或調(diào)質(zhì)等熱處理后可提高力學(xué)綜合性能，故得到廣泛應(yīng)用，合金鋼具有好的力學(xué)性能及淬火性能，能傳遞較大的動(dòng)力，軸徑具有很好的耐振性。我們選用20Cr，經(jīng)滲碳淬火后，表面硬度56-62HRC，抗拉強(qiáng)度極限σb=640MPα，屈服極限σs=390MPα，彎曲疲勞極限σ-1=305MPα，剪切疲勞極限τ-1=160MPα，許用彎曲應(yīng)力[σ-1]=60MPα許用剪切應(yīng)力[τ-1]=40-52MPα。當(dāng)ωt=0時(shí)，輸入軸上慣性扭轉(zhuǎn)力矩Mfz=56.1N·m最大，因此d≥■=■=17.8mm，取d=20mm。

三、標(biāo)準(zhǔn)件的選擇

根據(jù)Mfz=56.1N·m，選取CKA徑向楔塊式超越離合器總成：CKA3型，其性能指標(biāo)及有關(guān)尺寸如表2所示。

表2 CKA3型性能指標(biāo)表

四、軸的強(qiáng)度及安全性校核

已知：M■=-M■=56.1N·m，p=2240N。（1）疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核。在畫(huà)出軸的彎矩和扭矩圖之后，選擇軸上的危險(xiǎn)截面，對(duì)由表面狀態(tài)和尺寸變化造成的應(yīng)力集中進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核，本軸最危險(xiǎn)的載荷是C面。它即存在較大的彎矩造成彎曲應(yīng)力，又存在由扭矩造成的剪切應(yīng)力。把這兩項(xiàng)應(yīng)力分別分解成平均應(yīng)力xσm、τm和應(yīng)力幅σα、τα。然后分別求出彎矩作用下的安全系數(shù)Sσ，和扭矩作用下的Sτ，然后求出安全系數(shù)S，使其滿(mǎn)足大于或等于許用的安全系數(shù)[S]即S=■≥[S]

首先確定許用安全系數(shù)[S]，因?yàn)檩S的材料比較均勻，載荷計(jì)算較準(zhǔn)確，因此取[S]=1.3-1.5，中的[S]=1.3。（2）軸的剛度校核。軸在受到彎矩、扭矩作用時(shí)，要產(chǎn)生撓度、偏轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)角，這將影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作。所以要對(duì)軸的剛度進(jìn)行校核。實(shí)際最大撓度：

y■=■=■

=0.044mm<[y]=0.05

實(shí)際A端偏轉(zhuǎn)角： Qα=■=■ =0.000067rad<[θ]=0.05rad，實(shí)際B端偏轉(zhuǎn)角： Qb=■=■ =0.0009rad<[θ]=0.005rad，可見(jiàn)軸的撓度及軸端偏轉(zhuǎn)角在許用范圍之內(nèi)。本傳動(dòng)軸只在C-F段受扭轉(zhuǎn)力矩，只考慮C-F段的扭轉(zhuǎn)變形情況。對(duì)軸中心的扭轉(zhuǎn)慣性矩JP=■d4=15708mm4，扭轉(zhuǎn)彈性系數(shù)G=8.1×104MPa。實(shí)際扭轉(zhuǎn)角φ=■=■=0.0063°，折合為單位長(zhǎng)度的變形量為0.044°/m，此值小于許用扭轉(zhuǎn)角[φ]=0.5-1°/m?？梢?jiàn)本傳動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)角在許用范圍之內(nèi)，因此軸的剛度符合要求。

本文研究設(shè)計(jì)了傳動(dòng)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的主要零件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度、剛度的校核。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]黃旭其等.基于CATIA參數(shù)化的汽車(chē)懸架設(shè)計(jì)技術(shù)[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新.2007（4）

[2]方錫邦等.雙橫臂獨(dú)立懸架轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2001（5）