【正文】 指導教師 錢 德 猛 博 士 2022 年 5 月 28 日 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 2摘要汽車傳動系統(tǒng)的基本功用是將發(fā)動機發(fā)出的動力傳給驅(qū)動車輪。傳動系統(tǒng)的首要任務是與發(fā)動機協(xié)同工作，以保證汽車能在不同使用條件下正常行駛，并具有良好的動力性和燃油經(jīng)濟性。動 力 性 是 指 汽 車 在 良 好 的 路 面 上 直 線 行 駛 時 由 汽 車 受 到 的 縱 向 外 力決 定 的 、 所 能 達 到 的 平 均 行 駛 速 度 。 同時 也 受 到 各 國 政 府 和 汽 車 制 造 業(yè) 的 重 視 。雷諾，通過多年的苦心鉆研和實驗，終于試制出了萬向節(jié)和差動軸齒輪，從而解決了發(fā)動機動力必須緊靠驅(qū)動輪軸安放的限制。隨著科技的不斷進步汽車傳動技術的不斷提升，汽車傳動系統(tǒng)的發(fā)展與應用前景越來越廣闊?！。阂环N新型的數(shù)字化設計的內(nèi)外復合嚙合機制的齒形鏈和一種具有非圓異形孔鏈板的內(nèi)外嚙合有序交替排列的新型 HyVo 鏈將越來越廣泛地在汽車發(fā)動機上應用。這兩個方案又各自分成不同的小的方案，每個小的方案也有自己不同的零件選擇標標準和不同的布置方案方法。 （申明本車傳動軸設計不是傳統(tǒng)載貨車上從變速器到后驅(qū)動橋之間長軸傳動設計，而是半軸傳動設計。缺點是：傳動部件多、傳動系統(tǒng)質(zhì)量大，貫穿乘坐艙的傳動軸占據(jù)了艙內(nèi)的地臺空間。：發(fā)動機放置在前、后軸之間，同時采用后輪驅(qū)動，類似 F1 賽車的布置形式。：早期廣泛應用在微型車上，現(xiàn)在多應用在大客車上，轎車上已很少用，但保時捷 911 的“甩尾”則是因 RR 出名的。4WD 的優(yōu)點是：四個車輪均有動力，地面附著率最大，通過性和動力性好。2）. 離合器：這組機構被裝置在發(fā)動機與手動變速箱之間，負責將發(fā)動機的動力傳送到手動變速箱。傳動軸　　將經(jīng)過變速系統(tǒng)傳遞出來的動力，傳遞至車輪進而產(chǎn)生驅(qū)動力的機構。一般在車輛上可以看到的動力連接裝置有離合器與扭力轉(zhuǎn)換器等兩種。在飛輪的外殼之中，以一圓盤狀的彈簧連接壓板，其間有一摩擦盤與變速箱輸入軸連接。摩擦離合器是應用得最廣也是歷史最久的一類離合器，它基本上是由主動部分、從動部分、壓緊機構和操縱機構四部分組成。發(fā)動機轉(zhuǎn)矩即靠飛輪與從動盤接觸面之間的摩擦作用而傳到從動盤上，再由此經(jīng)過從動軸和傳動系中一系列部件傳給驅(qū)動輪。當希望離合器分離時，只要踩下離合器操縱機構中的踏板，套在從動盤轂的環(huán)槽中的撥叉便推動從動盤克服壓緊彈簧的壓力向松開的方向移動，而與飛輪分離，摩擦力消失，從而中斷了動力的傳遞。隨著飛輪和從動盤接合緊密程度的逐步增大，二者轉(zhuǎn)速也漸趨相等。因此，對于離合器的具體結構的要求就有這三點：首先是在保證傳動發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩的前提下，滿足兩個基本性能要求，即分離徹底和接合柔和；其次，離合器從動部分的轉(zhuǎn)動慣量要盡可能小。離合器接合愈柔和，產(chǎn)生地熱量愈大，這些熱量如不技術散出，對離合地工作將產(chǎn)生嚴重地影響。2.）中央彈簧離合器：僅具有一個或兩個較強力的螺旋彈簧并安安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 12置在中央。 ）保證汽車平穩(wěn)起步這是離合器的首要功能。這是因為汽車從靜止到前沖時，產(chǎn)生很大慣性力，對發(fā)動機造成很大地阻力矩。在接合過程中，發(fā)動機所受阻力矩逐漸增大，故應同時逐漸踩下加速踏板，即逐步增加對發(fā)動機的燃料供給量，使發(fā)動機的轉(zhuǎn)速始終保持在最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速上，而不致熄火。在換檔前必須踩下離合器踏板，中斷動力傳動，便于使原檔位的嚙合副脫開，同時使新檔位嚙合副的嚙合部位的速度逐步趨向同步，這樣進入嚙合時的沖擊可以大大的減小，實現(xiàn)平順的換檔。通過上面的了解，我們可以知道，離合器應該使這樣一個傳動機構：其主動部分和從動部分可以暫時分離，又可以逐漸接合，并且在傳動過程中還要有可能相對轉(zhuǎn)動。機械工程師開始思考如何以利用機構來簡化操作過程。在扭力轉(zhuǎn)換器之中，左側為發(fā)動機動力輸出軸，直接與泵輪外殼連接。但是由于轉(zhuǎn)速太低，液體對于渦輪施加的力量，并不足以推動車輛前進，車輛便可靜止不動，便可達到如同離合器分離的狀況。汽車的速度在由低到高的過程中，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速卻是由高變到低，要如何解決矛盾現(xiàn)象呢？于是通稱為“變速箱”的這種可以改變發(fā)動機與車輪之間換轉(zhuǎn)差異的裝置為此而生。圖示如下： 圖 23 變速機構 在手動變速系統(tǒng)里面含有離合器、手動變速箱二個主要部份。手動變速箱：以手動方式操作變速箱去做變換檔位的動作，使手動變速箱內(nèi)的輸入軸和輸出軸上的齒輪嚙合。從此以后駕駛汽車在起步、停止以及在加減速的行駛過程中，駕駛者就不需要再做換檔的動作。將動力自輸入軸傳送到對向的輸出軸，經(jīng)由輸出軸再將動力傳送到自動變速箱。安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 16電子控制系統(tǒng)：早期的機械式自動變速箱的換檔控制是以油壓的壓力變化去決定何時做換檔的動作，即使經(jīng)過多年的研究及改良，機械式自動變速箱的換檔性能仍然不盡人意。減速器的作用就是減速增矩，這個功能完全靠齒輪與齒輪之間的嚙合完成，比較容易理解。如果后輪軸做成一個整體，就無法做到兩側輪子的轉(zhuǎn)速差異，也就是做不到自動調(diào)整。差速器的設計要求滿足：（左半軸轉(zhuǎn)速）+（右半軸轉(zhuǎn)速）=2（行星輪架轉(zhuǎn)速） 。同樣的道理，車輪在轉(zhuǎn)彎時也會自動趨向能耗最低的狀態(tài)，自動地按照轉(zhuǎn)彎半徑調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速。示意圖如下：安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 18圖 25 萬向傳動裝置萬向節(jié)按其剛度的大小可分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)，前者的動力是靠零件的鉸鏈式聯(lián)接傳遞的；而后者的動力則是靠彈性零件傳遞的，如橡膠盤、橡膠塊等，由于彈性元件的變形量有限，因而撓性萬向節(jié)一般用于兩軸間夾角不大以及有微量軸向位移的軸間傳動?！∑囀且粋€運動的物體。但它與肢體關節(jié)的活動形式又有所不同，它僅允許夾角在一定范圍內(nèi)變化。萬向節(jié)叉上的花鍵連接又可以做小許的軸向移動，這樣就適應了夾角和距離同時變化的需要。由于受軸向尺寸的限制，要求偏角又比較大，普通萬向節(jié)難以勝任，所以廣泛采用各式各樣的等速萬向節(jié)。而負責將動力傳送至驅(qū)動輪的機構，便是傳動軸。而在前置發(fā)動機前輪驅(qū)動車型（FF）、后置發(fā)動機后輪驅(qū)動車型(RR)、中置發(fā)動機后輪驅(qū)動車型(MR)，這三種傳動方式的汽車上則沒有裝設傳動軸，變速箱與差速器的動力輸出后，便直接連接輪軸。示意圖如下： 圖 27 驅(qū)動橋1. 驅(qū)動橋主減速器主減速器是汽車傳動系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件。差速器通常按其工作特性分為齒輪式差速器和防滑差速器兩大類。防滑差速器：防滑差速器的特點是，當一側驅(qū)動輪在壞路上滑轉(zhuǎn)時，能使大部分甚至全部轉(zhuǎn)矩傳給在良好路面上的驅(qū)動輪，以充分利用這一驅(qū)動輪的附著力來產(chǎn)生足夠的驅(qū)動力，使汽車順利起步或繼續(xù)行駛。 第 3 章 汽車傳動軸的匹配設計理論計算 引言 這一章主要內(nèi)容和目的包括：傳動軸扭矩的計算，以校核傳動軸的靜扭強度。來設計計算軸的直徑、扭矩以及花鍵的大徑小徑的尺寸等參數(shù)。設計傳動軸桿部的強度儲備應該小于驅(qū)動橋其他傳動零件的強度儲備，使半傳動軸起一個熔絲的作用。圖 32 傳動軸的扭矩圖本車傳動軸設計不是傳統(tǒng)載貨車上從變速器到后驅(qū)動橋之間長軸傳動設計，而是半軸傳動設。m 納鐵福啟動時的扭矩增量系數(shù)fc’ 納鐵福表格 31 設計所需參數(shù)1.）首先計算由發(fā)動機最大扭矩 Temax傳遞來的最大變速扭矩 TEgmax如下：手動變速器：TEGmax=TemaxiG/Z （31）然后計算最大附著扭矩 TAmax,TAmax＝Q F/2RSμfs （32）比較 TEGmax與 TAmax的大小，取其中的較小值作為最大承受載荷 TJmax,（由扭矩圖得的結論）在此基礎上計算應用扭矩 TAPP, TAPP=TJmaxfc （3安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 263）驅(qū)動軸屈服扭矩應大于或等于 TAPP。m由于 TEGmax TAmax所以 TJmax=TEgmaxTAPP=TJmaxfc== Nmm， Nm= （3?331098716DmNTj?????6）取安全系數(shù) 得 39。mm； D1,D2－花鍵的大徑和小徑，mm；Z………花鍵齒數(shù)L………花鍵有效長度φ………載荷分布不均勻系數(shù)，計算時可取 ……許用擠壓應力，花鍵取 = 。m z=28 φ= 花鍵的有效長度應該小于輪轂端花鍵有效長度的參數(shù)根據(jù)受力可以取 L=30 b=對車輪端和對變速器端： ????? 267?把所得的結果分別帶入不等式組中得： ?zLbmNTDjj????22121/)4( /96)(解得：（1） ?則可得 理論取值范圍如下圖陰影部分：21D與安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 30圖 36 傳動軸花鍵大徑與小徑的取值范圍可以由機械設計手冊中花鍵部分介紹取花鍵 表()769格 34 設計所選花鍵參數(shù)校核：代入得車輪端花鍵軸： 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 312221 222121 /).(4 /).()..(18))(( mNmNxzLbDT mNxZjj ????????????? ????????2/1][/0?jmN??則 ??????校核：代入得變速器端花鍵軸： mNxzLbDTmNxZjj /)(74 /)()(1)(4221 22121 ????????????? ?????????2N/m6][/?jmN??則 根據(jù)發(fā)動機，變速器和車輪的參數(shù)，由上??????計算比較,傳動系統(tǒng)驅(qū)動軸在所驗證的項目上是可靠的，可以滿足本車動力匹配要求 汽車傳動軸設計與校核的程序開發(fā) 編輯程序的流程圖1.）傳動軸設計的 C++編寫流程圖：安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 32圖 37 傳動軸設計程序的流程圖2.）半軸校核的 C++ 編寫流程圖：安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 33圖 38 傳動軸校核程序的流程圖 程序內(nèi)容1）半軸及其上的花鍵設計開發(fā)程序： include iostream using namespace std 。cin t0 v i0 i1 kd u z l b s 。C = 2 * b * T2 / J 。cout d1 d2 = C endl 。cout 請分別輸入: 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 t3 , 主減速器傳動比 i0 , 變速器一檔傳動比 i1 , 驅(qū)動輪數(shù) z1 , 前橋載荷 q , 車輪附著系數(shù) u1 , 車輪靜態(tài)加載半徑 r , 汽車最大附著扭矩起動時的增扭系數(shù) f1,汽車最大發(fā)動機扭矩起動時的增扭系數(shù) f2 \n \n。t2 = q/2 * r * u1 * * f1。else cout 本車驅(qū)動軸扭矩不滿足要求!!\n\n 。t = v * t0 * i11 * i00 * kd * u 。if ( d = D amp。if ( J1 = J ) cout The extrusionstress is right! \n \n 。if ( J1 = J amp。 return 0 。首先這次畢業(yè)設計的主要工作包括：按通過根據(jù)現(xiàn)有參數(shù)，對轎車驅(qū)動軸進行理論上的設計，主要公式有扭矩，軸管的扭轉(zhuǎn)應力，傳動軸花鍵齒側擠壓應力的校核計算公式。提高自己的實際動手能力和獨立思考的