石宝枢

(比亚迪汽车有限公司 传动轴总厂，广东 深圳 518118)

符号说明

d——轴的直径，mm

Dw——钢球直径，mm

F——失效率

G——材料剪切弹性模量，MPa

IP——轴横截面的极惯性矩

k——轴半径的计算系数

n——安全系数

r——轴的半径，mm

R——可靠度

W——轴承受的转矩，N·mm

zR——可靠性系数

σr——轴半径的标准差，mm

σW——传动轴承受的转矩的标准差，N·mm

τ——轴的剪切应力，MPa

στ——轴剪切应力的标准差，MPa

δ——许用剪切应力，MPa

σδ——许用剪切应力的标准差，MPa

α——轴半径的偏差系数

θ——轴单位长度的扭转角，rad

η——传动效率

汽车等速万向节传动轴总成主要的失效模式是传动轴疲劳断裂。其根本原因是在传动轴总成产品设计时：(1)对其载荷和强度的变化未予考虑；(2)对传动轴的可靠度没有进行定性的分析和定量的确定；(3)对传动轴的直径没有进行精确的可靠性设计与计算。

下文将对等速万向节传动轴进行可靠性设计与计算。同时，还就某些参数对传动轴可靠性的影响进行系统、定量地分析。

1 传动轴的转矩及产生的剪切应力

汽车等速万向节传动轴总成为一端固定，另一端承受转矩。

1.1 转矩

转矩与材料剪切弹性模量、扭转角和极惯性矩成正比，其值为[1]

W=GθIP，

(1)

对于实心轴，IP=πd4/32。

汽车等速万向节传动轴总成的固定端一般为球笼式万向节，该万向节内部基本属于静态运转工况。在该工况下，钢球与星形套和钟形壳之间均为共轭Hertz接触。显然，星形套、钟形壳和钢球主要承受接触应力[2]。根据Hertz接触理论的分析和应力的计算，汽车传动轴的额定转矩为[3]

(2)

考虑到可靠性，对传动轴必须给定足……