馬喜嶺摘要汽車輕量化是節能減排的重要方法和途徑，近年來，油價暴漲，使用者對汽車的油耗越來越關注，因此，為了適應汽車輕量化的要求，在確保穩定提公升汽車效能的基礎上，節能化設計各總成零部件已勢在必行，本文就非等速傳動軸軸管輕量化設計做出了具體論述，並提出了優化結果。
關鍵詞汽車傳動軸軸管輕量化新材料節能減排
1 引言
汽車輕量化聯盟專家委員會主任陳一龍說汽車質量減少25%，燃油消耗減少13%，一年節省2．7億桶石油，減少co2排放1．01億噸。汽車輕量化已成為國家節能減排戰略的緊迫需要。本文作者認為，汽車輕量化已實行多年，整車零部件都做了極大的優化，由於傳動軸屬於整車的安保件，零件輕量化應在保證提高汽車效能、保證汽車安全性和節約成本的前提下實現，因此，積極的尋求新材料上的突破，顯得尤為重要。
2 傳動軸軸管選用原則
根據傳動軸特有的設計、製造和使用特點，對傳動軸軸管規格的選取及系列化大致有以下5個原則：
①軸管必須有較好的扭轉強度：指傳動軸在使用過程中必須承載較大的扭矩，在承受扭矩時其扭轉相位差越小越好，如果相位差過大會導致傳動軸兩端突緣叉的相位差變大，這會對傳動軸系統的當量夾角產生較大影響，對傳動系統的抖動情況不利，軸管的扭轉強度跟慣性矩、抗扭截面模量成正比，而這兩個要素又和軸管的直徑、截面積成正比，因此選用直徑大且有一定壁厚的軸管可有效改善扭轉強度；
②軸管必須有較高的焊接可靠性：軸管和兩端零件的焊接強度必須有足夠的保證，而焊縫強度跟焊縫的深度和寬度有直接關係，焊縫必須保證一定的熔深才能保證焊接強度，即軸管必須有一定的厚度；
③單位長度的軸管重量輕：即在滿足強度要求的前提下，軸管越輕越好，軸管的輕量化，對傳動軸總成的輕量化意義重大；
④軸管規格的選取必須滿足傳動軸總成的臨界轉速要求：由於長軸距車的使用日趨廣泛，且很多車型的傳動系統布置比較尷尬，採用單根傳動軸的長度越來越長，傳動軸長度的增加必然會降低傳動軸的臨界轉速（若軸管規格不變），採用大管徑軸管可有效提公升總成的臨界轉速，降低傳動軸因臨界轉速問題導致的整車抖動問題。
⑤軸管原材料規格盡量品種少：可減少材料製造成本和庫存種類，減少庫存管理成本。 綜合以上5個原則，軸管的選取不僅要求輕量化，同時還要兼顧焊接工藝問題及使用效能。
3 傳動軸軸管輕量化依據
根據相關計算公式，我公司對現行軸管進行以下優化
1、根據材料力學，空心圓軸屈服扭矩公式如下：
m=π*η*σs*(d4-d4)/(d*16*1000)
其中：取η=0.56d-軸管外徑，單位mm
d-軸管內徑，單位mm m-屈服扭矩，單位n·m
作者簡介馬喜嶺（1963.10），男，漢族，工程師，河南省許昌縣人，主要從事汽車零部件工藝研究。
2、單位軸管重量公式： m=0.02446*s*(d-s)
其中：s-軸管管壁厚度，單位mm
d-軸管外徑，單位mm
m-單位軸管重量，單位kg
圖1：傳動軸軸管示意圖
4 傳動軸軸管輕量化依據
依以上分析及計算公式，對現有商用車系列進行軸管輕量化優化，結果如下：
表1：各系列優化前後對比表
eq系列斯太爾a系列斯太爾b系列賓士a系列
更改前更改後更改前更改後更改前更改後更改前更改後
規格φ89×5 φ89×3.5 φ92×6.5φ100×4φ102×7φ110×5 φ110×7φ120×5
材料480qz 700qz 480qz 700qz 480qz 700qz 480qz 700qz
屈服扭矩( 12000 13500 18000 19500 28000 30000 32000 33260
抗拉強度(mpa) 480~550 700~770 480~550 700~770480~550700~770 480~550700~770
重量(kg/m) 10.35 7.38 13.
7 9.47 16.4 12.
94 17.18 14.18 kg) 7.
5 8.9 7.5 8.
9 7.5 8.9 7.
5 8.9
單價(元/
減重(kg/m) 2.97 4.23 3.46 3
平均減重(kg/m) 3.415
總價(元/m) 77.625 65.682 102.75 84.283 123 112.166 128.85 126.20
差價(元/m) 11.943 18.467 10.834 2.65
平均差價(元/m) 10.97
513 456 808 1648 年用量(噸)
148 141 171 288 年節約(噸)
總差價(元) 207200元 197400元 239400元 403200元
合計 1047200元
5、綜合效益
綜上所述，經過輕量化優化後，每年共減重748噸；節約成本104.72萬元，在非等速
傳動軸總成節能減排方面邁出了一大步！
參考文獻
1：劉惟信.汽車設計.清華大學出版社，270頁，2023年7月第1版，2023年1月第2次印刷。
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