传动轴和半轴是汽车传递动力的关键部件。传动轴将动力传输至驱动桥的差速器,通常为空心轴。而半轴则将动力传递至左右驱动轮,因为各占一半,故称为半轴,大多数汽车的半轴为实心轴。
我们都知道在直径和材料一样的情况下实心轴强度更高,那为什么传动轴偏要设计成空心结构呢?主要原因就是它太长了。假如传动轴设计成实心结构,它的直径不需要很大就可以满足强度需求。但传动轴需要从车头通往车尾,这么长的距离传动轴自身就会由于重力而发生轻微的弯曲。由于汽车行驶中传动轴转速很高,所以一丁点的弯曲都会导致传动轴剧烈的抖动。
而把传动轴设计成空心的话这个问题就迎刃而解了。因为轴在传递扭矩的时候越靠近轴心的位置,承受的扭转力会越小,轴心位置根本不承受扭转力。换句话说就是轴在传递扭矩时靠近外侧的部分承担了大部分扭转力,所以在轴足够粗的情况下即便把中间掏空,外侧那部分也足以满足传动需求了。所以传动轴就被设计成了空心结构,这样在材料重量不变的情况下传动轴可以设计得更粗,既可以满足传递扭矩的需求,又可以避免自身由于长度过长而出现弯曲。
半轴较短,不易弯曲,连接车轮,需考虑转向、悬挂系统,实心设计布局更方便。许多家用车采用半浮动式设计,半轴需传递扭转力和承担剪切力,实心轴较空心轴更强。因此,汽车半轴几乎都采用空心设计。