《EQ1090E中卡万向传动轴设计及振动分析(机械CAD图纸)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《EQ1090E中卡万向传动轴设计及振动分析(机械CAD图纸)（63页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、EQ1090E中卡万向传动轴设计及振动分析摘 要传动轴是发动机前置后驱汽车的动力传递重要组成部分。本设计注重实际运用，考虑整车的总体布置，改进了一些设计方法，力求整车结构及性能更为合理。传动轴是把变速器的转动和转矩传到主减速器的轴，两端由十字轴万向节连接。传动轴是由轴管、伸缩花键和万向节组成。伸缩套能自动调节变速器与驱动桥之间距离的变化。万向节是保证变速器输出轴与驱动桥输入轴两轴线夹角发生变化时实现两轴的动力传输。万向节是由十字轴、十字轴承和凸缘叉等组成。重型汽车使用的传动轴万向节采用滚针十字轴轴承，配合以短而粗的十字轴，可传递较大的转矩。传动轴的布置直接影响十字轴万向节、主减速器的使用寿命，
2、对汽车的振动噪声也有很大影响。在传动轴的设计中，主要考虑传动轴的临界转速，计算传动轴的花键轴和轴管的尺寸，并校核了其扭转强度和临界转速，确定出合适的安全系数，合理优化了轴与轴之间的角度。利用CATIA工程分析模块对传动轴进行了有限元分析，通过静态分析校核了传动轴的强度和刚度，通过动态响应分析考查了传动轴的振动情况关键词:传动轴；花键；十字轴式万向节；有限元分析。The designation and vibration analysis of the drive shaft of EQ1090E AbstractPropeller shaft is an important part of t
3、he cars which have front-engine rear-drivelayouts.The design foucs on practical application, considering the overall layout of the vehicle, optimizing the design to improve a number of methods ,to make the structure and performance more reasonable. The propeller shaft transmit thetorque from the tan
4、smission to the rear-mounted driving axles. It is made of the two section staff connecting with cross type universal joint. propeller shaft is made of tube, sliding joint , universal joint.The spline can adjust the distance automatically. The universal joint the couping of final drive and transmissi
5、on so that either part can move to allow for differences in motion. The universal joint is made of yoke , spider and bearing .The universal joint of the heavy duty batteries choosing needle bearing and squatter spider can transmit larger torque.The layout of propeller shaft will affect the service l
6、ife of the universal joint ,final drive directly.The main consideration of the design of the shaft is critical rotationl speed of shaft,the size of spline shaft and tubuar section, checking torsional strength and critical rotationl speed, fixing reasonable safety factor , optimized the angle between
7、 the axis. The design makes a finite element analysis of the shaft by using CATIA engineering analysis module,checks the strength and stiffness of the drive shaft through the static analysis,examines the vibration of the drive shaft through the dynamic response analysis . Key Words: propeller shaft,
8、 spline, cross type universal joint，finite element analysis目 录摘 要IAbstractII第 1 章 绪论- 1 -1.1 本课题研究意义和背景- 1 -1.2 国内外研究现状概述- 1 -1.3 本课题主要研究内容- 4 -第 2 章 传动系总成运动的理论分析和计算- 6 -2.1 万向节传动的运动分析1- 6 - 万向节传动（普通十字轴万向节）- 6 - 双万向节传动- 7 - 多万向节传动（普通十字轴式万向节）- 8 - 万向传动的计算载荷- 10 - 万向节的设计计算3- 12 -2.2 传动轴的设计- 15 -2.3 花键
9、的设计- 18 -2.4 中间支撑- 18 -2.5 本章小结- 21 -第 3 章 万向传动轴的设计计算- 22 -3.1 传动轴结构方案的选择- 22 -3.2 传动轴内外径尺寸- 22 -3.3 花键的设计计算- 23 -3.4 万向节的计算- 24 -3.5 传动轴布置- 25 -3.6 花键的滑动长度计算- 30 -3.7 本章小结- 34 -第 4 章 CATIA设计与建模- 35 -4.1 CAD技术概述及CATIA简介- 35 -4.2 CATIA建模过程- 36 - 凸缘叉建模- 36 - 中间传动轴建模- 37 - 主传动轴建模- 37 - 中间支撑建模- 38 - 万向节
10、建模- 38 - 滑动叉建模- 40 -4.3 部分零件建模过程- 41 -4.4 传动系装配体建模- 41 -4.5 本章小结- 42 -第 5 章 传动轴的有限元分析- 43 -5.1 CAE技术的发展和有限元分析概述- 43 -5.1.1 CAE技术的发展- 43 - 有限元分析概述- 44 -5.1.3 CATIA工程分析模块介绍- 45 -5.2 利用CATIA GAS对传动轴进行静态分析- 45 - 最大扭矩工况时对中间传动轴的静态分析- 46 - 最大扭矩工况时对主传动轴的静态分析- 48 -5.3 利用CATIA GAS对传动轴进行振动分析- 49 - 最大转速工况时对中间传动
11、轴的振动分析- 50 -5.4 本章小结- 54 -结 论- 55 -致 谢- 56 -参考文献- 57 -附 录- 59 -第 1 章 绪论万向传动装置一般由万向节和传动轴组成，有时还加装中间支承。汽车上任何一对轴线相交且相对位置经常变化的转轴之间的动力传递，均须通过万向传动装置。在变速器与驱动桥距离较远的情况下。应将传动轴分成两段，即主传动轴和中间传动轴，用三个十字轴万向节，且在中间传动轴后短设置了中间支承。这样，可避免因传动轴过长而产生的自振频率降低，高转速下产生共振；同时提高了传动轴的临界转速和工作可靠性。中卡万向传动轴设计与振动分析，可使学生在产品更新设计等方面得到切实的锻炼。1.1
12、 本课题研究意义和背景传动轴是发动机前置后驱汽车的动力传递重要组成部分，本设计注重实际运用，是建立在参考国内轻卡中卡货车的动力设计的基础之上，考虑整车的总体布置，改进了一些设计方法，力求整车结构及性能更为合理，使用寿命更长，振动噪声更小。 本设计中的传动轴是两节的，由十字轴万向节连接。传动轴是由轴管、伸缩花键套和万向节组成。伸缩套能自动调节变速器与驱动桥之间距离的变化。万向节是保证变速器输出轴与驱动桥输入轴两轴线夹角发生变化时实现两轴的动力传输。万向节是由十字轴、十字轴承和凸缘叉等组成。传动轴的布置直接影响十字轴万向节、主减速器的使用寿命，对汽车的振动噪声也有很大影响。在传动轴的设计中，主要考
13、虑传动轴的临界转速，分析出传动轴的花键轴和轴管的尺寸，并校核了其扭转强度和临界转速，确定出合适的安全系数，更合理优化了轴与轴之间的角度。采用新方法计算花键的伸缩滑动量1.2 国内外研究现状概述汽车上的万向节传动常由万向节和传动轴组成，主要用来在工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传递动力。在发动机前置后轮驱动(或全轮驱动)的汽车上，由于工作时悬架变形，驱动桥主减速器输入轴与变速器(或分动器)输出轴间经常有相对运动，普遍采用万向节传动(图1-1a、b)。当驱动桥与变速器之间的距离不大时，常采用两个万向节和一根传动轴的结构。当驱动桥与变速器相距较远，使得传动轴的长度超过1.5m时，为提高传动轴的临
14、界转速以及总布置上的考虑，常将传动轴断开成两根(或三根)，万向节用三个(或四个)。此时，必须在中间传动轴上加设中间支承。万向节所连两轴之间的夹角，对一般货车，最大可达1520，对于4x4越野汽车(特别是短轴距的)，最大可达30。在转向驱动桥中，由于驱动轮又是转向轮，左右半轴间的夹角随行驶需要而变，这时多采用球叉式和球笼式等速万向节传动(图1-1c)，其最大夹角(相应为车轮最大转角)可达3042。当后驱动桥为独立悬架结构时也必须采用万向节传动(图1-1d)。如果由于总布置的需要，变速器与离合器(或分动器)不直接连接而离开一定距离，为避免因安装不准确和车架变形在传动机构中引起附加载荷，也需要采用万
15、向节传动(参看图1-1b)。此时多用普通十字轴万向节或柔性万向节，其工作角度一般不大于23。万向节按扭转方向是否有明显的弹性，可分为刚性万向节和柔性万向节两类。刚性万向节又可分为不等速万向节(常用的为普通十字轴式)，等速万向节(球叉式，球笼式等)，准等速万向节(双联式，凸块式，三销轴式等)。万向节传动应保证所连接两轴的相对位置在预计范围内变动时，能可靠地传递动力，保证所连接两轴尽可能同步(等速)运转，由于万向节夹角而产生的附加载荷、振动和噪声应在允许范围内。图1-1 万向节传动在汽车传动系中的应用万向传动轴设计应满足如下基本要求： 1)保证所连接的两轴相对位置在预计范围内变动时能可靠地传递动力。 2)保证所连接两轴尽可能等速运转。由于万向节夹角而产生的附加载荷应在允许范围内。 3)传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等。十字轴万向节 典型的十字轴万向节主要由主动叉、从动叉、十字轴、滚针轴承及其轴向定位件和橡胶密封件等组成。目前常见的滚针轴承轴向定位方式有盖板式(图1-2a、b)、卡环式(图1-2c、d)、瓦盖固定式(图1-2e)和塑料环定位式(图1-2f)等。盖板式轴承轴向定位方式的一般结构(图1-2a)是用螺栓1和盖板3将套筒5固定在万向
