解放CA1041轻型货车万向传动装置设计【含CAD高清图纸和文档】
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- 内容简介：
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SY-025-BY-3毕业设计（论文）开题报告学生姓名董鹏宇系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆7班指导教师姓名姚佳岩职称副教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称轻型货车万向传动装置设计一、课题研究现状、选题目的和意义1、研究现状在本世纪初，万向节和传动轴在机械工程和汽车工业的发展中起到了及其重要的作用，与此同时为满足日益增长的需求，首批专业制造厂家将他们的注意力转向这一领域。在质量方面，他们对效率、强度、耐久性和噪声性能法方面的改进达到了一个新的程度，使万向传动轴成为一种重要的工程部件。1950年后，传动轴的产量达到了数以百万计。1984年主要由于汽车工业的增长，万向节传动轴的生产数量就已经达到数亿。在现代汽车的总体布置中，发动机、离合器和变速箱连成一体固装在车架上，而驱动桥则通过弹性悬架与车架连接。由此可见，变速器输出轴轴线与驱动桥的输入轴轴线不在同一平面上。当汽车行驶时，车轮的跳动会造成驱动桥与变速器的相对位置(距离、夹角)不断变化，故变速器的输出轴与驱动桥的输入轴不可能刚性连接，必须安装有万向传动装置. 万向传动装置可分为闭式和开式两种闭式万向传动装置采用单万向节,传动轴被封闭在套管中,套管与车架做球铰连接,而与驱动桥固定连接.其最大特点是:传动着外壳作为推力管来传递汽车的纵向力,从而时传动轴外壳起到了悬架系统导向机构中纵向摆臂的作用,这对于其后悬架拆用螺旋弹簧作为弹性元件是十分必要的. .开式万向传动装置结构简单,重量轻,现代汽车广泛应用开式万向传动装置万向节传动轴的缺点是金属用量大,容易振动,可靠性不够高,消除上述缺点的最根本办法是用聚合材料代替金属。国外许多汽车公司的经验证明了这一点。例如,美国格兰策、斯帕赛尔(Glanzer Spicer)公司准备用合成材料的管子生产传动轴,先用在44轿车上。苏联汽车研究所也研制成轿车或货车用的这种传动轴系列。汽车的万向传动轴是由传动轴、万向节两个主要部件联接而成，在长轴距的车辆中还要加装中间支承。万向传动轴主要用于工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传递转矩和旋转运动。在本世纪初万向节与传动轴的发明与使用，在汽车工业的发展中起到了极其重要的作用。随着汽车工业的发展，现代汽车对万向节与传动轴的效率、强度、耐久性和噪声等性能方面的设计及计算校核要求也越来越严格。本毕业设计将依据现有生产企业在生产车型(CA1041)的万向传动装置作为设计原型。在给定整车主要技术参数以及发动机、变速器等主要总成安装位置确定的条件下，对整车结构进行了分析，确定了传动轴布置方案，采用两轴三万向节带中间支承的布置形式。在确定了传动方案后，对传动轴、万向节总成、中间支承总成进行设计，使该总成能够在正常使用的情况及规定的使用寿命内不发生失效。十字轴式刚性万向节是各类车辆传动系统的重要部件, 实现角度变化的同时并传递转矩。它具有结构简单, 低幅磨损小, 传递功率大的特点。传动轴普遍采用具有较高的强度的薄钢板卷焊而成的空心轴，超重型货车的传动轴则直接采用无缝钢管制成。近年来由于对汽车低能耗，低成本的要求越来越高，汽车必须轻量化，汽车变得更易产生振动和噪声。因此对传动系重要组成部分万向节振动特性必须进行分析2。目前国内外都将以NVH(噪音，振动，啸声)为设计目标，为了满足这类要求，汽车制造厂对该总成的设计要求越来越严格。随着Matlabl软件的开发，国内对传动轴的设计己从传统设计向模糊可靠性设计发展。基本方法是把传统设计公式中的参量看作随机变量，进行概率计算，从中找出规律，得出合理的校核强度和截面参数。汽车和工程机械用传动轴在高速转动时要产生弯曲振动。因此导致共振现象使传动轴断裂.尤其是高速轴。为避免共振产生应进行振动计算。确定其临界转速.常规优化设计是为了使传动轴在工作时不出现共振现象.使传动轴的临界转速尽量避开其实际最高转速。因载荷的随机性及切削加下时下件表而凹凸不平及材料软硬不均。临界转速具有离散性。它不是一个点，而是一个区域。而模糊可靠性设计理论应用于具有振动的传动轴的优化设计中，提出传动轴的模糊可靠性优化设计方法，建立了在满足给定模糊可靠要求设计条件下优化设计数学模型。传动轴模糊可靠性优化设计在设计中，既考虑设计参数的随机性和模糊性，又能进行多参数设计，使设计方案最优，且在设计后能预测新产品的可靠度3。这是可靠性和最优化设计的有机结合。万向节是实现万向传动的关键，万向节性能的优劣直接影响到整车的行驶性能、动力性、舒适性。从19世纪初虎克式万向节在汽车上应用以来，经过100多年的发展己经有十几种形式。可分为铡性万向节和挠性万向节。刚性万向节又可分为不等速万向节、准等速万向节和等速万向节。等速万向节因其加工制造精度高、难度大，需成套引进国外专用加工生产设备，且投资费用大、价格高，已成为实现国产化的关键问题之一。由于等速万向节传动轴应是用橡胶护套来密封的，橡胶护套的寿命从很大程度上决定了传动轴总成的使用寿命，因此橡胶护套设计和考核试验也成了等速万向节设计的重要环节之一。由于近年来Pro/E、CATIA、Matlab等软件的开发与应用，国内的企业、科研单位也致力于基于CATIA、Matlab等的模糊、仿真设计，从而大大提高了我国对万向节的设计、制造水平。综合以上国内外文献和相关书籍可以看出：随着计算机的发展、各种计算机辅助软件的设计开发，如:Pro/E、CAD、CATIA等以及有限元分析等设计理论的发展，必然会给万向节的设计、研发带来日新月异的进展，万向节及传动轴的设计己逐步实现自动化，集成化，智能化。2. 目的和意义在汽车工业的迅猛发展，车型多样化、个性化的今天，人们对汽车舒适性，使用性能的要求日益提高，而传动轴及万向节的设计装配不良将产生振动和噪声，增添未能估算在内的符加动载荷，还可能导致传动系不能正常运转和早期破坏，万向传动轴是汽车传动系的重要组成部件之一1。传动轴选用与设计的合理与否直接影响传动系的传动性能。选用、设计不当会给传动系增添不必要的和设计未能估算在内的附加负荷，可能导致传动系不能正常运转，因此该总成设计是汽车设计中重要的环节之一。本题是依据现有生产企业在生产车型的万向传动装置作为设计原型，在给定变速器输出转矩、转速及发动机和主减速器安装位置等条件下，学生独立设计出符合要求的万向传动装置，着重设计计算万向节的结构参数及对其进行了校核计算。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题拟解决的主要问题：通过对汽车万向传动轴的运动特性，技术难题，制造工艺，使用寿命影响因素，失效形式进行深入系统的分析。在设计过程中避免振动，传动动轴断裂，十字轴折断，及滚针轴承过早损坏等问题。运用传统设计方法完成对传动轴的计算校核，传动轴滑动花键的设计计算。万向节叉及十字轴的计算校核。利用相关书籍资料完成对十字轴滚针轴承的设计及校核，传动轴滑动花键和万向节的润滑方案的选择与设计以及通过CAD软件完成图纸绘制基本内容：（1） 充分利用图书馆及现有的资源收集资料，调研了解万向传动装置的组成、功用，掌握CAD制图的规范及要求，了解国内外万向传动装置的发展状况 （2） 到生产车间及实验室了解万向传动装置的构造，各零部件的装配位置（3） 编写课题研究大纲和开题报告（4） 选择基本参数并对各参数进行设计与计算（5）万向传动轴的基本参数选择与设计计算（6）校核万向传动轴的临界转速（7）完成十字轴万向节的设计（8）完成传动轴中间支撑等主要零件的设计（9）完成零件图和装配图三、技术路线（研究方法）收集资料、可行性分析万向节结构方案分析万向传动的运动和受力分析万向节的设计计算传动轴结构分析设计计设计中间支承结构分析与设计完成零件图、装配图完成计算说明书四、进度安排（1）收集资料，调研，撰写开题报告 第一周（2）周四交开题报告，实习了解万向传动装置的构造 第二周（3）完成各参数的设计、计算和校核工作，至少应有装配图的草图 第三周第七周（4）中期检查，画装配图和零件图 第八周（5）画装配图和零件图，编写说明书 第九周第十一周（6）交毕业设计说明书和装配图、零件图，修改 第十二周（7）毕业设计指导教师审核 第十三周（8）毕业设计修改 第十四周 (9)毕业设计评阅教师评阅或预审 第十五周 (10) 毕业设计修改 第十六周 (11)毕业设计答辩 第十七周五、参考文献1 吴修义.汽车万向节传动轴的选择和应用J.重型汽车2010.6：200-2122 卢曦,周萍,孙跃东.汽车等速万向节的现状与发展J.机械设计与制造，2010.6：118-2013 陈家瑞.汽车构造M.北京机械工业出版社,2005.1.:38-424 F.Schmelz,Graf von H.-Cseherr-Thoss.AUTO MAINTENANCE,2006.12.:56-665 张立,王丽娟.PLC在汽车传动轴涂敷系统中的应用J.西安工业大学学报,中国.710032.2000-07-26.6 刘惟信.汽车设计M.清华大学出版社,2001.7.7 肖生发,伍德荣.一种新型等速万向节的设计J.机械工程师,2010.78 Joachim Quarg,Das Verbrauchsminimierte Automobil,ATZ,2006:112-1309 任少云,朱正礼,张建武.双十字轴万向节传动力学建模与仿真J.上海交通大学学报,2004.11.10 王望予,汽车设计M,机械工业出版社,2008.8.12 何西冷.万向节机构的运动学分析J.起重运输机械,2001.6.13 康健,管迪华.万向节运动传递非等速特性研究J.清华大学学报,2008年,第39卷,第8期.14 华同曙,沈雪瑾,陈晓阳.虎克万向节节叉轴承滚针的凸度设计J.华南理工大学学报(自然科学版),2009.7.第10卷,第6期.15 French,M.J.Conceptual Design for Engineers(Third Edition).London.The Design con
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