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十字
万向
传动轴
结构设计
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十字轴式万向传动轴结构设计,十字,万向,传动轴,结构设计
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黑龙江工程学院本科生毕业设计摘摘 要要万向传动装置是汽车传动系统中的重要组成部分，万向传动装置位于变速箱和驱动桥之间，一般由万向节、传动轴和中间支承组成。万向节能实现变角度动力传递；传动轴把变速器的转矩传递到驱动桥上；中间支承能补偿传动轴轴向和角度方向的安装误差和车辆行驶过程中由于发动机窜动或车架等变形所引起的位移。万向传动装置的功用是在汽车行驶过程中，在轴间夹角及相互位置经常发生变化的两个转轴之间传递动力。本文主要是对汽车的十字轴式万向传动装置进行设计。根据车辆使用条件和车辆参数，按照传动系统的设计步骤和要求，主要进行了以下工作：选择相关设计参数主要为：十字轴、万向节、传动轴、中间支承的参数确定，并进行了总成设计主要为：十字轴的设计，万向节的设计、传动轴的设计以及中间支承的设计等。并通过 Pro/E建模和有限元 ANSYS 软件对设计万向传动装置进行结构分析，根据分析结果对万向传动装置进行改进设计得出合理的设计方案。关键词：万向传动装置；十字轴；万向节；传动轴；有限元分析 黑龙江工程学院本科生毕业设计IABSTRACTThe automobile universal transmission device is in the automobile transmission system important constituent,is located between the gear box and the driving axle . Generally by the universal joint, the drive shaft and the middle supporting is composed. The universal joint energy conservation realization changes the angle power transmission;Transmit the torque of the gear box to the transaxle with drive shaft;The middle supporting can compensate the drive shaft axial and the angle direction in the wiring error and the vehicles travel process because the engine flees moves the displacement which or distortions and so on frame causes. The rotary transmission device function is in the automobile travel process, the included angle and the mutual position changes between the revolution axis in the axis between to transmit the power frequently.This article mainly is carries on the design to the automobile cross shaft type rotary transmission device. According to vehicles exploitation conditions and vehicles parameter, according to transmission system design procedure and request, Mainly has carried on following work: Mainly has carried on following work choice correlation design variable mainly is: Cross axle, universal joint, drive shaft, middle supporting parameter determination, and has carried on the unit design mainly is: Cross axle design, universal joint design, drive shaft design as well as middle supporting design and so on. And to designs the rotary transmission device through the finite element Pro/E and ANSYS software to carry on the structure analysis, Carries on the improvement design according to the analysis result to the rotary transmission device to obtain the reasonable design proposal.Keywords: Universal Transmission Device; Cross Axle; Universal Joint; Transmission shaft; Finite Element Analysis黑龙江工程学院本科生毕业设计II目 录摘要 IAbstractII第 1 章 绪 论11.1 概 述11.2 汽车传动轴的国内外研究现状21.3 研究汽车万向传动轴的目的和意义31.3.1 研究汽车万向传动轴的目的31.3.2 研究汽车传动轴的意义31.4 万向传动轴的结构特点及基本要求41.5 本课题研究的主要内容5第 2 章 汽车传动轴的结构方案分析与选择72.1 汽车传动轴的结构方案概述72.1.1 万向节与传动轴的结构型式72.1.2 传动轴管、伸缩花键及中间支承结构型式72.1.3 万向节类型102.2 传动轴设计方案122.3 本章小结13第 3 章 万向传动轴的设计143.1HGC1050 汽车的主要技术参数143.2 传动轴总成设计计算及校核153.2.1 传动轴计算载荷的确定153.2.2 传动轴轴管的选择及校核163.2.3 中间支承的结构设计213.3 十字轴总成的设计计算及校核243.3.1 万向节的受力分析243.3.2 十字轴万向节的设计及校核263.3.3 十字轴滚针轴承的校核273.3.4 万向节叉的设计及校核28黑龙江工程学院本科生毕业设计III第 4 章 传动轴总成建模与装配304.1 Pro/ENGINEER 软件简介304.2 利用 ProENGINEER 软件进行三维实体建模314.2.1 十字轴的创建314.2.2 凸缘叉的创建314.2.3 轴承差的创建324.2.4 传动轴管的创建324.2.5 带花键的传动轴管的创建33第 5 章 万向传动装置的有限元静力学分析345.1 ANSYS 软件简介345.2Pro/E 与 ANSYS 接口的创建 345.3 利用 ANSYS 对望向传动装置进行有限元受力分析365.3.1 十字轴有限元受力分析365.3.2 凸缘叉有限元受力分析405.3.3 传动轴有限元受力分析415.4 本章小结42结 论43参考文献44致 谢45附录 A 外文文献46附录 B 外文文献翻译 49黑龙江工程学院本科生毕业设计4第 1 章 绪 论1.1 概述万向节传动用于在不同轴心的两轴间甚至在工作过程中相对位置不断变化的两轴间传递动力。例如，在某些重型汽车和越野汽车上，根据总布置的要求需将离合器与变速器、变速器与分动器之间拉开一定距离时，考虑到在它们之间很难保证轴与轴能同心以及安装基体即车架也可能发生变形，因此在这些总成之间就应采用万向节传动。此时常采用普通十字轴万向节，也有采用挠性万向节的，其工作夹角一般不大于。前置发动机后轮驱动的汽车在行驶过53程中，由于悬架的不断变形，变速器与驱动桥的相对位置(高度和距离)也在不断变化，因此它们之间需要用可伸缩的万向传动轴联接。这时当联接的距离较近时，常采用两个万向节和一根可伸缩的传动轴；当距离较远而使传动轴的长度超过 1.5时，常将传动轴分成两根或三根，用三个或四个万向节，且后面一m根传动轴可伸缩，中间传动轴应有支承，万向节所联的两轴之间的夹角，对一般载货汽车不应超过，对于短轴距的 44 越野汽车，最大可达。对201530于又要转向又要驱动的转向驱动桥，左、右驱动车轮需要随汽车行驶的轨迹而改变方向，这时多采用球笼式或球叉式等速万向节传动，其最大夹角即车轮的最大转角可达。万向节传动还用于带有摆动半轴的驱动桥、转向轴传4232动机构及动力输出装置等。 万向节传动应适应所联两轴的夹角及相对位置在一定范围内的不断变化且能可靠而稳定地传递动力，保证所联两轴能等速旋转，且由于万向节夹角而产生的附加载荷、振动及噪声应在允许范围内，在使用车速范围内不应产生共振现象。此外，万向节传动还要求传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易8。本课题使用 CAD、Pro/E、ANSYS 技术对万向传动装置进行设计，实现了设计与制造的一体化，具有明显的优越性。在缩短了设计周期的同时，实现了标准化，通用化，系列化，提高了加工效率及加工质量，有利于提高企业自身应变能力和市场竞争力，给企业带来综合效率。通过对 HGC1050 万向传动装置的设计，能够使我熟练地掌握 CAD、Pro/E、ANSYS 在生产实践中的应用，锻炼自己分析问题解决问题的能力。解放汽车万向传动装置正广泛应用于各种黑龙江工程学院本科生毕业设计5车辆上，使汽车传动性能显著提高，因此，对此课题的研究具有十分重要的意义。1.2 汽车传动轴的国内外研究现状万向传动轴在汽车上的应用比较广泛。发动机前置后轮或全轮驱动汽车行驶时，由于悬架不断变形，变速器或分动器的输出轴与驱动桥输入轴轴线之间的相对位置经常变化，因而普遍采用可伸缩的十字轴万向传动轴；某些汽车根据总布置要求需要将离合器与变速器、变速器与分动器拉开一段距离，顾及到它们之间很难保证轴与轴同心及车架的变形，所以常采用十字轴万向传动轴或挠性万向传动轴；对于转向驱动桥，左、右驱动轮需要随汽车行驶轨迹变化而改变方向，多采用等速万向传动轴。依据在扭转方向上是否有明显的弹性，万向节分为刚性万向节和挠性万向节。刚性万向节又分为不等速万向节（十字轴式） 、准等速万向节（双联式、凸块式、三销式、球面滚轮式）和等速万向节（球叉式、球笼式） 。其中十字轴式万向节是目前在汽车上应用最广泛的；双联式万向节在越野车转向驱动桥应用增多；球笼式万向节在轿车转向驱动桥得到广泛应用。刚性万向节是靠零件的铰接式连接传递动力；挠性万向节是靠弹性零件传递动了的，具有缓冲减振作用。单十字轴万向节传动的不等速，使从动轴及其相连的部件产生扭转振动，影响部件寿命，所以常采用双十字轴万向节来实现等速传动。等速万向节是从结构上保证在其工作中，其传力点总位于两轴交角的平分面上；这也是以后的发展方向。这次课题设计中选的是目前汽车上应用广泛的十字轴万向节。传动轴高速转动时，在离心力的作用下长生剧烈振动；所以，传动轴与万向节装配后，必须满足动平衡要求。传动轴过长时，自振频率较低，易产生共振；通常将传动轴分成两段并加中间支承。蜂窝软垫式中间支承应用较广泛。有的汽车也采用摆动式中间支承。有限元方法在汽车产品开发中的应用非常广泛，主要在汽车上有以下几种应用：（1）结构静力分析 这是在车辆及其发动机的各种零部件设计中最常见的问题，也是应用最为广泛的领域，即分析计算结构
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