球笼式等速万向节传动轴机构仿真

1、机构运动与仿真课程论文机构仿真技术与实例专 业： 机械设计制造及其自动化 班级学号： 11004020130 姓 名： 肖 原 联系电话：目 录1摘要.21.1课题的来源及研究的目的和意义.32.2 课题的研究背景及其发展趋势.42球笼式等速万向节传动轴2.1 实例机构.62.2零件实体建模73球笼式等速万向节传动轴的设计3.1传动轴轴杆.103.2外球笼.113.3内球笼.143.4传动轴总成.173.5有限元分析.184.结语.205课程感受.20参考文献20摘 要 传动轴作为汽车传动系统的主要部件在汽车行驶过程中起着传递运动及扭矩的作用。由于传动轴在使用过程中的

2、特点是转速高，并且其结构较为复杂，所以不可避免的存在振动现象。 传动轴的振动存在许多危害，首先会产生噪音，作为汽车部件这会大大地影响汽车舒适性；还会降低传动效率，产生配合松动，乃至于使元件断裂，从而导致事故的发生。 本文的中心内容是利用 Solidworks 软件来研究传动轴的振动问题，也就是针对某种车型的传动轴这一特定的旋转体，先使用大型 CAD 软件 Solidworks 进行实体建模，利用其自有的计算模块分别计算各个不同部件的质量，然后利用Solidworks 中的 Simulation 插件进行有限元分析，建立相应的 CAE 模型，进行网格化，分成一定数量的单元，再通过计算机的分析计算

3、，经过有限元算法的处理，得出相应的数据结果，最后算出临界速度和固有频率。 通过阅读了大量的国内外相关的技术研究文献，对当前本课题研究的最新状况进行比较全面的、深入的研究。总结各类结构有限元分析的优点，找出存在的问题，立足于工作中的实际存在的问题和实用性，对其进行分析和研究。 关键词：传动轴；有限元分析；模态分析；临界转速；固有频率1.1课题的来源及研究的目的和意义 汽车工业的发展，及用户对汽车的使用、转向享受追求，要求汽车有更好的动力性、操纵性及舒适性，促使了 FF 及 4WD 型车的出现。它们的前轮必须具有转向和驱动两种功能，作为转向轮，要求车轮能在一定的转角范围内任意偏转某一角度；作为驱动

4、轮，则要求半轴在车轮偏转过程中以相同的角速度不断地把动力从主减速器传到车轮。在这样两个轴线不重合，且位置还经常变化的两轴间传递动力的机构就是等速万向节。转向驱动桥半轴不能制成整体而要分段，在车轮和半轴间用等速万向节将两者联接起来。即使采用后轮驱动，由于居住性的要求，使用独立悬挂车轮和半轴轴线不重合，也需等速万向节传动。 传动轴作为汽车传递转矩和扭矩的重要部件。由于受其使用性能和结构较为复杂等因素的制约，导致在不平衡力的作用下不可避免的存在着振动现象，这种振动对汽车的舒适性和可靠性均有极大的影响。因此，国内外汽车生产厂家向来十分重视对汽车传动轴的振动分析研究，均迫切希望能最大限度的降低传动轴的不

5、平衡量。 在当今的经济体制下，企业之间的竞争主要体现在产品的竞争上。对于产品则体现在开发时间、生产成本、质量水平等各方面。开发一个产品，则需要经过 精品毕业论文结构设计、审核、模具验收，小批量试制、进一步检验、大批量生产。以前，进行审核是一个长期又复杂的过程，需要到现场运行，采集数据等等，需要耗费大量的人力、物力和财力。随着科学技术的发展，它可以模拟实际场景和受力载荷，大大他提高了产品开发的效率，同时也减少人力、物力的消耗。1.2 课题的研究背景及其发展趋势 汽车是一个复杂的多自由度“质量刚度阻尼”振动系统，是由多个具有固有振动特性的子系统组成，如车身的垂直振动、纵向角振动和侧倾振动、发动机曲

6、轴的扭转振动、传动系统的振动等。这些不同形式的振动及其耦合，是影响汽车行驶平顺性、舒适性的主要原因，要改善汽车的整体性能，就必须对汽车的各个系统的振动特性进行深入研究。 车辆动力传动系的振动可分为弯曲振动和扭转振动，二者不仅有各自的振动特性，而且还存在一定程度的振动耦合，对车辆行驶平顺性、乘坐舒适性及动力传动系零部件使用寿命有着重要影响，因此对车辆动力传动系的整体振动进行深入细致的研究十分重要。 传动轴作为汽车传动系统的主要部件在汽车行驶过程中起着传递运动及扭矩的作用。由于传动轴在使用过程中的特点是转速高，并且其结构较为复杂，所以不可避免的存在振动现象。 作为汽车传动系的主要部件，传动轴在汽车

7、行驶过程中起着传递运动及转矩的作用。由于传动轴结构本身的运动学、动力学特点，不可避免的存在振动现象。传动轴的振动由许多危害，首先会产生噪声，影响汽车舒适性；其次会降低传动效率，产生配合松动，甚至使元件断裂，从而导致事故的发生。传动轴振动的激励源主要是发动机，当量夹角过大、传动轴自身不平衡、止口跳动量以及任何形式的旋转补平衡也会引起传动轴的振动。 合理的设计汽车传动轴系对解决汽车的振动和噪声问题是十分重要的，特别是我国汽车工业与发达国家差距还很大，随着我国道路条件的改善和车速的提高，汽车的振动、噪声问题将会越来越突出，是提高产品质量和竞争能力所必须解决的问题。 精品毕业论文 本文的中心内容是利用

8、 Simulation 插件来研究传动轴的振动问题，也就是针对传动轴这一特定的旋转体，先使用大型 CAD 软件 Solidworks 进行实体建模，利用其自有的计算模块分别计算各个不同部件的质量，在有限元分析软件Simulation 中，建立相应的 CAE 模型，进行网格化，分成一定数量的单元，在通过计算机的分析计算，经过有限元算法的处理，得出相应的数据结果，最后算出临界速度和固有频率。 球笼式等速万向节传动轴1.实例机构 图1球笼式等速万向节传动轴机构实物2. 零件实体建模图2 实现途径1绘制草图图3 实现途径2特征操作图4 一般操作界面图5缺省功能添加方法3.1传动轴轴杆 因为轴杆总体来说

9、是一个圆柱体，只要将平面图的一半画出。然后即可。 图3.1 轴杆利用来绘制，然后进行圆周阵列，得到渐开线花键。 图3.2 渐开线花键3.2外球笼 图3.3 外球笼装配图 图3.4 外球笼 图3.5 保持架 图3.6 星型套 图3.7 钢球 图3.8 齿圈3.3内球笼 图3.9 内球笼装配图 图3.10 内球笼 图3.11 三球销 图3.12 球形套圈 图3.13 滚针3.4传动轴总成装配过程中，不能存在干涉。 图3.14 总成装配图 图3.15 总成爆炸图3.5有限元分析有限元法是一种数值离散方法，它将复杂的连续体结构分割成有限个单元，通过研究这些有限个单元的力学特性，进而整合成连续体结构的力

10、学特性。有限元规定这些有限个单元在节点处连接，因而使被研究对象只有有限个自由度，为整体研究提供了可能。结构离散化后，先研究每个单元体中各点的力学关系，找出描述这种关系的数学函数，将所有数学函数表达式汇总起来，组成次数有限的一个线性方程组。通过求解这个方程组，就可以获得连续体的数值解。有限元分析结构如图3.16所示。、 图3.17 图3.18 图3.204.结语通过对以上实例的具体操作，已将机构仿真技术的完整过程诠释给各位读者。介绍了Solidworks和Cosmosmotion的应用,为降低成本,提高质量,改善性能,提高企业的产品开发效率,提供了有效的方法和途径。5课程感受通过对机构运动仿真这一门课程的学习以及对Solidworks软件和它的插件的学习，提高了自己的三维绘图水平，也增加了很多关于运动与仿真的知识，我相信这一门课程在以后的工作和学习中都会对我有很大的影响。在此门课程学习中，特别要感谢张晋西老师的悉心指导和热情交流，使我们有更多关于仿真的技