EQ1090E中卡万向传动轴设计及振动分析(机械CAD图纸).doc
《EQ1090E中卡万向传动轴设计及振动分析(机械CAD图纸).doc》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).doc(62页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、本科机械毕业设计论文CAD图纸 QQ 401339828 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
2、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,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 sh
3、aft is an important part of the 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 tr
4、ansmit thetorque from the tansmission 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
5、of final drive and transmission 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 sh
6、aft will affect the service life 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
7、, optimized the angle between 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
8、. Key Words: propeller shaft, spline, cross type universal joint,finite element analysis- II -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 -2.1.1 万向节传动(普通十字轴万向节)- 6 -2.1.2 双万向节传动- 7 -2.1.3 多万向节传动(普通十字轴式万向节)- 8 -2.1.
9、4 万向传动的计算载荷- 10 -2.1.5 万向节的设计计算3- 12 -2.2 传动轴的设计- 15 -2.3 花键的设计- 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-
10、36 -4.2.1 凸缘叉建模- 36 -4.2.2 中间传动轴建模- 37 -4.2.3 主传动轴建模- 37 -4.2.4 中间支撑建模- 38 -4.2.5 万向节建模- 38 -4.2.6 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 -5.1.2 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
11、 -5.2.1 最大扭矩工况时对中间传动轴的静态分析- 46 -5.2.2 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 -5.3.1 最大转速工况时对中间传动轴的振动分析- 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
12、,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 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
13、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
14、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
15、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
16、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-
17、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固定在万向节叉4上,并用锁片2将螺栓锁紧。它工作可靠、拆装方便,但零件数目较多。有时将弹性盖板6点焊于轴承座7底部(图1-2b),装配后,弹性盖校对轴承座底部有一定的预压力,以免高速转动时由于离心力作用,在十字轴端面与轴承座底之间出现间隙而引起十字轴轴向窜动,从而避免了由于这种窜动造成的传动轴动平衡状态的破坏。卡环式可分为外卡式(图1-2c)和内卡式(图1-2d)两种。它们具有结构简单、工作可靠、零件少和质量小的优点。瓦盖固定式结构(图1-2e)中的万向节叉与十字轴轴颈配合的圆孔不是一个整体,而是分成两半用螺钉联
18、接起来。这种结构具有拆装方便、使用可靠的优点,但加工工艺较复杂。塑料环定位结构(图1-2f)是在轴承碗外圆和万向节叉的轴承孔中部开一环形槽。当跟针轴承动配合装入万向节叉到正确位置时,将塑料经万向节叉上的小孔压注到环槽中。待万向节叉上另一与环槽垂直的小孔有塑料溢出时,表明塑料已充满环槽。这种结构轴向定位可靠,十字轴轴向窜动小,但拆装不方便。为了防止十字轴轴向窜动和发热,保证在任何工况下十字轴的端隙始终为零,有的结构在十字轴轴端与轴承碗之间加装端面止推滚针或滚柱轴承。滚针轴承的润滑和密封好坏直接影响着十字轴万向节的使用寿命。毛毡油封由于漏油多,防尘、防水效果差,在加注润滑油时,在个别滚针轴承中可能
19、出现空气阻塞而造成缺油,已不能满足越来越高的使用要求。结构较复杂的双刃口复合油封(图1-2a),反装的单刃口橡胶油封用作径向密封,另一双刃口橡胶油封用作端面密封。当向十字轴内腔注入润滑油时,陈油、磨损产物及多余的润滑油便从橡胶油封内圆表面与十字轴轴颈接触处溢出。不需安装安全阀,防尘、防水效果良好。在灰尘较多的条件下使用时,万向节寿命可显著提高。图1-2b为一轿车上采用的多刃口油封,安装在无润滑油流通系统且一次润滑的万向节上。十字轴万向节结构简单,强度高,耐久性好,传动效率高,生产成本低。但所连接的两轴夹角不宜过大,当夹角由4增至16时,十字轴万向节滚针轴承寿命约下降至原来的l/4。图1-2 滚
20、针轴承轴向定位方式a)普通盖板式 b)弹性盖板式 c)外卡式 d)内卡式 e)瓦盖固定式 f)内卡环 1 螺栓 2 锁片 3 盖板 4 万向节叉 5 套筒 6 弹性盖板 7 轴承座 8 外卡环 9 内卡环1.3 本课题主要研究内容万向传动轴一般是由万向节、传动轴和中间支承组成。主要用于在工作过程中相对位置不断变化的两轴之间动力传动。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的变化,并实现两轴的等角速传动。一般万向节由十字轴、十字轴承和凸缘叉等组成。本课题是以东风EQ1090E中卡为原型车进行研究分析,对其传动系统进行了重新设计,并利用三维CA
21、D/CAE/CAM软件CATIA V5 R19建立起该车的传动系统模型,利用AutoCAD 2010绘制和修改主要工程图,并进行了一定程度的改进。本课题的另一重点在于利用有限元分析软件对传动轴进行有限元分析,首先利用CATIA GAS对传动轴进行静态分析,校核传动轴的强度条件和刚度条件,再插入一个模态分析,组合成动态响应分析,即振动分析,查看计算后的结果。综合静态分析和动态分析结果,对传动系进行优化和改进,再重新进行有限元分析。第 2 章 传动系总成运动的理论分析和计算2.1 万向节传动的运动分析12.1.1 万向节传动(普通十字轴万向节)图2-1 十字轴万向节 如图2-1所示,普通十字轴万向
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- EQ1090E 万向 传动轴 设计 振动 分析 机械 CAD 图纸
链接地址:https://www.31doc.com/p-2372908.html