載重6.5t中型貨車萬向節(jié)與傳動軸設(shè)計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計+含7張CAD圖紙+帶開題報告+34頁加正文1.39萬字】

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中間傳動軸.dwg

中間傳動軸裝配圖.dwg

主傳動軸.dwg

主傳動軸裝配圖.dwg

凸緣叉.dwg

十字軸.dwg

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摘要

萬向傳動裝置一般由萬向節(jié)和傳動軸組成，有時還需加裝中間支承。本設(shè)計主要研究中型貨車變速器與驅(qū)動橋之間的萬向傳動裝置。該設(shè)計是以萬向傳動裝置的結(jié)構(gòu)與工作原理為基礎(chǔ)，采用有限元分析、理論研究與實際研究、定性與定量分析等方法計算出較為合理的萬向節(jié)與傳動軸結(jié)構(gòu)。并用文字?jǐn)⑹雠c圖表說明相結(jié)合的方法闡述了萬向傳動裝置的構(gòu)造及所選基本尺寸，然后計算了萬向節(jié)的轉(zhuǎn)矩，對十字軸上的力以及十字軸頸根部的彎曲應(yīng)力和切應(yīng)力進(jìn)行強度校核，其中應(yīng)用有限元分析的方法對中間傳動軸進(jìn)行應(yīng)力分析，并繪制出了傳動軸的受力云圖。對十字軸滾針軸承進(jìn)行接觸應(yīng)力和滾針?biāo)艹惺艿淖畲筝d荷的計算，以適合十字軸的使用；對萬向節(jié)叉與十字軸連接支承時產(chǎn)生的作用反力，對其萬向節(jié)叉承受彎曲和扭矩載荷進(jìn)行校核，以達(dá)到使用強度。確保其在正常使用的情況下，擁有更長的使用壽命。

關(guān)鍵詞：中型貨車；萬向傳動裝置；十字軸式萬向節(jié)；伸縮花鍵

Abstract

Universal transmission device is generally composed by universal and shaft, and sometimes it also needs to install middle supporting. This design mainly studies about the medium van’s transmission and the universal transmission between axles.It is based on universal transmission device structure and working principle, and calculates the universal shaft and the reasonable structure by finite element analysis, theoretical research , practical research, the qualitative and quantitative analysis. Use text and illustrations method combining describes the structure ,universal transmission device and selected basic dimensions. Then calculate the torque, and compare the bending stress and shear stress intensity of universal shaft and the roots of the neck. Use application of the finite element analysis method in stress analysis of intermediate shaft transmission and mapped the stress contours. The cross axis needle bearing on contact stress and needle roller can withstand the maximum load calculation for the use of spiders. Compare the cardan shaft supporting the role of the reverse force, cardan sustaining bending and torque load test, in order to achieve intensity. To ensure the service life be longer by normal use in the circumstances.

Key words: medium truck；universal driving device；cardan universal joint；slip join

目錄

緒論 1

1 萬向傳動裝置結(jié)構(gòu)方案分析 2

1.1 中型貨車主要參數(shù)選擇 2

1.2 總體設(shè)計方案 2

1.2.1 傳動軸管選擇 4

1.2.2 伸縮花鍵的選擇 4

1.2.3 萬向節(jié)分析 5

1.2.4 中間支承結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計 6

2 萬向節(jié)的分類 8

2.1 不等速萬向節(jié) 8

2.2 準(zhǔn)等速萬向節(jié) 9

2.3 等速萬向節(jié) 9

3 萬向節(jié)的設(shè)計與強度校核 10

3.1 萬向節(jié)結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計 10

3.1.1 基本構(gòu)造與基本原理 10

3.1.2 確定十字軸尺寸 10

3.1.3 十字軸萬向節(jié)的傳動效率 11

3.2 萬向節(jié)強度校核 11

3.2.1 十字軸萬向節(jié)運動和受力分析 11

3.2.2 十字軸萬向節(jié)傳動的附加彎矩和慣性力矩 12

3.2.3 十字軸萬向節(jié)傳動的彎曲應(yīng)力與剪切應(yīng)力 15

4 萬向傳動軸設(shè)計及強度校核 18

4.1 傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速 18

4.2 傳動軸長度選擇 21

4.3 傳動軸管內(nèi)外徑確定 22

4.4 傳動軸扭轉(zhuǎn)強度校核 22

4.5 花鍵內(nèi)外徑確定 22

4.6 花鍵擠壓強度校核 23

5 基于CATIA的有限元分析 25

5.1 設(shè)計零件模型 25

5.2 生成靜態(tài)分析 25

6 技術(shù)與經(jīng)濟性分析 27

結(jié)論 28

參考文獻(xiàn) 29

致謝 30

遼寧工程技術(shù)大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計 開題 報告 題 目 中型貨 車萬向節(jié)與傳動軸設(shè)計 指 導(dǎo) 教 師 任蘭 柱 院（系、部） 機械學(xué)院車輛工程系 專 業(yè) 班 級 汽車 06 學(xué) 號 0607130130 姓 名 鄒偉 日 期 2010 教務(wù)處印制 1 一、 選題的目的、意義和研究現(xiàn)狀 義： 隨著 汽車行業(yè)的日漸成熟 ， 特別是近幾十年來汽車工業(yè)大發(fā)展以來，汽車行業(yè)對世界經(jīng)濟的發(fā)展和人類社會的進(jìn)步產(chǎn)生了巨大影響?，F(xiàn)今生活中的 汽車的普及 極大的擴大了人們的活動范圍也加快的人們的生活節(jié)奏。因此 ，汽車成為了人類生活中不可或缺的一部分。如今，汽車的設(shè)計要求提高汽車的技術(shù)水平，使其承載能力更強，動力性更好，污染更少使用性能更好，更安全，更可靠，更經(jīng)濟舒適。本 設(shè)計 的研究對象是中型貨車的萬向傳動裝置，其作為 汽車傳動系統(tǒng)中的重要部件， 零件的結(jié)構(gòu)方案、材料的選擇、所受力的分析是本文探討設(shè)計的重點。 萬向傳動裝置一般由萬向節(jié)和軸管及伸縮花鍵等零部件所組成，對于軸距較長的車輛，為了使傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速得到提高，并且為了避免共振，還需要裝有中間支承。萬向傳動裝置在汽車上應(yīng)用的比較廣泛，主要功用是使工作過程中相對位置不 斷變化的兩根軸之間傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運動。在 發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的 汽車上， 萬向節(jié)傳動裝置安裝在變速器輸出軸與 驅(qū)動橋主減速器輸入軸 之間；而前置發(fā)動機前輪驅(qū)動的 汽車 省略了傳動軸，萬向節(jié)安裝在前橋半軸與車輪之間。在 萬向傳動裝置的工作過程中 ，輸出軸繞自身軸的旋轉(zhuǎn)的動力來源 是由輸入軸繞其軸的旋轉(zhuǎn) 提供 的。為滿足動力傳遞、適應(yīng)轉(zhuǎn)向和汽車運行時所產(chǎn)生的上下跳動所造成的角度變化 。 萬向節(jié)允許被連接的零件之間 存在相應(yīng) 的夾角 并 在一定范圍內(nèi)變化。 按萬向節(jié)在扭轉(zhuǎn)方向上是否有明顯的彈性可分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)。剛性萬向節(jié) 又可分為不等速萬向節(jié)、準(zhǔn)等速萬向節(jié)和等速萬向節(jié)三種。 （ 1）不等速萬向節(jié) 十字軸式剛性萬向節(jié)為汽車上廣泛使用的不等速萬向節(jié)，允許相鄰兩軸的最大交角為 15゜～ 20゜。十字軸式萬向節(jié)由一個十字軸，兩個萬向節(jié)叉和四個滾針軸承等組成。兩萬向節(jié)叉 1和 3上的孔分別套在十字軸 2的兩對軸頸上。這樣當(dāng)主動軸轉(zhuǎn)動時，從動軸既可隨之轉(zhuǎn)動，又可繞十字軸中心在任意方向擺動，這樣就適應(yīng)了夾角和距離同時變化的需要。在十字軸軸頸和萬向節(jié)叉孔間裝有滾針軸承 5，滾針軸承外圈靠卡環(huán)軸向定位。為了潤滑軸承，十字軸上一般安有注油嘴并有油路通 向軸頸。潤滑油可從注油嘴注到十字軸軸頸的滾針軸承處。 2 （ 2）準(zhǔn)等速萬向節(jié) 常見的準(zhǔn)等速萬向節(jié)有雙聯(lián)式和三銷軸式兩種，它們的工作原理與雙十字軸式萬向節(jié)實現(xiàn)等速傳動的原理是一樣的。 雙聯(lián)式萬向節(jié)實際上是一套將傳動軸長度減縮至最小的雙十字軸式萬向節(jié)等速傳動裝置，雙聯(lián)叉相當(dāng)于傳動軸及兩端處在同一平面上的萬向節(jié)叉。在當(dāng)輸出軸與輸入軸的交角較小時，處在圓弧上的兩軸軸線交點離上述中垂線很近，使得 α1 與 α2 的差很小，能使兩軸角速度接近相等，所以稱雙聯(lián)式萬向節(jié)為準(zhǔn)等速萬向節(jié)。 （ 3）等速萬向節(jié) 目前轎車上常用的等速萬向節(jié)為 球籠式萬向節(jié)，也有采用球叉式萬向節(jié)或自由三樞軸萬向節(jié)的。輸入軸和輸出軸以始終相等的瞬時角速度傳遞的萬向節(jié)，既稱之為等速萬向節(jié)。 二、研究方案及預(yù)期結(jié)果 3 （設(shè)計方案或論文主要研究內(nèi)容、主要解決的問題、理論、方法、技術(shù)路線及論文框架等） 主要解決問題 ： （ 1） 當(dāng)前較為 常見的萬向節(jié) 根據(jù)不同的要求 有 哪些分類。 （ 2） 每種萬向節(jié)的特點及其適用哪些車輛。 （ 3） 對十字軸萬向節(jié)進(jìn)行參數(shù)確定以及強度校核，以適應(yīng)其工作環(huán)境，并達(dá)到一定的使用強度和使用壽命。 論： 本 論文采用理論研究與 實際 研究、定性 與定量分析、文字?jǐn)⑹雠c圖表說明相結(jié)合的方法， 對研究對 萬向傳動軸運動情況 進(jìn)行了 分析，確定出萬向節(jié)的轉(zhuǎn)矩，并對十字軸上的力以及十字軸頸根部的彎曲應(yīng)力和切應(yīng)力進(jìn)行校核。保證使其在正常使用時，擁有更長的使用時將。對十字軸滾針軸承進(jìn)行接觸應(yīng)力和滾針?biāo)艹惺艿淖畲筝d荷的計算，以適合十字軸的使用；對萬向節(jié)叉與十字軸連接支承時產(chǎn)生的作用反力，對其萬向節(jié)叉承受彎曲和扭矩載荷進(jìn)行校核，以達(dá)到使用強度。 萬向傳動 軸設(shè)計 應(yīng)滿足的要求： （ 1) 能可靠傳遞動力，當(dāng)兩軸的相對位置在預(yù)計的范圍內(nèi)變動時。 （ 2）保證傳動盡可能同步，兩軸的轉(zhuǎn)速盡可能一樣。 （ 3）振動噪音以及附加載荷（萬向節(jié)傳動引起的）在允許范圍內(nèi)。 （ 4）效率高，使用壽命長 。 （ 5) 結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、維修容易。典型的十字軸萬向節(jié)主要由主動叉、從動叉、十字軸、滾針軸承及其軸向定位件和橡膠密封件等組成。 學(xué)習(xí)研究《汽車構(gòu)造》、《汽車?yán)碚摗?、《汽車設(shè)計》、《材料力學(xué)》、《理論力學(xué)》等相關(guān)課程，深入了解萬向傳動裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理，為畢業(yè)設(shè)計打下堅實的理論基礎(chǔ)。 （ 1） 先閱讀大量關(guān)于 汽車萬向傳動裝置 的理論文獻(xiàn)，打好理論基礎(chǔ)。后在 老師 的指導(dǎo)下，明確 總體方案設(shè)計 。 （ 2） 通過圖書館 查閱相關(guān)文獻(xiàn)、工具書、網(wǎng)絡(luò)資源搜索等方法收集相關(guān)資料比整理以備查閱。 （ 3） 通過分析研究后 完成圖紙繪制并 撰寫 成 論文。 4 汽車在行駛過程中，由于發(fā)動機的振動及不平路面的沖擊等因素 影響，會 引起彈性懸架系統(tǒng)的振動，使變速器的輸出軸和驅(qū)動橋的輸入軸相對位置經(jīng)常變化，采用 萬向傳動裝置可實現(xiàn)兩軸之間的動力傳遞。 0 號紙 說明書 1 份 40000 字左右 題名、作者、中英文摘要、引言、正文、 技術(shù) 與經(jīng)濟性分析、 結(jié)論、參考文獻(xiàn)。 正文： 1． 萬向傳動裝置結(jié)構(gòu)方案分析 2． 萬向節(jié)分類 3． 萬向節(jié)的設(shè)計與強度校核 4． 萬向 傳動軸的設(shè)計及 強度校核 5． 基于 有限元分析 三、研究進(jìn)度 第 1： 畢業(yè)實習(xí)， 熟悉相關(guān)資料和參考圖 第 3：編寫開題報告及萬向傳動裝置 總體方案設(shè)計 第 5： 確定 萬向節(jié) 基本參數(shù)和主要結(jié)構(gòu)尺寸 設(shè)計 第 7：傳動軸尺寸設(shè)計計算 第 9： 繪制 萬向節(jié)與傳動軸的 總裝配圖 第 11： 繪制 萬向節(jié)與傳動軸 零件圖 第 13： 編寫說明書 第 15： 修改說明書及 準(zhǔn)備答辯 5 四、主要參考文獻(xiàn) [1] 王望予 M]械工業(yè)出版社 2] 羊拯民 M]. 北京：人民交通出版社， 3] 陳家瑞 M]機械工業(yè) 出版社， 4] 孫志禮 ， 冷興聚 ,魏延剛 ,曾海泉 . 機械設(shè)計 [M]. 第 1版 2000. [5] 習(xí)天錄，蘇俊華 . 十字軸萬向節(jié)串聯(lián)軸系傳動特性研究 [J] 2003. [6] 劉惟信 M]機械工業(yè)出版社， 7] M]1997. [8] 鞏云鵬，田萬祿，張祖立，黃秋波 計 [M]學(xué)出版社 ， [9] 韓正銅，王天煜 M]中國礦 業(yè)大學(xué)出版社 ,2007. [10] 10189， 2000 汽車用等速萬向節(jié)及其總成 S] [11] 3232承齒輪 S] [12] 張武農(nóng) J]2001,9(4). 五、指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽字：