目  录

摘 要 I

Abstract II

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 -

2.1.4 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 - 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 -

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 -

结  论

本文的设计要求是通过对传动轴结构的设计和振动分析的研究，了解汽车传动系的有关内容，学习CAE技术在结构设计和工艺设计中的应用，熟练掌握相关工作软件，为将来的工作打下坚实的基础。  

1．本文以某中卡传动轴为原型，利用CATIA软件的实体建模模块设计了传动轴的结构。CATIA三维建模广泛应用于汽车外形和内饰件的设计，功能强大。每次结构设计都需要不断的重复和修改才能最终达到目标。

2．有限元分析的思想在工程领域内十分的重要。进行有限元分析第一步要进行的一般是网格划分。网格划分是很重要也很复杂的工作。利用软件划分的网格一般情况下都需要人工修改。不同的分析对网格状态要求不同。通过分析实践，可以知道提高匹配率最主要的方法是简化模型中细小的结构，同时也掌握了很多修复网格的实用工具。

3．接下来的部分重点是对汽车传动轴的设计进行了探讨，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。

4．本课题的工作主要体现在使用CATIA的传动轴建模过程以及有限元分析的学习和应用上。在这一过程中，我学习了CATIA的使用，练习并掌握了CATIA的多种复杂造型方法，在建模过程中遇到了多种多样的问题，也尝试了多种不同的工具和思路；此外，我还学习了很多关于有限元分析的知识，利用CATIA工程分析模块对传动轴的强度和刚度进行了分析，并考察了高速时传动轴的振动情况。