基于有限元分析的汽车三轴式万向传动装置设计
摘 要
传动装置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。
传动装置是把变速器的转动和转矩传到主减速器的轴，两端由三轴万向节连接。传动装置是由轴管、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。万向节是由三轴、三轴承和凸缘叉等组成。重型汽车使用的传动装置万向节采用滚针三轴轴承，配合以短而粗的三轴，可传递较大的转矩。传动装置的布置直接影响三轴万向节、主减速器的使用寿命，对汽车的振动噪声也有很大影响。在传动装置的设计中，主要考虑传动装置的临界转速，计算传动装置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UG工程分析模块对传动装置进行了有限元分析，通过静态分析校核了传动装置的强度和刚度，通过动态响应分析考查了传动装置的振动情况
关键词:传动装置；花键；三轴式万向节；有限元分析。
The designation and vibration analysis of the drive shaft of EQ1090E
Abstract
Propeller shaft 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 transmit 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 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 shaft 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 , optimized the angle between the axis.
The design makes a finite element analysis of the shaft by using UG 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 .
Key Words: propeller shaft, spline, cross type universal joint，finite element analysis
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（普通三轴万向节） - 6 -
2.1.2 双万向节传动 - 7 -
2.1.3 多万向节传动（普通三轴式万向节） - 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 传动装置的设计 - 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 万向传动装置的设计计算 - 22 -
3.1 传动装置结构方案的选择 - 22 -
3.2 传动装置内外径尺寸 - 22 -
3.3 花键的设计计算 - 23 -
3.4 万向节的计算 - 24 -
3.5 传动装置布置 - 25 -
3.6 花键的滑动长度计算 - 30 -
3.7 本章小结 - 34 -
第 4 章 UG设计与建模 - 35 -
4.1 CAD技术概述及UG简介 - 35 -
4.2 UG建模过程 - 36 -
4.2.1 凸缘叉建模 - 36 -
4.2.2 中间传动装置建模 - 37 -
4.2.3 主传动装置建模 - 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 传动装置的有限元分析 - 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 UG工程分析模块介绍 - 45 -
5.2 利用UG GAS对传动装置进行静态分析 - 45 -
5.2.1 最大扭矩工况时对中间传动装置的静态分析 - 46 -
5.2.2 最大扭矩工况时对主传动装置的静态分析 - 48 -
5.3 利用UG GAS对传动装置进行振动分析 - 49 -
5.3.1 最大转速工况时对中间传动装置的振动分析 - 50 -
5.4 本章小结 - 54 -
结 论 - 55 -
致 谢 - 56 -
参考文献 - 57 -
附 录 - 59 -
