汽車萬(wàn)向傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)及有限元分析畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書</p><p>　　汽車萬(wàn)向傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)及有限元分析</p><p>　　專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　班 級(jí) </p&

2、gt;<p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 xx </p><p>　　完成日期 2013年 5 月 29 日 </p><p>　　汽車萬(wàn)向傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)及有限元分析</p><p>　　摘要：在汽車傳動(dòng)系

3、統(tǒng)或其他系統(tǒng)中，經(jīng)常采用萬(wàn)向傳動(dòng)裝置來實(shí)現(xiàn)一對(duì)軸線相交且相對(duì)位置經(jīng)常變化的轉(zhuǎn)軸之間的動(dòng)力傳遞。萬(wàn)向傳動(dòng)裝置一般主要由萬(wàn)向節(jié)和傳動(dòng)軸組成。萬(wàn)向傳動(dòng)裝置在汽車上主要應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車，多軸驅(qū)動(dòng)的越野汽車，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的半軸以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱機(jī)構(gòu)中。萬(wàn)向節(jié)是轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸之間實(shí)現(xiàn)變角度傳遞動(dòng)力的基本部件，最為常用的萬(wàn)向節(jié)是十字軸式萬(wàn)向節(jié)。傳動(dòng)軸總成一般由傳動(dòng)軸及其兩端焊接的花鍵軸和萬(wàn)向節(jié)叉等組成。此萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)參考實(shí)驗(yàn)室的越野車設(shè)

4、計(jì)。本次設(shè)計(jì)中，首先簡(jiǎn)單介紹了萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的現(xiàn)狀，技術(shù)要求和使用保養(yǎng)等，接著對(duì)萬(wàn)向傳動(dòng)軸的主要部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和校核，然后利用CAXA軟件對(duì)裝置制作了二維圖，最后用CATIA軟件進(jìn)行了三維建模，并通過有限元分析得出其固有頻率等數(shù)據(jù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：萬(wàn)向傳動(dòng)裝置；有限元分析；三維建模；強(qiáng)度校核</p><p>　　The design of automotive univers

5、al transmission device </p><p>　　and finite element analysis</p><p>　　Abstract: In ?automotive transmission system or other systems, ?universal transmission device is often implemented a pair of

6、 intersecting axes and frequent changes in relative position of power transmission. ?universal transmission device is ?composed primarily of universal joints and drive shaft. ?universal transmission device is often used

7、in ?engine front wheel drive cars, multi axle drive off-road vehicles, ?steering axle half shaft and ?steering control mechanism. ?Universal joints is the b</p><p>　　Key words: Universal transmission device;

8、 Finite element analysis; ?</p><p>　　Three-dimension modeling; ?Strength checking.</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1前言5</b></p><p>　　1.1汽車萬(wàn)向

9、傳動(dòng)裝置的發(fā)展與現(xiàn)狀5</p><p>　　1.2萬(wàn)向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)技術(shù)綜述6</p><p>　　1.3萬(wàn)向傳動(dòng)裝置總成的技術(shù)要求、材料及使用保養(yǎng)6</p><p>　　1.3.1普通萬(wàn)向傳動(dòng)軸總成的主要技術(shù)要求6</p><p>　　1.3.2萬(wàn)向傳動(dòng)軸的使用材料7</p><p>　　1.3.3傳動(dòng)軸的使用

10、和保養(yǎng)7</p><p>　　2 萬(wàn)向傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)方案確定8</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)已知參數(shù)8</p><p>　　2.2萬(wàn)向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)思路8</p><p>　　2.3結(jié)構(gòu)方案的確定8</p><p>　　2.3.1傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)方案的確定8</p><p>　　2.3.2萬(wàn)向

11、節(jié)的結(jié)構(gòu)方案確定9</p><p>　　3 萬(wàn)向傳動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)分析12</p><p>　　4 萬(wàn)向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)13</p><p>　　4.1計(jì)算載荷的確定13</p><p>　　4.2十字軸萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.2.1初選十字軸萬(wàn)向節(jié)尺寸14</p><p>　　4

12、.2.2十字軸的設(shè)計(jì)計(jì)算14</p><p>　　4.3滾針軸承設(shè)計(jì)15</p><p>　　4.3.1滾針軸承初選尺寸15</p><p>　　4.3.2滾針軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算15</p><p>　　4.4傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)15</p><p>　　4.4.1傳動(dòng)軸初選尺寸15</p><p&g

13、t;　　4.4.2傳動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速16</p><p>　　4.4.3傳動(dòng)軸強(qiáng)度校核16</p><p>　　4.5花鍵軸設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.5.1花鍵軸初選尺寸16</p><p>　　4.5.2花鍵軸的設(shè)計(jì)計(jì)算17</p><p>　　5 基于CATIA的萬(wàn)向傳動(dòng)軸三維模型的構(gòu)建18<

14、/p><p>　　5.1十字軸主體的作圖及三維建模18</p><p>　　5.2軸承碗的作圖及三維建模21</p><p>　　5.3十字軸保持架及滾針的建模22</p><p>　　5.4傳動(dòng)軸的作圖及三維建模23</p><p>　　5.5萬(wàn)向節(jié)的作圖及三維建模24</p><p>

15、　　5.6萬(wàn)向傳動(dòng)軸的裝配25</p><p>　　5.7萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的工程圖設(shè)計(jì)27</p><p>　　6 傳動(dòng)軸的有限元分析29</p><p><b>　　7 結(jié)論31</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b></p><p><b&g

16、t;　　致謝33</b></p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　三維圖冊(cè)</b></p><p><b>　　傳動(dòng)軸二維圖</b></p><p><b>　　總裝配圖</b></p><p

17、><b>　　1前言 </b></p><p>　　1.1汽車萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的發(fā)展與現(xiàn)狀 </p><p>　　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(duì)世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類社會(huì)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(kuò)大了人們的活動(dòng)范圍，也加快了人類的生活節(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(jì)

18、要求提高汽車的技術(shù)水平，使其承載能力更強(qiáng)，動(dòng)力性更好，污染更少，使用性能更好更安全，更可靠，更經(jīng)濟(jì)舒適。本設(shè)計(jì)的研究對(duì)象是汽車的萬(wàn)向傳動(dòng)裝置，其作為汽車傳動(dòng)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(jì)的重點(diǎn)。</p><p>　　萬(wàn)向傳動(dòng)裝置主要包括萬(wàn)向節(jié)和傳動(dòng)軸，對(duì)于傳動(dòng)距離較遠(yuǎn)的分段式傳動(dòng)軸，為了提高傳動(dòng)軸的剛度，有的還設(shè)置有中間支承。萬(wàn)向傳動(dòng)裝置在汽車上的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：

19、</p><p>　　1) 變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間。一般汽車的變速器、離合器與發(fā)動(dòng)機(jī)三者裝合為一體裝在車架上，驅(qū)動(dòng)橋通過懸架與車架相連。在負(fù)荷變化及汽車在不平路面行駛時(shí)引起的跳動(dòng)，會(huì)使驅(qū)動(dòng)橋輸入軸與變速器輸出軸之間的夾角和距離發(fā)生變化。</p><p>　　2) 變速器與分動(dòng)器、分動(dòng)器與驅(qū)動(dòng)橋之間（越野汽車），消除車架變形及制造、裝配誤差等引起的其軸線同軸度誤差對(duì)動(dòng)力傳遞的影響，須裝有萬(wàn)向傳動(dòng)

20、裝置。</p><p>　　3) 轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的內(nèi)、外半軸之間，轉(zhuǎn)向時(shí)兩段半軸軸線相交且交角變化，因此要用萬(wàn)向節(jié)。</p><p>　　4) 斷開式驅(qū)動(dòng)橋的半軸之間，主減速器殼在車架上是固定的，橋殼上下擺動(dòng)，半軸是分段的，須用萬(wàn)向節(jié)。</p><p>　　5) 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向器之間，有利于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的總體布置。</p><p>　　在汽車

21、上使用的萬(wàn)向節(jié)可以從不同的角度分類。按其剛度大小，可分為剛性萬(wàn)向節(jié)和柔性萬(wàn)向節(jié)。剛性萬(wàn)向節(jié)按其速度特性分為不等速萬(wàn)向節(jié)（常用的為十字軸式）、準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)（雙聯(lián)式和三銷軸式）和等速萬(wàn)向節(jié)（包括球叉式和球籠式）。目前在汽車上應(yīng)用較多的是十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)和等速萬(wàn)向節(jié)。十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間，等角速萬(wàn)向節(jié)主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的內(nèi)、外半軸之間。</p><p>　?。?）十

22、字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)。十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)主要由十字軸、萬(wàn)向節(jié)叉等組成。萬(wàn)向節(jié)叉上的孔分別套在十字軸的四個(gè)軸頸上。在十字軸軸頸與萬(wàn)向節(jié)叉孔之間裝有滾針和套筒，用帶有鎖片的螺釘和軸承蓋來使之軸向定位。為了潤(rùn)滑軸承，十字軸內(nèi)鉆有油道，且與油嘴、安全閥相通。為避免潤(rùn)滑油流出及塵垢進(jìn)入軸承，十字軸軸頸的內(nèi)端套裝著油封。安全閥的作用是當(dāng)十字軸內(nèi)腔潤(rùn)滑脂壓力超過允許值時(shí)，閥打開潤(rùn)滑脂外溢，使油封不會(huì)因油壓過高而損壞。現(xiàn)代汽車多采用橡膠油封，多余的潤(rùn)滑油從

23、油封內(nèi)圓表面與十字軸軸頸接觸處溢出，故無(wú)需安裝安全閥。</p><p>　　（2）等速萬(wàn)向節(jié)。等速萬(wàn)向節(jié)的基本原理是傳力點(diǎn)永遠(yuǎn)位于兩軸交點(diǎn)的平分面上。一對(duì)大小相同錐齒輪的接觸點(diǎn)位于兩齒輪軸線交角的平分面上，由接觸點(diǎn)到兩軸的垂直距離都等于半徑。接觸點(diǎn)處兩齒輪的圓周速度相等，兩齒輪的角速度也相等。可見，若萬(wàn)向節(jié)的傳力點(diǎn)在其交角變化時(shí)，始終位于兩軸夾角的平分面上，就能保證等速傳動(dòng)。等速萬(wàn)向節(jié)的常見結(jié)構(gòu)形式有球籠式和球叉

24、式。</p><p>　　傳動(dòng)軸是萬(wàn)向傳動(dòng)裝置中的主要傳力部件。通常用來連接變速器(或分動(dòng)器)和驅(qū)動(dòng)橋，在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋和斷開式驅(qū)動(dòng)橋中，則用來連接差速器和驅(qū)動(dòng)車輪。傳動(dòng)軸有實(shí)心軸和空心軸之分。為了減輕傳動(dòng)軸的質(zhì)量，節(jié)省材料，提高軸的強(qiáng)度、剛度，傳動(dòng)軸多為空心軸，一般用厚度為1. 5～3.0mm的薄鋼板卷焊而成，超重型貨車則直接采用無(wú)縫鋼管。萬(wàn)向傳動(dòng)裝置已經(jīng)可以滿足飛速發(fā)展的汽車科技。</p><

25、p>　　1.2萬(wàn)向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)技術(shù)綜述</p><p>　　汽車萬(wàn)向傳動(dòng)裝置一般由萬(wàn)向節(jié)和傳動(dòng)軸以及中間支撐等組成，它主要用于工作過程中相對(duì)為孩子不斷改變的兩根軸間傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。以內(nèi)燃機(jī)在作為動(dòng)力的機(jī)械傳動(dòng)汽車中，萬(wàn)向傳動(dòng)裝置是其傳動(dòng)系中必不可少的部分。萬(wàn)向傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)的合理與否直接影響傳動(dòng)系的傳動(dòng)性能。選用和布置不當(dāng)會(huì)給傳動(dòng)系增加不必要的設(shè)計(jì)，未能估算在內(nèi)的附加動(dòng)荷，可能導(dǎo)致傳動(dòng)系不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)和早期損

26、壞。只有合理的設(shè)計(jì)，才能保證汽車在各種工礦和路面條件下可靠地傳遞動(dòng)力。</p><p>　　進(jìn)行車輛萬(wàn)向傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)整車設(shè)計(jì)和使用部門的要求，綜合考慮生產(chǎn)部門的具體情況來制定相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案。通常，萬(wàn)向傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下基本要求：</p><p>　　（1）當(dāng)所連接兩軸的相對(duì)位置唉預(yù)定的范圍內(nèi)變動(dòng)是，萬(wàn)向傳動(dòng)系統(tǒng)要能可靠而穩(wěn)定地傳遞動(dòng)力。</p><p>

27、;　?。?）保證所連接的兩軸盡可能等速旋轉(zhuǎn)，并確保因萬(wàn)向節(jié)夾角存在而引起的振動(dòng)、噪聲及附加載荷在允許范圍以內(nèi)。</p><p>　?。?）盡可能提高傳動(dòng)效率，降低損耗。</p><p>　　（4）零部件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、維修容易，使用壽命長(zhǎng)。</p><p>　　1.3萬(wàn)向傳動(dòng)裝置總成的技術(shù)要求、材料及使用保養(yǎng)</p><p>　　1.3.

28、1普通萬(wàn)向傳動(dòng)軸總成的主要技術(shù)要求</p><p>　?。?）傳動(dòng)軸總成必須經(jīng)過動(dòng)平衡，允許的不平衡度為10-100g.cm。轉(zhuǎn)速高（例如4000-5000r/min）用上限，而2000r/min左右時(shí)則用下限。用于輪邊和轉(zhuǎn)向橋的萬(wàn)向傳動(dòng)可以不進(jìn)行動(dòng)平衡。</p><p>　?。?）在傳動(dòng)軸上任一點(diǎn)測(cè)量的最大擺差，應(yīng)在0.3~1.2mm之間，上限合適于轉(zhuǎn)速高而傳動(dòng)軸長(zhǎng)度較大的（如L>

29、1m）傳動(dòng)軸。</p><p>　　（3）傳動(dòng)軸二端叉子的軸承孔中心線應(yīng)在同一平面內(nèi)，允許的偏差為±1。</p><p>　?。?）傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)允許角度應(yīng)進(jìn)行檢查，一般按比設(shè)計(jì)角度大3-5°的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。</p><p>　　（5）軸管與軸叉及花鍵的焊接，應(yīng)進(jìn)行焊縫強(qiáng)度檢查。通常檢查扭矩不小于F1的1.5-2倍。</p><p&

30、gt;　　1.3.2萬(wàn)向傳動(dòng)軸的使用材料</p><p>　?。?）十字軸材料：20CrMnTi,滲碳。</p><p>　?。?）花鍵軸與花鍵套材料：</p><p><b>　　花鍵軸：40Cr。</b></p><p>　　花鍵套：40號(hào)、45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)，目前用可鍛鑄鐵或球墨鑄鐵代替，裝車使用情況良好。</p

31、><p>　?。?）軸管材料：10號(hào)、20號(hào)、低碳鋼板卷焊。</p><p>　?。?）萬(wàn)向節(jié)叉與突緣叉材料：40號(hào)、45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)。目前用可鍛鑄鐵或球墨鑄鐵代替，有的專業(yè)廠已正式提供成品供使用部門使用。</p><p>　?。?）滾針軸承總成材料：滾針與軸承碗用軸承鋼。目前有用塑料襯套代替滾針的，幾年來經(jīng)裝車實(shí)驗(yàn)證明，其中以鉛粉、氟塑料混合填料改性的聚甲醛較好，并正在

32、作進(jìn)一步改進(jìn)試驗(yàn)，它的使用壽命至少可達(dá)2萬(wàn)公里以上。已達(dá)到萬(wàn)公里不保養(yǎng)的指標(biāo)。目前也有在花鍵軸上涂尼龍薄膜的，使用效果良好，可以減少磨損和延長(zhǎng)使用壽命。</p><p>　　1.3.3傳動(dòng)軸的使用和保養(yǎng)</p><p>　　為了確保傳動(dòng)軸的正常工作，延長(zhǎng)其使用壽命，在使用中應(yīng)注意：</p><p>　?。?）嚴(yán)禁汽車用高速檔起步。</p><p&

33、gt;　?。?）嚴(yán)禁猛抬離合器踏板。</p><p>　?。?）嚴(yán)禁汽車超載、超速行駛。</p><p>　　（4）應(yīng)經(jīng)常檢查傳動(dòng)軸工作狀況。</p><p>　?。?）應(yīng)經(jīng)常檢查傳動(dòng)軸吊架緊固情況，支承橡膠是否損壞，傳動(dòng)軸各連接部位是否松曠，傳動(dòng)軸是否變形。</p><p>　?。?）為了保證傳動(dòng)軸的動(dòng)平衡，應(yīng)經(jīng)常注意平衡焊片是否脫焊。新傳

34、動(dòng)軸組件是配套提供的，在新傳動(dòng)軸裝車時(shí)應(yīng)注意伸縮套的裝配標(biāo)記，應(yīng)保證凸緣叉在一個(gè)平面內(nèi)。在維修拆卸傳動(dòng)軸時(shí)，應(yīng)在伸縮套與凸緣軸上打印裝配標(biāo)記，以備重新裝配時(shí)保持原裝配關(guān)系不變。</p><p>　?。?）應(yīng)經(jīng)常為萬(wàn)向節(jié)十字軸承加注潤(rùn)滑油，夏季應(yīng)注入3號(hào)鋰基潤(rùn)滑脂，冬季注入2號(hào)鋰基潤(rùn)滑脂。</p><p>　　2 萬(wàn)向傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)方案確定</p><p><b&g

35、t;　　2.1設(shè)計(jì)已知參數(shù)</b></p><p>　　車重：1600kg 變速器一檔傳動(dòng)比：4.17</p><p>　　最大載重：425kg 最大變矩系數(shù)：2.6</p><p>　　傳動(dòng)軸支撐長(zhǎng)度：855mm 輪胎規(guī)格：215155-R17</p><p>　　

36、發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速：7000rpm 主減速器傳動(dòng)比：3.9 </p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩：242N·m 后軸承載質(zhì)量:1235kg</p><p>　　2.2萬(wàn)向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)思路</p><p>　　此車匹配2.5L排量發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩為242 N·m，最大轉(zhuǎn)速為6200rpm，最高車速為230km/h。

37、因此，所設(shè)計(jì)的萬(wàn)向傳動(dòng)裝置不僅要有很好的傳動(dòng)效率，而且要有較高的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。其設(shè)計(jì)思路具體為：</p><p>　　（1）設(shè)計(jì)選型：選擇本次萬(wàn)向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)的類型；</p><p>　　（2）設(shè)計(jì)計(jì)算校核：根據(jù)所給已知參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算萬(wàn)向傳動(dòng)軸各零件的具體參數(shù)，并加以校核；</p><p>　?。?）二維制圖：利用CAXA軟件繪制萬(wàn)向傳動(dòng)軸的工程圖；</p>

38、<p>　?。?）三維建模：使用CATIA軟件構(gòu)建萬(wàn)向傳動(dòng)軸的零件圖和總裝圖，并進(jìn)行有限元分析，從而得出傳動(dòng)軸的固有頻率及臨界轉(zhuǎn)速。</p><p>　　2.3結(jié)構(gòu)方案的確定</p><p>　　2.3.1傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)方案的確定</p><p>　　在汽車萬(wàn)向傳動(dòng)系統(tǒng)中，考慮到不同的動(dòng)力傳輸需求以及實(shí)際結(jié)構(gòu)條件的限制，通常采用不同的萬(wàn)向傳動(dòng)裝置布置方案。當(dāng)

39、驅(qū)動(dòng)橋與變速器之間的距離不大時(shí)，通常是采用通過兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)和一根可伸縮的傳動(dòng)軸進(jìn)行動(dòng)力傳遞的系統(tǒng)布置方案，以消除變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)帶來的不利影響。對(duì)大多數(shù)越野車，往往會(huì)遇到變速器第二軸與分動(dòng)器輸入軸之間有較大距離；或者分動(dòng)器位置較高而引起分動(dòng)器輸出軸線與傳動(dòng)軸軸線、前后驅(qū)動(dòng)橋主動(dòng)錐齒輪軸線與傳動(dòng)軸軸線間的夾角過大；或者因?yàn)榘惭b不準(zhǔn)確或車架變形在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中引起附加載荷等情況。此時(shí)，多采用普通十字軸萬(wàn)向節(jié)或柔性萬(wàn)向節(jié)將有關(guān)總成連接起

40、來，其工作轉(zhuǎn)角范圍一般不大于2°～3°。</p><p>　　目前，十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸在汽車傳動(dòng)系中用得最廣泛。另外一個(gè)重要的組成部分是滑動(dòng)花鍵副，由內(nèi)、外花鍵組成，用于傳遞長(zhǎng)度的變化。傳動(dòng)軸的萬(wàn)向節(jié)擺角和滑動(dòng)花鍵副的最大伸縮量，是根據(jù)整車布置時(shí)進(jìn)行的傳動(dòng)軸跳動(dòng)校核而確定的。一般的情況下還可能有傳動(dòng)軸管，空心的軸管具有較小的質(zhì)量但能傳遞較大的扭矩，并且比相同外徑的實(shí)心軸具有更高的臨界轉(zhuǎn)速

41、的特點(diǎn)。</p><p>　　在長(zhǎng)度一定時(shí)，傳動(dòng)軸的斷面尺寸應(yīng)保證傳動(dòng)軸具有足夠高的強(qiáng)度和臨界轉(zhuǎn)速。所謂傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速是指?jìng)鲃?dòng)軸會(huì)失去穩(wěn)定性的最低轉(zhuǎn)速，當(dāng)傳動(dòng)軸在運(yùn)動(dòng)中發(fā)生振動(dòng)時(shí)，振幅隨轉(zhuǎn)速的增大而增大，到某一轉(zhuǎn)速時(shí)振幅達(dá)到最大值（即共振），此時(shí)的轉(zhuǎn)速即是臨界轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速大小與傳動(dòng)軸長(zhǎng)度和斷面尺寸等有關(guān)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)為越野汽車的傳動(dòng)軸，在汽車行使時(shí)，由于懸架不斷

42、變形，變速器或分動(dòng)器的輸出軸與驅(qū)動(dòng)橋輸入軸軸線之間的相對(duì)位置經(jīng)常變化，采用空心的可伸縮萬(wàn)向傳動(dòng)軸。</p><p>　　綜上所述，確定傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)的基本方案，采用帶有伸縮花鍵的空心傳動(dòng)軸。傳動(dòng)軸管做成空心，用薄鋼管卷焊而成，這樣可以提高其強(qiáng)度和剛度?；ㄦI可以使傳動(dòng)長(zhǎng)度發(fā)生改變，同時(shí)對(duì)花鍵齒進(jìn)行磷化處理以減少滑動(dòng)花鍵的軸向滑動(dòng)阻力和磨損。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低且傳動(dòng)效率高。</p><p>　　

43、因此本設(shè)計(jì)采用由兩個(gè)十字軸萬(wàn)向節(jié)和帶有伸縮花鍵的傳動(dòng)軸組成的萬(wàn)向傳動(dòng)軸。如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 萬(wàn)向傳動(dòng)裝置總成</p><p>　　2.3.2萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)方案確定</p><p>　　單個(gè)普通十字軸萬(wàn)向節(jié)是一種不等速萬(wàn)向節(jié)，其特點(diǎn)是當(dāng)主動(dòng)軸與從動(dòng)軸之間有夾角時(shí)，不能進(jìn)行等速傳遞，使主、從動(dòng)軸的角速度周期性地不相等，而合理采用雙十字軸萬(wàn)向節(jié)

44、傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方案可以實(shí)現(xiàn)等速傳遞；主、從動(dòng)軸的角速度在兩軸之間的夾角變動(dòng)時(shí)仍然相等的萬(wàn)向節(jié)為等角速度萬(wàn)向節(jié)或等速萬(wàn)向節(jié)；準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)是一種近等速萬(wàn)向節(jié)，可以通過分度機(jī)構(gòu)等部件實(shí)現(xiàn)主、從動(dòng)軸之間的近似等速傳遞。</p><p>　　A、分析萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)方案</p><p>　　方案一：采用十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)</p><p>　　十字軸式萬(wàn)向節(jié)如圖2-2，即兩萬(wàn)向節(jié)叉分別

45、套在十字軸的兩對(duì)軸頸上。這樣當(dāng)主傳動(dòng)軸傳動(dòng)時(shí)，從動(dòng)軸既可隨之傳動(dòng)，又可十字軸中心在任意方向擺動(dòng)。為了減少摩擦損失，提高傳動(dòng)效率，在十字軸軸頸和萬(wàn)向節(jié)叉孔間裝有由滾針和套筒組成的滾針軸承。然后用卡環(huán)分別固定在萬(wàn)向節(jié)叉上，以防止軸承在離心作用力從萬(wàn)向節(jié)叉內(nèi)脫出。</p><p>　　利用卡環(huán)式的滾針軸承軸向定位方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、零件少和質(zhì)量小的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　為了潤(rùn)滑軸承

46、，十字軸做成中空的，并有油路通向軸頸。潤(rùn)滑油從滑脂嘴租入十字軸內(nèi)腔。為避免潤(rùn)滑油流出及塵垢進(jìn)入軸承，在十字軸的軸頸上套著裝在金屬座圈內(nèi)的毛氈油封。</p><p>　　萬(wàn)向節(jié)在工作中承受著較大的轉(zhuǎn)矩和交變載荷，其主要損壞形式是十字軸軸頸和滾針軸承的磨損、十字軸軸頸和滾針軸承碗工作面的壓痕和剝落。通常認(rèn)為當(dāng)磨損或壓痕超過0.25mm時(shí)，十字軸萬(wàn)向節(jié)就必須報(bào)廢并更換。為了提高其使用壽命，常采用包括組合式潤(rùn)滑密封裝置在

47、內(nèi)的多種設(shè)計(jì)方案，以用來潤(rùn)滑和保護(hù)十字軸軸頸和滾針軸承。</p><p>　　為了提高密封性能，近年來在十字軸式萬(wàn)向節(jié)中多采用橡膠油封，其性能遠(yuǎn)優(yōu)于老式的毛氈或軟木墊油封。當(dāng)用滑脂槍向十字軸內(nèi)腔注入潤(rùn)滑油而使內(nèi)腔油壓大于允許值時(shí)，多余的潤(rùn)滑油便從橡膠油封內(nèi)圓表面與十字軸軸頸接觸處溢出，無(wú)須安裝安全閥。</p><p>　　圖2-2 十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)</p><p&g

48、t;　　方案二：采用雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)</p><p>　　雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)是一種近似的呢告訴萬(wàn)向節(jié)，可以將其看成是由兩個(gè)十字軸萬(wàn)向節(jié)組合而成的。為了保證這兩個(gè)十字軸萬(wàn)向節(jié)的工作轉(zhuǎn)速趨于相等，可設(shè)分度機(jī)構(gòu)。偏心十字軸雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)取消了分度機(jī)構(gòu)，也可以保證所連接的兩軸接近等速轉(zhuǎn)動(dòng)。無(wú)分度桿的雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)在軍用越野車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，這種萬(wàn)向節(jié)采用主銷中心偏離萬(wàn)向節(jié)中心1.0mm—3.5mm的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，使兩萬(wàn)向節(jié)

49、的工作轉(zhuǎn)速接近相等。該設(shè)計(jì)方案的主要優(yōu)點(diǎn)是允許兩軸間有較大的夾角（一般可達(dá)50°，偏心十字軸雙聯(lián)式則可達(dá)60°），軸承密封性能好，效率高，工作可靠，制作方便，不需特殊的工藝設(shè)備。</p><p>　　B、確定萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)方案</p><p>　　雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)軸承密封性能好，效率高，工作可靠，制作方便，但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，外形尺寸較大，零件數(shù)目較多，當(dāng)應(yīng)用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋時(shí)，由

50、于雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)軸向尺寸較大，為使主銷軸線的延長(zhǎng)線與地面交點(diǎn)到輪胎的接地印記中心偏離不大，就必須采用較大的主銷內(nèi)傾角。</p><p>　　十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，強(qiáng)度高，耐久性好，傳動(dòng)效率高，生產(chǎn)成本低。但連接的兩軸夾角不宜過大，當(dāng)夾角由4°增大到16°時(shí)，十字軸式萬(wàn)向節(jié)滾針軸承壽命約下降原來的1/4。</p><p>　　綜上所述，由于本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)軸夾角較小，十字

51、軸式剛性萬(wàn)向節(jié)相比雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)，更適合這次的設(shè)計(jì)，故選擇十字軸剛性萬(wàn)向節(jié)。</p><p>　　3 萬(wàn)向傳動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　本次設(shè)計(jì)方案采用兩個(gè)十字軸萬(wàn)向節(jié)和帶有伸縮花鍵的傳動(dòng)軸其運(yùn)動(dòng)分析如下：</p><p>　　當(dāng)輸入軸與輸出軸之間存在夾角α?xí)r，單個(gè)十字軸萬(wàn)向節(jié)的輸出軸相對(duì)于輸入軸是不等速旋轉(zhuǎn)的，為使處于同一平面的輸出軸和輸入軸等速旋轉(zhuǎn)，可采用雙

52、萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)，但必須保證同傳動(dòng)軸相連的兩萬(wàn)向節(jié)叉應(yīng)布置在同一平面內(nèi)，且使兩萬(wàn)向節(jié)夾角α1與α2相等（如圖3-1）。</p><p>　　在雙萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)中，直接與輸入軸和輸出軸相連的萬(wàn)向節(jié)叉所受的附加彎矩分別由相應(yīng)軸的支撐反力平衡。當(dāng)輸入軸與輸出軸平行時(shí)（如圖3-1a），直接連接傳動(dòng)軸的兩萬(wàn)向節(jié)叉所受的附加彎矩，使傳動(dòng)軸發(fā)生如圖3.1b中雙點(diǎn)劃線所示的彈性彎曲，從而引起傳動(dòng)軸的彎曲振動(dòng)。</p><

53、;p>　　當(dāng)輸入軸與輸出軸相交時(shí)（如圖3-1c），傳動(dòng)軸兩端萬(wàn)向節(jié)叉上所受的附加彎矩方向相同，不能彼此平衡，傳動(dòng)軸發(fā)生如圖3-1d中雙點(diǎn)劃線所示的彈性彎曲。從而對(duì)兩端的十字軸產(chǎn)生大小相等、方向相反的徑向力。此徑向力作用在滾針軸承碗的底部，并在輸入軸與輸出軸的支撐上引起反力。</p><p>　　圖3-1 附加彎矩對(duì)傳動(dòng)軸的作用</p><p><b>　　4 萬(wàn)向傳動(dòng)軸設(shè)

54、計(jì)</b></p><p>　　4.1計(jì)算載荷的確定</p><p>　?。?）按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和一檔傳動(dòng)比來計(jì)算</p><p>　　T= （4-1）</p><p>　　式中:發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，為242 N·m；</p><p>　　: 變速器一

55、檔傳動(dòng)比，為4.17；</p><p>　　: 分傳動(dòng)比，為1；</p><p>　?。?發(fā)動(dòng)機(jī)到萬(wàn)向傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)效率，根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)值取0.96；</p><p>　?。好徒与x合器所產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)，可取1；</p><p>　　n： 連接變速器的傳動(dòng)軸數(shù)，取1；</p><p>　　k： 液力變矩器最大變矩系數(shù)，

56、取1.8。</p><p>　　計(jì)算得T==1743.79N·m</p><p>　?。?）按驅(qū)動(dòng)輪打滑來計(jì)算</p><p>　　T= （4-2）</p><p>　　式中：滿載狀態(tài)下，一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋上的靜載荷，為12103N；</p><p>　?。浩囎畲蠹?/p>

57、速度時(shí)的后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移洗漱，范圍為1.2~1.4，取1.3；</p><p>　　：輪胎與地面間的附著系數(shù)，本設(shè)計(jì)車型為轎車，裝有防側(cè)滑輪胎，取1.25；</p><p>　?。很囕啙L動(dòng)半徑，本設(shè)計(jì)已知輪胎規(guī)格：215/55-R17，B/H=55，得半徑為334mm；</p><p>　?。褐鳒p速器傳動(dòng)比，為3.9；</p><p>　?。褐鳒p

58、速器從動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)比，取值為1；</p><p>　?。褐鳒p速器主動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)效率，根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)取0.96。</p><p>　　計(jì)算得T==1754.51N·m。</p><p>　　對(duì)萬(wàn)向傳動(dòng)軸進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，計(jì)算載荷和T的最小值，即T==1743.79N·m。</p><p>　　4.2十字軸萬(wàn)

59、向節(jié)設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1初選十字軸萬(wàn)向節(jié)尺寸</p><p>　　根據(jù)萬(wàn)向傳動(dòng)軸已知參數(shù)、測(cè)量數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求等，初步選取十字軸萬(wàn)向節(jié)尺寸如表4-1所示。</p><p>　　表4-1 十字軸萬(wàn)向節(jié)初選尺寸</p><p>　　4.2.2十字軸的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　F=

60、 （4-3）</p><p>　　式中r：切向力作用線與萬(wàn)向節(jié)叉軸之間的距離，根據(jù)初選參數(shù)為38.5mm；</p><p>　?。喝f(wàn)向傳動(dòng)的最大夾角，參考一般傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)選取為8°。</p><p>　　計(jì)算得F==22.87N。</p><p>　　≤ （4-4）&l

61、t;/p><p>　　≤ （4-5）</p><p>　　式中d： 十字軸軸頸直徑，為22mm；</p><p>　　d： 十字軸油道直徑，為3mm；</p><p>　　S： 合力F作用現(xiàn)到軸頸根部的距離，為15；</p><p>　　：彎曲應(yīng)力許用值，在250～350MPa之

62、間；</p><p>　?。?剪切應(yīng)力許用值，一般在`之間。</p><p>　　計(jì)算得==298.5MPa，</p><p>　　==61.33MPa</p><p>　　則該十字軸萬(wàn)向節(jié)可滿足要求。</p><p><b>　　4.3滾針軸承設(shè)計(jì)</b></p><p>

63、;　　4.3.1滾針軸承初選尺寸</p><p>　　根據(jù)滾針軸承已知參數(shù)和測(cè)量結(jié)果，其初選尺寸如表4-2所示。</p><p>　　表4-2 滾針軸承初選尺寸</p><p>　　4.3.2滾針軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　F= （4-6）</p><p>　　

64、式中i:滾針列數(shù)，取1；</p><p>　　Z：每列中的滾針數(shù)，取30。</p><p>　　計(jì)算得F==3506.73N。</p><p>　　≤ （4-7）</p><p>　　式中：滾針直徑，為3mm；</p><p>　?。簼L針工作長(zhǎng)度，為15mm。</p><

65、p>　?。航佑|應(yīng)力許用值，在3000~3200MPa之間。</p><p>　　計(jì)算得=272=2559.6MPa，</p><p>　　所以此滾子軸承符合要求。</p><p><b>　　4.4傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.4.1傳動(dòng)軸初選尺寸</p><p>　　根據(jù)萬(wàn)向

66、傳動(dòng)軸已知參數(shù)、測(cè)量數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求，初步選取傳動(dòng)軸尺寸，如表4-3所示。</p><p>　　表4-3 傳動(dòng)軸初選尺寸</p><p>　　4.4.2傳動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速</p><p>　　當(dāng)傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速接近于它的彎曲自然振動(dòng)頻率時(shí)，即出現(xiàn)共振現(xiàn)象，撓度急劇增加，致使傳動(dòng)軸斷裂，這個(gè)轉(zhuǎn)速即為傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速。</p><p><b>

67、　　傳動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　n （4-8）</p><p>　　式中：傳動(dòng)軸外徑，為60mm；</p><p>　?。簜鲃?dòng)軸內(nèi)徑，為55mm；</p><p>　　L：傳動(dòng)軸支撐長(zhǎng)度取兩萬(wàn)向節(jié)中心距，860mm。</p><p>　　計(jì)算得n=13206

68、.18r/min</p><p>　　安全系數(shù)K=，為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速，K在1.2~2.0之間，因此該傳動(dòng)軸可以滿足要求。</p><p>　　4.4.3傳動(dòng)軸強(qiáng)度校核</p><p>　　小于許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力300MPa，所以該傳動(dòng)軸滿足使用要求。</p><p><b>　　4.5花鍵軸設(shè)計(jì)</b></p>

69、<p>　　4.5.1花鍵軸初選尺寸</p><p>　　根據(jù)萬(wàn)向傳動(dòng)軸已知參數(shù)、測(cè)量尺寸和設(shè)計(jì)要求，初步選取花鍵軸尺寸，如表4-4所示。</p><p>　　表4-4 花鍵軸初選尺寸</p><p>　　4.5.2花鍵軸的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p><b>　?。?-9）</b></p>&l

70、t;p>　　式中d：花鍵軸的換件內(nèi)徑，為31mm。</p><p>　　計(jì)算得==298.26MP≤300MPa，因此該設(shè)計(jì)花鍵軸可滿足要求。</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　式中：花鍵外徑，為35mm；</p><p>　?。夯ㄦI齒數(shù)，為12；</p><

71、p>　?。夯ㄦI的工作長(zhǎng)度，為108mm；</p><p>　?。夯ㄦI處轉(zhuǎn)矩分布不均勻系數(shù)，取1.3。</p><p>　　計(jì)算得==50.7MPa,符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　5 基于CATIA的萬(wàn)向傳動(dòng)軸三維模型的構(gòu)建</p><p>　　5.1十字軸主體的作圖及三維建模</p><p>　?。?）菜單

72、進(jìn)入：打開CATIA軟件后，選擇主菜單中的“開始”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“零件設(shè)計(jì)選項(xiàng)，進(jìn)入主界面”。</p><p>　?。?）選擇基準(zhǔn)面，點(diǎn)擊，進(jìn)入草圖截面。</p><p>　　（3）根據(jù)尺寸繪制如圖5-1所示。</p><p>　　圖5-1 草圖繪制</p><p>　　（4）退出草圖界面，返回主界面</p><p>

73、　?。?）點(diǎn)擊凸臺(tái)圖標(biāo)，進(jìn)入“定義凸臺(tái)”的對(duì)話框，如圖5-2所示，輸入凸臺(tái)拉伸的長(zhǎng)度，點(diǎn)擊“確定”，完成凸臺(tái)拉伸。</p><p>　　圖5-2 定義凸臺(tái)對(duì)話框</p><p>　?。?）按上述方式進(jìn)入草圖界面，繪制如圖5-3的草圖，退出草圖界面，返回主界面。</p><p>　　圖5-3 草圖繪制</p><p>　　（7）點(diǎn)擊“旋轉(zhuǎn)”

74、圖標(biāo)，彈出“定義旋轉(zhuǎn)體”對(duì)話框，如圖5-4所示。</p><p>　　圖5-4 定義旋轉(zhuǎn)體對(duì)話框</p><p>　?。?）進(jìn)入草圖界面，繪制凸臺(tái)2，如圖5-5所示。點(diǎn)擊“陣列” ，將凸</p><p>　　圖5-5 草圖繪制</p><p>　　臺(tái)陣列如圖5-6所示。</p><p>　　圖5-6 定義圓形陣列

75、對(duì)話框</p><p>　?。?）點(diǎn)擊，選擇平面，彈出“定義孔”對(duì)話框，如圖5-7，擴(kuò)展類型為“直到最后”。同樣的方法定義另外兩個(gè)軸頸。</p><p>　　圖5-7 定義孔對(duì)話框</p><p>　　5.2軸承碗的作圖及三維建模</p><p>　?。?）菜單進(jìn)入：打開CATIA軟件后，選擇主菜單中的“開始”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“零件設(shè)計(jì)選項(xiàng)，進(jìn)

76、入主界面”。</p><p>　?。?）選擇基準(zhǔn)面，點(diǎn)擊草圖按鈕，進(jìn)入草圖界面，繪制如圖5-8的草圖。</p><p>　　圖5-8 草圖繪制</p><p>　?。?）點(diǎn)擊凸臺(tái)按鈕，定義凸臺(tái)1.同樣的方法定義凸臺(tái)2.</p><p>　?。?）打孔：點(diǎn)擊打孔的按鈕，編輯定義孔，完成孔1和孔2，完成軸承碗的三維建模，如圖5-9所示。<

77、/p><p>　　圖5-9 軸承碗三維建模</p><p>　　5.3十字軸保持架及滾針的建模</p><p>　?。?）菜單進(jìn)入：打開CATIA軟件后，選擇主菜單中的“開始”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“零件設(shè)計(jì)選項(xiàng)，進(jìn)入主界面”。</p><p>　　（2）滾針三維建模：點(diǎn)擊草圖按鈕，根據(jù)數(shù)據(jù)繪制滾針的草圖，退出草圖，返回主界面，點(diǎn)擊</p>

78、<p>　　圖5-10 定義凸臺(tái)對(duì)話框</p><p>　　凸臺(tái)按鈕，編輯定義滾針的凸臺(tái)，最后點(diǎn)擊確定，如圖5-10所示。</p><p>　?。?）保持架三維建模：繪制凸臺(tái)1，如圖5-11所示。</p><p>　　圖5-11 定義凸臺(tái)對(duì)話框</p><p>　?。?）繪制凹槽1，并點(diǎn)擊陣列按鈕，編輯定義陣列對(duì)話框，如圖5-

79、12所示。</p><p>　　圖5-12 定義圓形陣列對(duì)話框</p><p>　　5.4傳動(dòng)軸的作圖及三維建模</p><p>　　（1）菜單進(jìn)入：打開CATIA軟件后，選擇主菜單中的“開始”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“零件設(shè)計(jì)選項(xiàng)，進(jìn)入主界面”。</p><p>　?。?）選擇基準(zhǔn)面，點(diǎn)擊草圖進(jìn)入草圖界面，根據(jù)傳動(dòng)軸的尺寸繪制草圖，如圖5-13所示。

80、</p><p>　　圖5-13 草圖繪制</p><p>　　（3）退出草圖界面，返回主界面，點(diǎn)擊旋轉(zhuǎn)按鈕，彈出對(duì)話框，定義旋轉(zhuǎn)體，如圖5-14所示。</p><p>　　圖5-14 定義旋轉(zhuǎn)體對(duì)話框</p><p>　?。?）根據(jù)測(cè)量尺寸和設(shè)計(jì)要求完成凸臺(tái)1、凸臺(tái)2、凸臺(tái)3 的建模。</p><p>　?。?）

81、將繪制的凹槽圓形陣列，編輯定義陣列對(duì)話框。傳動(dòng)軸如圖5-15所示。</p><p>　　圖5-15 傳動(dòng)軸</p><p>　　5.5萬(wàn)向節(jié)的作圖及三維建模</p><p>　?。?）菜單進(jìn)入：打開CATIA軟件后，選擇主菜單中的“開始”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“零件設(shè)計(jì)選項(xiàng)，進(jìn)入主界面”。</p><p>　?。?）根據(jù)測(cè)量尺寸和設(shè)計(jì)要求繪制凸臺(tái)1、

82、凸臺(tái)2和凹槽1。點(diǎn)擊鏡像按鈕，彈出定義鏡像對(duì)話框，編輯定義對(duì)話框，如圖5-16所示。</p><p>　　圖5-16 定義鏡像對(duì)話框</p><p>　　5.6萬(wàn)向傳動(dòng)軸的裝配</p><p>　　裝配文件是產(chǎn)品或部件的組合，裝配文件中可以包括產(chǎn)品(子裝配)，也可以包括部件，其文件擴(kuò)展名為.CATProduct。</p><p>　?。?）

83、菜單進(jìn)入：打開CATIA軟件后，選擇主菜單中的“開始”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“裝配設(shè)計(jì)”選項(xiàng)，進(jìn)入裝配設(shè)計(jì)模塊并自動(dòng)創(chuàng)建裝配文件。</p><p>　?。?）添加裝配組件：點(diǎn)擊“產(chǎn)品工具欄” ，再點(diǎn)擊“產(chǎn)品1 ”，彈出對(duì)話框選擇文件，選擇所需文件打開。以同樣的方法打開需要裝配的另外一個(gè)零件。</p><p>　?。?）點(diǎn)擊，彈出如圖5-17所示對(duì)話框，選擇相應(yīng)的方向，拖動(dòng)零件至相應(yīng)位置。</p

84、><p>　　圖5-17 操作對(duì)話框</p><p>　　（4）點(diǎn)擊相合約束，選中兩零件的軸線，點(diǎn)擊確定，完成兩零件的裝配。如圖5-18所示。其他零件同樣按照上面的步驟。</p><p>　　圖5-18 零件裝配</p><p>　?。?）經(jīng)零部件裝配，最后顯示的三維模型如圖5-19所示（含驅(qū)動(dòng)橋）。</p><p>

85、　　圖5-19 三維模型</p><p>　?。?）點(diǎn)擊分解按鈕，點(diǎn)擊確定，形成爆炸圖，如圖5-20所示。</p><p>　　圖5-20 爆炸圖</p><p>　　5.7萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的工程圖設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）菜單進(jìn)入：打開CATIA軟件后，打開三維模型，選擇主菜單中的“開始”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“工程制圖”選項(xiàng)，彈出“創(chuàng)建新工程

86、圖”對(duì)話框，單擊確定，如圖5-21所示，進(jìn)入工程圖設(shè)計(jì)模塊。</p><p>　　圖5-21 創(chuàng)建新工程圖對(duì)話框</p><p>　　（2）單擊“投影工具欄”的圖標(biāo)，然后在菜單欄中單擊“窗口”工具切換至已打開的三維實(shí)體特征窗口。</p><p>　?。?）在3D模型空間選擇一個(gè)投影面作為正視圖，查看預(yù)覽確定需要此圖后，單擊鼠標(biāo)左鍵，此時(shí)會(huì)切換至工程制圖界面，調(diào)整選

87、擇合適的視圖后，單擊左鍵確認(rèn)生成正視圖，如圖5-22所示。</p><p>　　圖5-22 正視圖</p><p>　?。?）激活正視圖，單擊“投影”工具欄的按鈕，移動(dòng)鼠標(biāo)位置即可出現(xiàn)一個(gè)預(yù)覽視圖，確認(rèn)位置后，單擊鼠標(biāo)左鍵生成投影視圖，側(cè)視圖，如圖5-23所示。</p><p>　　圖5-23 投影視圖</p><p>　　（5）將工程圖

88、另存為.exb形式，轉(zhuǎn)換為CAXA，在次軟件中對(duì)工程圖繼續(xù)編輯繪制。</p><p>　　6 傳動(dòng)軸的有限元分析</p><p>　?。?）在CATIA軟件里打開傳動(dòng)軸的三維模型，點(diǎn)擊“應(yīng)用材料”按鈕，選擇“metal”“steel”，單擊確定。</p><p>　?。?）在主菜單中，單擊“開始”“分析與模擬”“基本結(jié)構(gòu)分析”，彈出“新的分析情況”對(duì)話框，選擇第二個(gè)

89、“頻率分析”，如圖6-1所示。</p><p>　　圖6-1 新的分析情況對(duì)話框</p><p>　?。?）單擊“抑制工具欄”的夾持按鈕，選擇要固定的平面，如圖6-2所示。</p><p>　　圖6-2 夾持對(duì)話框</p><p>　?。?）單擊計(jì)算工具欄的計(jì)算按鈕，彈出計(jì)算對(duì)話框，單擊確定按鈕進(jìn)行計(jì)算。</p><p

90、>　　（5）單擊變形按鈕，模型顯示如圖6-3所示。</p><p>　　圖6-3 零件變形</p><p>　?。?）單擊von mises應(yīng)力按鈕，現(xiàn)實(shí)應(yīng)力分布圖，如圖6-4所示。從而得出傳動(dòng)軸的固有頻率為226.526Hz，對(duì)應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)速為13206.18r/min。</p><p>　　圖6-4 應(yīng)力分布圖</p><p>&

91、lt;b>　　7 結(jié)論</b></p><p>　?。?）在本次設(shè)計(jì)中敘述了萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的發(fā)展和現(xiàn)狀，闡述了萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的功用以及在汽車上的應(yīng)用場(chǎng)合，并對(duì)萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的類型及特點(diǎn)做了主要的介紹。在設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合設(shè)計(jì)的已知參數(shù)和參考車型，通過不同結(jié)構(gòu)型式的比較選擇了十字軸可伸縮式萬(wàn)向傳動(dòng)裝置。</p><p>　　（2）在對(duì)十字軸萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算中，首先確定了萬(wàn)向傳動(dòng)軸的

92、計(jì)算載荷，然后根據(jù)該計(jì)算載荷對(duì)十字軸萬(wàn)向節(jié)總成進(jìn)行計(jì)算和校核，通過校核可以確定設(shè)計(jì)的十字軸萬(wàn)向節(jié)符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　?。?）在對(duì)萬(wàn)向傳動(dòng)軸的計(jì)算中，首先初選萬(wàn)向傳動(dòng)軸的外徑和內(nèi)徑，根據(jù)已知參數(shù)對(duì)萬(wàn)向傳動(dòng)軸進(jìn)行計(jì)算和校核，判斷其是否滿足要求，并求出其臨界轉(zhuǎn)速。</p><p>　?。?）使用CATIA軟件構(gòu)建萬(wàn)向傳動(dòng)軸的三維圖，根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸對(duì)十字軸萬(wàn)向節(jié)總成，萬(wàn)向節(jié)叉等零件進(jìn)行

93、了繪制，并運(yùn)用裝配工具對(duì)所作零件圖進(jìn)行組合裝配，通過正確的裝配圖進(jìn)一步確定了所設(shè)計(jì)的萬(wàn)向傳動(dòng)軸符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　?。?）使用CAXA軟件繪制了萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的總裝圖，清晰展示其結(jié)構(gòu)。并用CATIA軟件的分析與模擬功能對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行了有限元分析，得出其固有頻率，為進(jìn)一步優(yōu)化建立基礎(chǔ)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><

94、;p>　　[1] 李永榮, 丁先松, 李保權(quán). 雙十字軸萬(wàn)向節(jié)中間軸相位角優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 汽車技術(shù), 2012(9):19-22.</p><p>　　[2] 陳曉紅, 董海軍, 葛文杰, 柏龍. 十字軸萬(wàn)向節(jié)串聯(lián)軸系支撐反力分析[J]. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù), 2011,30（12）:67-72.</p><p>　　[3] 郎錫澤, 舒進(jìn), 劉嶸. 汽車十字軸萬(wàn)向節(jié)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)

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99、峰．CATIA V5機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.</p><p>　　[15] 張?jiān)平? 胡海龍, 喬建軍．CATIA V5 R20高級(jí)應(yīng)用[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2011.</p><p>　　[16] 朱龍英．機(jī)械原理[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社[M]，2009.</p><p><b>　　致謝</b>

100、;</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次全面考驗(yàn)，它也是對(duì)即將走向社會(huì)的我們的進(jìn)行的一次有效的訓(xùn)練。回顧這場(chǎng)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我覺得受益菲淺。首先，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)考驗(yàn)了我們對(duì)專業(yè)知識(shí)的熟練程度和掌握情況。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，自己更加深入地理解所學(xué)知識(shí)，再結(jié)合其他資料，邊學(xué)邊練，完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。同時(shí)，這考驗(yàn)的不僅僅是我們對(duì)知識(shí)的運(yùn)用程度，也更加磨練我們遇到困難解決問題的決心，處理事情的耐心，端正態(tài)度，