萬向節(jié)傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)論文
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- 摘要： 采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法及可靠性分析方法進(jìn)行萬向傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)。針對(duì)傳動(dòng)系的傳動(dòng)性能進(jìn)行傳動(dòng)軸選用與布局設(shè)置，以減少附加負(fù)荷，通過對(duì)兩軸之間的夾角的優(yōu)化和對(duì)中間支承剛度的選取以優(yōu)化結(jié)構(gòu)的布局及減小支承剛度，增加傳動(dòng)軸的傳動(dòng)效率，減小能量的損耗。基于傳動(dòng)軸的強(qiáng)度及扭轉(zhuǎn)剛度可靠性分析, 以可靠度要求作為約束條件, 建立傳動(dòng)軸的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)模型。
關(guān)鍵詞：萬向節(jié)；傳動(dòng)軸；可靠性分析；優(yōu)化設(shè)計(jì)
引言
萬向節(jié)傳動(dòng)軸是傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分之一。傳動(dòng)軸選用與設(shè)計(jì)布置的合理與否直接影響到傳動(dòng)系的傳動(dòng)性能。選用和布置不當(dāng)會(huì)給傳動(dòng)系增添不必要的和設(shè)計(jì)未能估算在內(nèi)的附加動(dòng)負(fù)荷，可能導(dǎo)致傳動(dòng)系不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)和過早的損壞。因而為使傳動(dòng)系能良好地發(fā)揮其應(yīng)有的性能和正常運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸的布局以研究其性能的影響，是提高傳動(dòng)效率和壽命的研究方向。
1 萬向傳動(dòng)軸的介紹
萬向傳動(dòng)軸主要是由萬向節(jié)、傳動(dòng)軸和中間支承組成。其主要用于工作過程中相對(duì)位置不斷改變的兩根軸間傳遞轉(zhuǎn)矩。例如萬向傳動(dòng)軸在汽車底盤的的應(yīng)用如圖1。
而伴隨著傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，為滿足不同工況的需求形成了各種萬向節(jié)，萬向節(jié)可以分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)：剛性萬向節(jié)可分為不等速萬向節(jié)（如十字軸式）、準(zhǔn)等速萬向節(jié)（如雙聯(lián)式、凸塊式、三銷軸式等）和等速萬向節(jié)（如球叉式、球籠式等）；撓性萬向節(jié)是靠彈性零件傳遞動(dòng)力的，具有緩沖減振作用。目前，十字軸式剛性萬向節(jié)傳動(dòng)軸在汽車傳動(dòng)系中用得最廣泛。變速器或分動(dòng)器輸出軸與驅(qū)動(dòng)橋輸入軸之間普遍采用十字軸萬向傳動(dòng)軸。在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中，多采用等速萬向傳動(dòng)軸。當(dāng)后驅(qū)動(dòng)橋?yàn)楠?dú)立的彈性，采用撓性萬向傳動(dòng)軸。
對(duì)于萬向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下基本要求：
1.保證所需要連接的兩根軸相對(duì)位置在預(yù)定的范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，能夠可靠地傳遞動(dòng)力距。
2.保證所需要連接兩軸盡可能等速運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.由萬向節(jié)夾角而產(chǎn)生的附加載荷、振動(dòng)和噪聲應(yīng)都應(yīng)在允許的范圍內(nèi)。
4.盡量達(dá)到傳動(dòng)效率高，使用壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，維修容易等要求。
當(dāng)傳動(dòng)軸長度超過1.5m時(shí)，為了提高傳動(dòng)效率以及總布置上的考慮，一般常將傳動(dòng)軸斷開成兩根或三根，萬向節(jié)用三個(gè)或四個(gè)，而在中間傳動(dòng)軸上加設(shè)中間支承。 ...
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