解放CA1041輕型貨車萬向傳動裝置設計【7張CAD圖紙+PDF圖】

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SY-025-BY-3 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 董鵬宇 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛7班 指導教師姓名 姚佳巖 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是□否 題目名稱 輕型貨車萬向傳動裝置設計 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1、研究現(xiàn)狀 在本世紀初，萬向節(jié)和傳動軸在機械工程和汽車工業(yè)的發(fā)展中起到了及其重要的作用，與此同時為滿足日益增長的需求，首批專業(yè)制造廠家將他們的注意力轉向這一領域。在質(zhì)量方面，他們對效率、強度、耐久性和噪聲性能法方面的改進達到了一個新的程度，使萬向傳動軸成為一種重要的工程部件。1950年后，傳動軸的產(chǎn)量達到了數(shù)以百萬計。1984年主要由于汽車工業(yè)的增長，萬向節(jié)傳動軸的生產(chǎn)數(shù)量就已經(jīng)達到數(shù)億。 在現(xiàn)代汽車的總體布置中，發(fā)動機、離合器和變速箱連成一體固裝在車架上，而驅(qū)動橋則通過彈性懸架與車架連接。由此可見，變速器輸出軸軸線與驅(qū)動橋的輸入軸軸線不在同一平面上。當汽車行駛時，車輪的跳動會造成驅(qū)動橋與變速器的相對位置(距離、夾角)不斷變化，故變速器的輸出軸與驅(qū)動橋的輸入軸不可能剛性連接，必須安裝有萬向傳動裝置. 萬向傳動裝置可分為閉式和開式兩種閉式萬向傳動裝置采用單萬向節(jié),傳動軸被封閉在套管中,套管與車架做球鉸連接,而與驅(qū)動橋固定連接.其最大特點是:傳動著外殼作為推力管來傳遞汽車的縱向力,從而時傳動軸外殼起到了懸架系統(tǒng)導向機構中縱向擺臂的作用,這對于其后懸架拆用螺旋彈簧作為彈性元件是十分必要的. .開式萬向傳動裝置結構簡單,重量輕,現(xiàn)代汽車廣泛應用開式萬向傳動裝置 萬向節(jié)傳動軸的缺點是金屬用量大,容易振動,可靠性不夠高,消除上述缺點的最根本辦法是用聚合材料代替金屬。國外許多汽車公司的經(jīng)驗證明了這一點。例如,美國格蘭策、斯帕賽爾(Glanzer Spicer)公司準備用合成材料的管子生產(chǎn)傳動軸,先用在4×4轎車上。蘇聯(lián)汽車研究所也研制成轎車或貨車用的這種傳動軸系列。 汽車的萬向傳動軸是由傳動軸、萬向節(jié)兩個主要部件聯(lián)接而成，在長軸距的車輛中還要加裝中間支承。萬向傳動軸主要用于工作過程中相對位置不斷改變的兩根軸間傳遞轉矩和旋轉運動。在本世紀初萬向節(jié)與傳動軸的發(fā)明與使用，在汽車工業(yè)的發(fā)展中起到了極其重要的作用。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)代汽車對萬向節(jié)與傳動軸的效率、強度、耐久性和噪聲等性能方面的設計及計算校核要求也越來越嚴格。本畢業(yè)設計將依據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)車型(CA1041)的萬向傳動裝置作為設計原型。在給定整車主要技術參數(shù)以及發(fā)動機、變速器等主要總成安裝位置確定的條件下，對整車結構進行了分析，確定了傳動軸布置方案，采用兩軸三萬向節(jié)帶中間支承的布置形式。在確定了傳動方案后，對傳動軸、萬向節(jié)總成、中間支承總成進行設計，使該總成能夠在正常使用的情況及規(guī)定的使用壽命內(nèi)不發(fā)生失效。 十字軸式剛性萬向節(jié)是各類車輛傳動系統(tǒng)的重要部件, 實現(xiàn)角度變化的同時并傳遞轉矩。它具有結構簡單, 低幅磨損小, 傳遞功率大的特點。 傳動軸普遍采用具有較高的強度的薄鋼板卷焊而成的空心軸，超重型貨車的傳動軸則直接采用無縫鋼管制成。近年來由于對汽車低能耗，低成本的要求越來越高，汽車必須輕量化，汽車變得更易產(chǎn)生振動和噪聲。因此對傳動系重要組成部分萬向節(jié)振動特性必須進行分析[2]。目前國內(nèi)外都將以NVH(噪音，振動，嘯聲)為設計目標，為了滿足這類要求，汽車制造廠對該總成的設計要求越來越嚴格。隨著Matlabl軟件的開發(fā)，國內(nèi)對傳動軸的設計己從傳統(tǒng)設計向模糊可靠性設計發(fā)展?；痉椒ㄊ前褌鹘y(tǒng)設計公式中的參量看作隨機變量，進行概率計算，從中找出規(guī)律，得出合理的校核強度和截面參數(shù)。汽車和工程機械用傳動軸在高速轉動時要產(chǎn)生彎曲振動。因此導致共振現(xiàn)象使傳動軸斷裂.尤其是高速軸。為避免共振產(chǎn)生應進行振動計算。確定其臨界轉速.常規(guī)優(yōu)化設計是為了使傳動軸在工作時不出現(xiàn)共振現(xiàn)象.使傳動軸的臨界轉速盡量避開其實際最高轉速。因載荷的隨機性及切削加下時下件表而凹凸不平及材料軟硬不均。臨界轉速具有離散性。它不是一個點，而是一個區(qū)域。而模糊可靠性設計理論應用于具有振動的傳動軸的優(yōu)化設計中，提出傳動軸的模糊可靠性優(yōu)化設計方法，建立了在滿足給定模糊可靠要求設計條件下優(yōu)化設計數(shù)學模型。傳動軸模糊可靠性優(yōu)化設計在設計中，既考慮設計參數(shù)的隨機性和模糊性，又能進行多參數(shù)設計，使設計方案最優(yōu)，且在設計后能預測新產(chǎn)品的可靠度[3]。這是可靠性和最優(yōu)化設計的有機結合。 萬向節(jié)是實現(xiàn)萬向傳動的關鍵，萬向節(jié)性能的優(yōu)劣直接影響到整車的行駛性能、動力性、舒適性。從19世紀初虎克式萬向節(jié)在汽車上應用以來，經(jīng)過100多年的發(fā)展己經(jīng)有十幾種形式?？煞譃殄幮匀f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)、準等速萬向節(jié)和等速萬向節(jié)。等速萬向節(jié)因其加工制造精度高、難度大，需成套引進國外專用加工生產(chǎn)設備，且投資費用大、價格高，已成為實現(xiàn)國產(chǎn)化的關鍵問題之一。由于等速萬向節(jié)傳動軸應是用橡膠護套來密封的，橡膠護套的壽命從很大程度上決定了傳動軸總成的使用壽命，因此橡膠護套設計和考核試驗也成了等速萬向節(jié)設計的重要環(huán)節(jié)之一。由于近年來Pro/E、CATIA、Matlab等軟件的開發(fā)與應用，國內(nèi)的企業(yè)、科研單位也致力于基于CATIA、Matlab等的模糊、仿真設計，從而大大提高了我國對萬向節(jié)的設計、制造水平。 綜合以上國內(nèi)外文獻和相關書籍可以看出：隨著計算機的發(fā)展、各種計算機輔助軟件的設計開發(fā)，如:Pro/E、CAD、CATIA等以及有限元分析等設計理論的發(fā)展，必然會給萬向節(jié)的設計、研發(fā)帶來日新月異的進展，萬向節(jié)及傳動軸的設計己逐步實現(xiàn)自動化，集成化，智能化。 2. 目的和意義 在汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，車型多樣化、個性化的今天，人們對汽車舒適性，使用性能的要求日益提高，而傳動軸及萬向節(jié)的設計裝配不良將產(chǎn)生振動和噪聲，增添未能估算在內(nèi)的符加動載荷，還可能導致傳動系不能正常運轉和早期破壞，萬向傳動軸是汽車傳動系的重要組成部件之一[1]。傳動軸選用與設計的合理與否直接影響傳動系的傳動性能。選用、設計不當會給傳動系增添不必要的和設計未能估算在內(nèi)的附加負荷，可能導致傳動系不能正常運轉，因此該總成設計是汽車設計中重要的環(huán)節(jié)之一。本題是依據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)車型的萬向傳動裝置作為設計原型，在給定變速器輸出轉矩、轉速及發(fā)動機和主減速器安裝位置等條件下，學生獨立設計出符合要求的萬向傳動裝置，著重設計計算萬向節(jié)的結構參數(shù)及對其進行了校核計算。 二、設計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 擬解決的主要問題： 通過對汽車萬向傳動軸的運動特性，技術難題，制造工藝，使用壽命影響因素，失效形式進行深入系統(tǒng)的分析。在設計過程中避免振動，傳動動軸斷裂，十字軸折斷，及滾針軸承過早損壞等問題。運用傳統(tǒng)設計方法完成對傳動軸的計算校核，傳動軸滑動花鍵的設計計算。萬向節(jié)叉及十字軸的計算校核。利用相關書籍資料完成對十字軸滾針軸承的設計及校核，傳動軸滑動花鍵和萬向節(jié)的潤滑方案的選擇與設計以及通過CAD軟件完成圖紙繪制 基本內(nèi)容： （1） 充分利用圖書館及現(xiàn)有的資源收集資料，調(diào)研了解萬向傳動裝置的組成、功用，掌握CAD制圖的規(guī)范及要求，了解國內(nèi)外萬向傳動裝置的發(fā)展狀況 （2） 到生產(chǎn)車間及實驗室了解萬向傳動裝置的構造，各零部件的裝配位置 （3） 編寫課題研究大綱和開題報告 （4） 選擇基本參數(shù)并對各參數(shù)進行設計與計算 （5）萬向傳動軸的基本參數(shù)選擇與設計計算 （6）校核萬向傳動軸的臨界轉速 （7）完成十字軸萬向節(jié)的設計 （8）完成傳動軸中間支撐等主要零件的設計 （9）完成零件圖和裝配圖 三、技術路線（研究方法） 收集資料、可行性分析 萬向節(jié)結構方案分析 萬向傳動的運動和受力分析 萬向節(jié)的設計計算 傳動軸結構分析設計計 設計 中間支承結構分析與設計 完成零件圖、裝配圖 完成計算說明書 四、進度安排 （1）收集資料，調(diào)研，撰寫開題報告 第一周 （2）周四交開題報告，實習了解萬向傳動裝置的構造 第二周 （3）完成各參數(shù)的設計、計算和校核工作，至少應有裝配圖的草圖 第三周~第七周 （4）中期檢查，畫裝配圖和零件圖 第八周 （5）畫裝配圖和零件圖，編寫說明書 第九周~第十一周 （6）交畢業(yè)設計說明書和裝配圖、零件圖，修改 第十二周 （7）畢業(yè)設計指導教師審核 第十三周 （8）畢業(yè)設計修改 第十四周 (9)畢業(yè)設計評閱教師評閱或預審 第十五周 (10) 畢業(yè)設計修改 第十六周 (11)畢業(yè)設計答辯 第十七周 五、參考文獻 [1] 吳修義.汽車萬向節(jié)傳動軸的選擇和應用[J].重型汽車2010.6：200-212 [2] 盧曦,周萍,孫躍東.汽車等速萬向節(jié)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].機械設計與制造，2010.6：118-201 [3] 陳家瑞.汽車構造[M].北京機械工業(yè)出版社,2005.1.:38-42 [4] F.Schmelz,Graf von H.-Cseherr-Thoss.AUTO MAINTENANCE,2006.12.:56-66 [5] 張立,王麗娟.PLC在汽車傳動軸涂敷系統(tǒng)中的應用[J].西安工業(yè)大學學報,中國.710032..2000-07-26. 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