萬向節傳動軸的設計論文
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- 摘要： 采用優化設計方法及可靠性分析方法進行萬向傳動軸的設計。針對傳動系的傳動性能進行傳動軸選用與布局設置，以減少附加負荷，通過對兩軸之間的夾角的優化和對中間支承剛度的選取以優化結構的布局及減小支承剛度，增加傳動軸的傳動效率，減小能量的損耗。基于傳動軸的強度及扭轉剛度可靠性分析, 以可靠度要求作為約束條件, 建立傳動軸的可靠性優化設計模型。
關鍵詞：萬向節；傳動軸；可靠性分析；優化設計
引言
萬向節傳動軸是傳動系統的重要組成部分之一。傳動軸選用與設計布置的合理與否直接影響到傳動系的傳動性能。選用和布置不當會給傳動系增添不必要的和設計未能估算在內的附加動負荷，可能導致傳動系不能正常運轉和過早的損壞。因而為使傳動系能良好地發揮其應有的性能和正常運轉，設計傳動軸的布局以研究其性能的影響，是提高傳動效率和壽命的研究方向。
1 萬向傳動軸的介紹
萬向傳動軸主要是由萬向節、傳動軸和中間支承組成。其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。例如萬向傳動軸在汽車底盤的的應用如圖1。
而伴隨著傳動技術的發展，為滿足不同工況的需求形成了各種萬向節，萬向節可以分為剛性萬向節和撓性萬向節：剛性萬向節可分為不等速萬向節（如十字軸式）、準等速萬向節（如雙聯式、凸塊式、三銷軸式等）和等速萬向節（如球叉式、球籠式等）；撓性萬向節是靠彈性零件傳遞動力的，具有緩沖減振作用。目前，十字軸式剛性萬向節傳動軸在汽車傳動系中用得最廣泛。變速器或分動器輸出軸與驅動橋輸入軸之間普遍采用十字軸萬向傳動軸。在轉向驅動橋中，多采用等速萬向傳動軸。當后驅動橋為獨立的彈性，采用撓性萬向傳動軸。
對于萬向傳動軸設計應滿足如下基本要求：
1.保證所需要連接的兩根軸相對位置在預定的范圍內變動時，能夠可靠地傳遞動力距。
2.保證所需要連接兩軸盡可能等速運轉。
3.由萬向節夾角而產生的附加載荷、振動和噪聲應都應在允許的范圍內。
4.盡量達到傳動效率高，使用壽命長，結構簡單，制造方便，維修容易等要求。
當傳動軸長度超過1.5m時，為了提高傳動效率以及總布置上的考慮，一般常將傳動軸斷開成兩根或三根，萬向節用三個或四個，而在中間傳動軸上加設中間支承。 ...
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