机械设计毕业论文-等速万向节结构原理分析及应用.doc

1、本科毕业论文（20 届）等速万向节结构原理分析及应用所在学院专业班级 机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 等速万向节结构原理分析及应用 1课题意义及目标通过调研和查阅相关资料文献，掌握等速万向节的结构和原理，了解其在汽车上的主要用途。应用所学相关基础知识和专业知识进行结构与原理分析。应用 CAD 三维技术动态模拟等速万向节工作原理与运动轨迹，编写计算说明书，编写毕业设计论文。2主要任务1）掌握汽车等速万向节的结构

2、及工作原理。绘制结构简图和原理简图；2）绘制等速万向节总图；3）了解等速万向节失效模式并分析原因；4）了解等速万向节常用材料及制造、热处理工艺要求；5）动态模拟等速万向节工作原理与运动轨迹，编写计算说明书；6）编写毕业设计论文，总结设计取到的效果与体会，提出自己的论点和改进建议等3主要参考资料1 刘惟信. 汽车设计. 清华大学出版社. 20012 余志生. 汽车理论. 机械工业出版社. 20003 陈家瑞. 汽车构造. 人民交通出版社. 20064 成大先. 机械设计手册. 化学工业出版社. 2008.4进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 调研、查阅参考文献，收集资料，理解课题 目标，确

3、定设计思路，完成开题报告 3 月 03 日至 3 月 23 日2 毕业设计开题报告检查，毕业设计开题辅导 3 月 24 日至 4 月 13 日3 结构原理分析计算，设计毕业，准备中期检查4 月 14 日至 5 月 04 日4 编写毕业设计论文，准备中期检查 5 月 05 日至 6 月 01 日5 毕业设计论文整理，完成毕业论文答辩 6 月 02 日至 6 月 22 日审核人： 年 月 日I等速万向节结构原理分析及应用摘 要 :本课题来源于学校的合作伙伴江铃重型汽车有限公司。传动系统作为保证车辆正常行驶运行的一个重要组成部分，该系统中最重要的构件是万向节，而等速万向节又是万向节中的一种特殊形式。

4、本课题即以 Birfield 球笼式等速万向节为研究对象，并在理论分析的基础上，建立了三维模型。首次全面深入的对其结构原理、等速性、受力情况、效率、使用寿命、NVH 现象以及热处理工艺进行了全面分析。并有针对的对其存在的 NVH 问题提出一定的解决对策和改进意见。关键词： 等速万向节，效率，使用寿命，NVH 现象，热处理工艺Constant-velocity joint structure principle analysis and application Abstract: This topic is derived from Jiangling heavy automobile co.

5、LTD, the partner of our school. Transmission system is an important part guaranteeing the formal operation of vehicles. The most important component in the system is universal joint, while the constant speed universal joint is a special form of universal joint.Regarding Birfield ball cage pattemed c

6、onstant speed universal joint as the research object, on the basis of theoretical analysis, this topic set up the three-dimensional model. It is the first time to have a comprehensive analysis for its structure principle, constant speed, force efficiency, service life, NVH phenomenon and the heat tr

7、eatment process. It also has carried on some methods and improvements for specific NVH problems in it. Keywords: Constant-velocity joint, efficiency, service life, NVH phenomenon, heat treatmentII目 录1 绪论 .11.1 引言 .11.2 万向节简介 .11.2.1 十字轴式万向节 .31.2.2 挠性万向节 .41.2.3 准等速万向节 .41.2.3 等速万向节 .51.3 万向节国内外发展现状

8、 .71.4 本课题研究的内容 .91.5 本课题研究的目的和意义 .92 等速万向节等速性研究 .103 等速万向节几何尺寸设计 .113.1 CAD 参数化设计 .113.2 参数化建模技术 .123.3 等速万向节三维参数化模型的建立 .133.3.1 建立参数化图元 .133.3.2 球笼式等速万向节三维实体模型装配 .134 等速万向节的受力、效率和寿命 .154.1 万向节受力分析 .154.1.1 接触应力 .154.1.2 折弯阻力 .154.2 万向节的效率 .154.3 万向节的寿命 .165 等速万向节的失效形式及 NVH 现象 .175.1 等速万向节失效形式 .175

9、.2 NVH 现象及产生原因 .175.2.1 产品设计 .175.2.2 制造工艺 .17III5.2.3 质检误差 .175.2.4 使用环境 .185.3 解决对策 .186 等速万向节常用材料及热处理加工工艺 .197 等速万向节的其它问题 .237.1 产品的密封和润滑 .237.2 产品的松紧度标准 .237.3 左右轴的等长化 .237.4 产品的小型化 .238 等速万向节改进意见 .249 结 论 .25参考文献 .26致 谢 .2811 绪论1.1 引言 我国轿车行业虽然比国外起步晚一些，但是发展潜力和空间却很大。伴随着汽车工业的发展和居民生活水平的不断提高，人们对汽车的动

10、力性、操纵性和舒适性提出了更高的要求，传统的 FR 型车已经不足以满足人们的需求，进而促进了 FF 及4WD 型车的出现。它们的前轮必须同时具备转向和驱动两种功能，由于转向驱动桥半轴不能制做成整体而要分段的原因，因而在车轮和半轴间必须用等速万向节将两者联接起来，即便是采用后轮驱动，由于居住性的要求，常常使用独立悬挂，使得车轮和半轴轴线不能保证重合，此时也需要等速万向节来实现传动 1。图1.1向我们展示了汽车转向驱动桥的结构。图1.1汽车前转向驱动桥结构图1.2 万向节简介万向节（universal joint）属于联轴器的一种特殊形式，等速万向节（ Constant Velocity univ

11、ersal Joint） ，简写为 CVJ，属于万向节的一种特殊形式。可根据其性能分为定心型（固定端等速万向节）和轴向滑移型（滑移端等速万向节）两大类，2表1.1列举了现在市场中常用的几种等速万向节 1。表1.1等速万向节的分类分类 定心型 轴向滑移型等 等 活动角大4050 能够形成活动角2030 寿命长 能轴向作足够的移动寿命长性能要求强度高RF（ Rzeppa 等速万向节） DOJ（双偏移距式等速万向节）BJ（伯菲尔德式等速万向节） GI（三销轴式等速万向节）GE（三柱轴式等速万向节） VL（交叉槽式等速万向节）种类UF（球叉式等速万向节）表1.2向我们横向对比了不同等速万向节的特性差异

12、 8。表1.2等速万向节特性横向比较定心型 轴向滑移式项目BJ GE VF DOJ VL GI外径/扭矩容量 0 重量/扭矩容量 最大允许角 0 常与允许角 0 0温升 0 耐久性 NVH 0 滑动量 0 滑动阻力 0 转动引起的轴向力 0 0注：0 可以使用 好 最好3万向节分类刚性万向节 挠性万向节不等速 等速准等速 等速双联式 凸块式 三销轴式 球叉式 球笼式 三枢轴式十字轴1.2.1 十字轴式万向节十字轴式万向节是日常生活中最常用的万向节。 （如图1.2）该万向节结构简单、强度高和耐久性好，且生产性高、生产成本低，传动效率高、性能稳定可靠，在各类汽车的传动系中都有它的身影。4图1.2 十字轴式万向节1.2.2 挠性万向节挠性万向节结构简单，使用过程中无需润滑，受弹性元件变形有限限制，通常用于两轴之间夹角不超过5的微小轴向位移的万向传动场合。图1.3 挠性万向节1.2.3 准等速万向节1. 双联式万向节双联式万向节制造方便、效率高、工作可靠，且允许较大的轴间夹角。其缺点是较多的零部件数量、复杂的结构形式以及较大的外形尺寸。