【摘要】： 等速萬向節(jié)是車輛的關鍵部件之一,提高它的性能與壽命對改善整個車輛的動力性、操縱性都起著至關重要的作用。其性能與壽命主要取決于傳動過程中零件內(nèi)部的接觸應力的分布、大小,傳統(tǒng)的試驗方法不能測定出復雜結(jié)構(gòu)的接觸應力,采用有限元數(shù)值計算方法是目前設計開發(fā)過程中的主要方法之一。目前,國內(nèi)萬向節(jié)行業(yè)還相對落后,設計周期較長、生產(chǎn)成本較高,其核心技術(shù)仍主要依賴于國外。因此,設計出低成本、高質(zhì)量、長壽命的萬向節(jié)并對其進行有限元分析具有非常重要的意義。 (1)根據(jù)球籠式等速萬向節(jié)內(nèi)部鋼球與橢圓軌道的共軛接觸特性,由鋼球直徑d、接觸壓力角α和溝底間隙Δ設計出了橢圓軌道的參數(shù),并依此求出了BJ型球籠式等速萬向節(jié)的橢圓軌道參數(shù),改善了球籠式等速萬向節(jié)的潤滑條件,延長了其使用壽命。 (2)運用等速萬向節(jié)的相關設計理論,設計出了BJ型球籠式等速萬向節(jié)的幾何參數(shù),并對其進行了使用壽命計算,為其實體建模提供了依據(jù)。 (3)以某引擎前置前驅(qū)轎車的工作參數(shù)為例,選用了BJ125型萬向節(jié),運用三維建模軟件Pro/E建立了該萬向節(jié)的幾何模型并對其進行了簡化,為有限元分析奠定了基礎。 (4)通過Pro/E與ANSYS的接口,將該模型導入有限元分析軟件ANSYS中生成了有限元模型,在ANSYS Multiphysics/LS-DYNA模塊下對其進行了有限元接觸應力分析。結(jié)果表明:球籠式等速萬向節(jié)各部件接觸應力的分布都不均勻,應力集中現(xiàn)象很明顯,最大接觸應力發(fā)生在星形套內(nèi)滾道上�？梢�,星形套內(nèi)滾道是球籠式等速萬向節(jié)上最薄弱的部分,相應的疲勞壽命也最短,在設計、制造及維護中應予以特別注意。 (5)對星形套進行了模態(tài)分析,獲得了其結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù),并對分析結(jié)果進行了評價,結(jié)果表明:有限元模型是合理的,該球籠式等速萬向節(jié)能避開來自路面和發(fā)動機怠速運行的激勵頻率而不會發(fā)生共振。 (6)利用赫茲接觸理論對球籠式等速萬向節(jié)的接觸應力進行了理想狀態(tài)下的理論計算,并將理論值、有限元數(shù)值解進行了對比分析。結(jié)果表明:球籠式等速萬向節(jié)設計、選型是合理的,有限元分析結(jié)果是可靠的。
【圖文】：

(1)十字軸式剛性萬向節(jié)十字軸式剛性萬向節(jié)，又稱為叉式萬向節(jié)，其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示[4]。十字軸式剛性萬向節(jié)結(jié)構(gòu)簡單、強度高、耐久性好，生產(chǎn)性高，生產(chǎn)成本較低，且傳動可靠，效率較高，其允許的兩傳動軸之間的交角一般為15°～20°，在連接角較小時大都使用這種萬向節(jié)。其缺點是不等速，并且當連接角較大時，轉(zhuǎn)速的波動很大，從而引起傳動系統(tǒng)的振動和噪聲，特別是在四輪驅(qū)動汽車中，由于驅(qū)動輪系的增加，萬向節(jié)使用的數(shù)量比較大，問題尤其突出。圖1-1 十字軸式剛性萬向節(jié)Fig.1-1 The cross trunnion rigid universal-joint(2)準等速萬向節(jié)A.雙聯(lián)式萬向節(jié)[5]雙聯(lián)式萬向節(jié)，如圖1-2所示，是由兩個十字軸式萬向節(jié)組合而成。其主要優(yōu)點是允許兩軸間的夾角較大(一般可達50°)，軸承密封性好，效率高，工作可靠，制造方便。缺點是結(jié)構(gòu)較復雜

圖1-2 雙聯(lián)式萬向節(jié)Fig.1-2 The double cardanjoint圖1-3 凸塊式萬向節(jié)Fig.1-3 The tracta universaljoint1－左萬向節(jié)叉；2－左凸塊；3－右凸塊；4－右萬向節(jié)叉圖1-4 三銷軸式萬向節(jié)Fig.1-4 The three hinge pinuniversal joint(3)等速萬向節(jié)A.球叉式萬向節(jié)[5]球叉式萬向節(jié)按其鋼球滾道形狀不同可分為圓弧槽和直槽兩種形式結(jié)構(gòu)，如圖1-5所示。圓弧槽滾道型的球叉式萬向節(jié)結(jié)構(gòu)較簡單，可以在夾角不大于32°～33°的條件下正常工作。直槽滾道型球叉式萬向節(jié)加工比較容易，允許的軸間夾角不超過20°，在兩叉間允許有一定量的軸間滑動。圓弧槽型球叉式萬向節(jié)主要應用于輕、中型越野車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中。直槽型球叉式萬向節(jié)主要應用于斷開式驅(qū)動橋中，當半軸擺動時，用它可補償半軸的長度變化而省去滑動花鍵。球叉式萬向節(jié)的缺點是只有在傳力鋼球與滾道之間具有一定的預緊力時，才能保證同步傳動的特性，使用過程中，隨著磨損的增加，預緊力逐漸減小。一旦預緊力消失，兩軸叉之間便發(fā)生軸向竄動，，傳動的同步特性即遭破壞。(a) (b)圖1-5 球叉式萬向節(jié)Fig.1-5 The Bendix-weise joint(a)-圓弧槽滾道型 (b)-直槽滾道型B.球籠式萬向節(jié)球籠式等速萬向節(jié)亦稱球籠式萬向聯(lián)軸器
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TH133.4

【引證文獻】

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1 胡艷如;齒輪噴藥泵的有限元分析及優(yōu)化[D];西北農(nóng)林科技大學;2010年

本文編號：2596125