万向节传动轴的设计论文
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- 摘要： 采用优化设计方法及可靠性分析方法进行万向传动轴的设计。针对传动系的传动性能进行传动轴选用与布局设置，以减少附加负荷，通过对两轴之间的夹角的优化和对中间支承刚度的选取以优化结构的布局及减小支承刚度，增加传动轴的传动效率，减小能量的损耗。基于传动轴的强度及扭转刚度可靠性分析, 以可靠度要求作为约束条件, 建立传动轴的可靠性优化设计模型。
关键词：万向节；传动轴；可靠性分析；优化设计
引言
万向节传动轴是传动系统的重要组成部分之一。传动轴选用与设计布置的合理与否直接影响到传动系的传动性能。选用和布置不当会给传动系增添不必要的和设计未能估算在内的附加动负荷，可能导致传动系不能正常运转和过早的损坏。因而为使传动系能良好地发挥其应有的性能和正常运转，设计传动轴的布局以研究其性能的影响，是提高传动效率和寿命的研究方向。
1 万向传动轴的介绍
万向传动轴主要是由万向节、传动轴和中间支承组成。其主要用于工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传递转矩。例如万向传动轴在汽车底盘的的应用如图1。
而伴随着传动技术的发展，为满足不同工况的需求形成了各种万向节，万向节可以分为刚性万向节和挠性万向节：刚性万向节可分为不等速万向节（如十字轴式）、准等速万向节（如双联式、凸块式、三销轴式等）和等速万向节（如球叉式、球笼式等）；挠性万向节是靠弹性零件传递动力的，具有缓冲减振作用。目前，十字轴式刚性万向节传动轴在汽车传动系中用得最广泛。变速器或分动器输出轴与驱动桥输入轴之间普遍采用十字轴万向传动轴。在转向驱动桥中，多采用等速万向传动轴。当后驱动桥为独立的弹性，采用挠性万向传动轴。
对于万向传动轴设计应满足如下基本要求：
1.保证所需要连接的两根轴相对位置在预定的范围内变动时，能够可靠地传递动力距。
2.保证所需要连接两轴尽可能等速运转。
3.由万向节夹角而产生的附加载荷、振动和噪声应都应在允许的范围内。
4.尽量达到传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等要求。
当传动轴长度超过1.5m时，为了提高传动效率以及总布置上的考虑，一般常将传动轴断开成两根或三根，万向节用三个或四个，而在中间传动轴上加设中间支承。 ...
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