基于有限元分析的汽車萬向傳動裝置設(shè)計【汽車的十字軸式萬向傳動裝置設(shè)計】

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Hook萬向節(jié)誕生，后來被人們叫做虎克萬向節(jié)，也就是十字軸萬向節(jié)。緊接著在1683年研制出的雙聯(lián)式虎克萬向節(jié)，消除了單個虎克萬向節(jié)傳遞的不等速性，并于1901用于汽車轉(zhuǎn)向輪。在上世紀初，虎克萬向節(jié)和傳動軸，以及后來的等速萬向節(jié)和傳動軸在機械工程和汽車工業(yè)的發(fā)展中起到了極其重要的作用?，F(xiàn)在，根據(jù)在扭轉(zhuǎn)方向上是否有明顯的彈性，萬向節(jié)可分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)。剛性萬向節(jié)是靠零件的鉸鏈式傳遞動力，又分為不等速萬向節(jié)、準等速萬向節(jié)和等速萬向節(jié)；撓性萬向節(jié)是靠彈性零件傳遞動力的，具有緩沖減震作用?，F(xiàn)在汽車萬向傳動裝置一般是由萬向節(jié)、傳動軸和中間支撐組成。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(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運動。伸縮套能自動調(diào)節(jié)變速器與驅(qū)動橋之間距離的變化。萬向節(jié)是保證變速器輸出軸與驅(qū)動橋輸入軸兩軸線夾角的變化，并實現(xiàn)兩軸的等角速傳動。一般萬向節(jié)由十字軸、十字軸承、凸緣叉及軸向定位件和橡膠密封件等組成。傳動軸是一個高轉(zhuǎn)速、少支承的旋轉(zhuǎn)體，因斷改變的兩根軸間傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運動。載貨汽車根據(jù)驅(qū)動形式的不同選擇不同型式的傳動軸。一般來講42驅(qū)動形式的汽車僅有一根主傳動軸。64驅(qū)動形式的汽車有中間傳動軸、主傳動軸和中、后橋傳動軸。66驅(qū)動形式的汽車不僅有中間傳動軸、主傳動軸和中、后橋傳動軸，而且還有前橋驅(qū)動傳動軸。在長軸距車輛的中間傳動軸一般設(shè)有傳動軸中間支承它是由支承架、軸承和橡膠支承組成。在1950年后,傳動軸的產(chǎn)量達到數(shù)以萬計。1984年主要由于汽車工業(yè)的增長，生產(chǎn)了三千五百萬套虎克萬向節(jié)傳動軸，一億二千萬套等速萬向節(jié)傳動軸，一億三樞軸式萬向節(jié)傳動軸。在國內(nèi)，近年來隨著我國汽車業(yè)的高速發(fā)展，帶動我國汽車傳動軸需求持續(xù)大幅增長。2007年中國汽車傳動軸的需求已經(jīng)突破992萬根，產(chǎn)值達到45億。2008年汽車銷量達到938萬兩，而作為汽車零部件的汽車傳動軸需求量也接近1900萬套，產(chǎn)值達到50億元。倒2010年我國汽車傳動軸總銷售額達到87億之多，因次國內(nèi)也出現(xiàn)一批傳動軸制造的廠家。但產(chǎn)品的性能與國外相比仍有相當(dāng)大的差距，具體表現(xiàn)在兩個方面：絕大多數(shù)轎車廠家對等速萬向節(jié)產(chǎn)品沒有制定出相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，而國外公司對驅(qū)動軸和傳動軸的技術(shù)規(guī)定達67款之多，其中嚴格規(guī)定驅(qū)動半軸總成和傳動軸總成的振動頻率，目的是避免和發(fā)動機、輪胎以及其他傳動系部件發(fā)生共振，從而更加全面合理地設(shè)計汽車底盤；零件供應(yīng)商，易隨意組合中心固定型等速萬向節(jié)和伸縮型等速萬向節(jié)，從而造成總成的失衡，使轎車產(chǎn)生異常振動，出現(xiàn)異響。對于創(chuàng)立自主知識產(chǎn)權(quán)的轎車廠家來說，造出一流轎車仍有很長的路要走。2. 課題研究的目的與意義 萬向傳動裝置是汽車傳動系中的重要總成，它直接與變速器和驅(qū)動橋相聯(lián)系，用來實現(xiàn)對傳動系的動力傳遞。課題研究對象是后輪驅(qū)動廣泛應(yīng)用的十字軸式萬向傳動裝置，主要零件包括傳動軸、萬向節(jié)、支撐裝置等，這些關(guān)鍵零部件的設(shè)計對整個萬向傳動裝置性能具有很大的影響。本設(shè)計中的傳動軸是兩節(jié)的，由十字軸萬向節(jié)連接。傳動軸是由軸管、伸縮花鍵套和萬向節(jié)組成。伸縮套能自動調(diào)節(jié)變速器與驅(qū)動橋之間距離的變化。萬向節(jié)是保證變速器輸出軸與驅(qū)動橋輸入軸兩軸線夾角發(fā)生變化時實現(xiàn)兩軸的動力傳輸。萬向節(jié)是由十字軸、十字軸軸承和凸緣叉等組成。在傳動軸的設(shè)計中采用有限元技術(shù)研究這些關(guān)鍵零部件的靜力學(xué)特性，對其結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，是非常重要和必須的。在此基礎(chǔ)上，再進行萬向傳動裝置設(shè)計不但可以獲得最佳的萬向傳動裝置基本參數(shù)，還可以大大縮短萬向傳動裝置總成開發(fā)周期、降低開發(fā)費用，提高設(shè)計質(zhì)量，保證其設(shè)計的精確性。汽車傳動軸主要作用是把發(fā)動機減速器的運動傳遞到驅(qū)動橋，使驅(qū)動橋獲得規(guī)定的轉(zhuǎn)速和方向，其傳遞的主要為轉(zhuǎn)矩。因此，傳動軸的強度校核主要為受扭強度校核。傳統(tǒng)的分析方法，一般都是首先通過軸傳遞的最大轉(zhuǎn)矩，計算出軸的最小直徑；然后通過計算作用在軸上的載荷、不同斷面上的轉(zhuǎn)矩、軸向力和彎矩，利用解析法或圖解法確定軸不同位置的支反力，最后利用傳統(tǒng)的計算公式進行強度校核，確定安全系數(shù)。如果安全系數(shù)小于許用安全系數(shù)，還要進行疲勞強度計算。此過程計算繁雜，反復(fù)性強，而且可靠性差，很可能因為計算誤差，造成由于傳動軸強度不夠而引發(fā)的軸裂、軸斷事故。因此，研究一種新的準確、快捷的強度分析方法迫在眉睫。ANSYS軟件作為一種廣泛應(yīng)用CAE軟件，應(yīng)用有限元法對結(jié)構(gòu)進行靜力學(xué)、動力學(xué)、熱力學(xué)和電磁學(xué)等多種分析。通過ANSYS軟件的應(yīng)用，可以大大縮短軸類零件的設(shè)計周期，從而減少設(shè)計成本，并有利于多種型號產(chǎn)品的開發(fā)。萬向節(jié)是各類車輛傳動系中傳遞扭矩的關(guān)鍵零件之一，它是連接變速器與減速器之間的橋梁，其工作性能直接影響車輛是否能正常工作。十字軸式萬向節(jié)具有結(jié)構(gòu)簡單，低幅磨損小，傳遞功率大，主、從動軸間夾角允許變化范圍大的特點，因而在車輛中應(yīng)用較廣。由于萬向節(jié)叉形狀復(fù)雜，傳統(tǒng)的設(shè)計方法是根據(jù)經(jīng)驗確定萬向節(jié)叉的尺寸，但按這種方法設(shè)計出的萬向節(jié)很難達到最優(yōu)的結(jié)果，所以對設(shè)計的合理性提出了疑問：是否有強度與剛度儲備較大造成材料與產(chǎn)能巨大浪費現(xiàn)象這為傳動軸萬向節(jié)叉的輕量化設(shè)計及最優(yōu)化設(shè)計提出了迫切的要求，其經(jīng)濟效益和社會效益的潛力是不言而喻的。現(xiàn)代計算技術(shù)的發(fā)展使有限元方法得到突飛猛進的進步。隨著一系列大型分析軟件的開發(fā)和完善，有限元方法被越來越廣泛地應(yīng)用于工程實踐中。筆者利用三維造型及分析軟件ProE對十字軸式萬向節(jié)叉進行有限元分析和優(yōu)化設(shè)計，以期對其整體應(yīng)力分布規(guī)律和應(yīng)力水平有較全面的了解，為萬向節(jié)叉的優(yōu)化設(shè)計提供定量的技術(shù)依據(jù)。因此通過本課題的研究可以完成理論課程的實踐總結(jié)，掌握一種流行的設(shè)計方法和軟件，獲得一定的研究工作方法，提高科研工作素質(zhì)。二、設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題1.設(shè)計的主要內(nèi)容：（1）萬向傳動裝置主要零部件的設(shè)計；（2）主要零部件的有限元分析與優(yōu)化；（3）主要零部件的設(shè)計修正；（4）在CAE分析的基礎(chǔ)上完成設(shè)計圖紙。2. 擬解決的主要問題：（1）完成十字軸萬向節(jié)、傳動軸、滾針軸承、花鍵軸和凸緣叉的設(shè)計；（2）主要部件的強度校核；（3）用CAD/CAM/CAE軟件Pro/E進行建模；（4）應(yīng)用ANSYS優(yōu)化工具解決單目標多變量約束非線性優(yōu)化問題，提高設(shè)計的準確度和可靠性，同時保證設(shè)計的效率比以往要高；（5）保證所連接的兩軸盡可能等速運轉(zhuǎn)。由于萬向節(jié)夾角而產(chǎn)生的載荷震動和噪聲應(yīng)在允許的范圍內(nèi)，在使用車速內(nèi)不應(yīng)產(chǎn)生共振現(xiàn)象；（6）使用有限元分析軟件ANSYS對萬向傳動裝置的設(shè)計零部件進行靜態(tài)分析，完成萬向傳動裝置主要部件的詳細設(shè)計從而解決工藝合理、成本低、可靠性高的設(shè)計要求；（7）應(yīng)用ANSYS優(yōu)化工具解決單目標多變量約束非線性優(yōu)化問題，提高設(shè)計的準確度和可靠性，同時保證設(shè)計的效率比以往要高；（8）用AutoCAD完成裝配圖、零件圖，表達設(shè)計。三、技術(shù)路線（研究方法）調(diào)研并查閱相關(guān)資料確定汽車萬向傳動裝置主要參數(shù)主要零部件的建模主要零部件的靜態(tài)分析主要零部件的優(yōu)化設(shè)計萬向傳動裝置的主要零部件的設(shè)計優(yōu)化后尺寸確定用Pro/E完成零部件裝配完成設(shè)計圖紙完成畢業(yè)設(shè)計說明書四、進度安排（1）調(diào)研、資料收集，完成開題報告 第1、2周（2）研究汽車萬向傳動裝置的設(shè)計步驟與設(shè)計方法，分析萬向傳動裝置受力情況 第3周（3）按照傳統(tǒng)的汽車設(shè)計方法設(shè)計萬向傳動裝置 第4、5周（4）對按傳統(tǒng)方法設(shè)計的萬向傳動裝置進行有限元分析 第69周（5）完成所設(shè)計裝配圖與零件圖圖紙 第1012周（6）完成設(shè)計說明書的撰寫，指導(dǎo)教師審核 第13周（7）畢業(yè)設(shè)計（論文）修改、完善 第14周（8）畢業(yè)設(shè)計（論文）審核、預(yù)審 第15周（9）畢業(yè)設(shè)計（論文）修改、完善 第15、16周（10）畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯準備及答辯 第17周五、參考文獻1 郭慧玲. 傳動軸的優(yōu)化設(shè)計 J. 機械傳動, 2008, 32 (6)：88-90. 2 喻志勇,陽華. 汽車傳動軸零件的標準化設(shè)計 J. 科技廣場, 2009, (5)：188-199. 3 彭紅星. 傳動軸的有限元分析與設(shè)計優(yōu)化 J. 機械工程師, 2009, (12)：114-115. 4 吉林工業(yè)大學(xué)，諸文農(nóng).底盤設(shè)計（上冊）.北京：機械工業(yè)出版社，1982.4.5 吉林大學(xué)，王望予.汽車設(shè)計(第四版).北京：機械工業(yè)出版社，2009.6.6 清華大學(xué)，余志生.汽車理論（第四版）.北京：機械工業(yè)出版社，2008.1.7 陳家瑞。汽車構(gòu)造（第二版）M.北京：機械工業(yè)出版社，2008.1.8 劉惟信.汽車設(shè)計.北京：清華大學(xué)出版社，2001.7.9 羊拯民.汽車設(shè)計叢書-傳動軸和萬向節(jié).北京：人民交通出版社，1986.10.10 邢琳，張秀芳.機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書.北京:機械工業(yè)出版社,2007.7.11 孫國剛. 十字軸式傳動軸 J. 城市公共交通, 2003, (3)：101-106. 12 李科,何志兵,沈海等. 等速萬向節(jié)總成的設(shè)計方法 J. 軸承, 2006, (9)：44-45. 13 吳汀,楊萬福. 汽車傳動系萬向傳動裝置的多目標優(yōu)化設(shè)計 J. 武漢汽車工業(yè)大學(xué)學(xué)報, 1999, (1)：101-106.14 李科,何志兵,沈海等. 等速萬向節(jié)總成的設(shè)計方法 J. 軸承, 2006, (9)：5-9.15 Julian Happian-Smith. An Introduction to Modern Vehicle Design. Reed Educational and Professional Publishing Ltd 2002.16 S.D.Haddad and N.Watson.DESIGN AND APPLICATIONS IN DIESEL ENGINEERING.Ellis Horwood Limited,1984.六、備注指導(dǎo)教師意見：簽字： 年 月 日黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計目 錄摘要Abstract第1章 緒論11.1課題研究的目的意義11.2課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3設(shè)計的主要內(nèi)容與技術(shù)路線2第2章 萬向傳動裝置結(jié)構(gòu)方案確定42.1設(shè)計已知參數(shù)42.2萬向傳動的運動和受力分析42.2.1單十字軸萬向節(jié)傳動42.2.2雙十字軸萬向節(jié)傳動62.2.3多十字軸萬向節(jié)傳動72.3結(jié)構(gòu)方案的確定72.3.1萬向節(jié)與傳動軸的結(jié)構(gòu)型式72.3.2傳動軸管、伸縮花鍵及中間支承結(jié)構(gòu)方案分析82.3.3萬向節(jié)類型分析102.4本章小結(jié)14第3章 萬向傳動裝置設(shè)計153.1萬向節(jié)傳動的計算載荷153.1.1按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和一檔傳動比來計算153.1.2按驅(qū)動輪打滑來計算153.2 萬向傳動軸的計算載荷163.2.1初選十字軸萬向節(jié)尺寸163.2.2十字軸萬向節(jié)設(shè)計與校核183.3 滾針軸承設(shè)計193.3.1滾針軸承初選尺寸193.3.2滾針軸承的接觸應(yīng)力193.4 萬向節(jié)叉設(shè)計和校核203.5 傳動軸的設(shè)計計算213.5.1傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速223.5.2傳動軸長度和內(nèi)外徑確定233.5.3傳動軸的校核233.6 花鍵軸的設(shè)計計算243.6.1花鍵軸初選尺寸243.6.2花鍵軸的校核253.7 中間支承的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計253.8 本章小結(jié)28第4章 萬向傳動裝置的有限元靜力學(xué)分析294.1 基于Pro/ENGINEER軟件的三維建模294.1.1 Pro/ENGINEER軟件簡介294.1.2利用Pro/E進行三維建模304.2基于ANSYS的有限元模型生成314.2.1 ANSYS有限元分析軟件的簡介314.2.2 Pro/E與ANSYS接口的創(chuàng)建334.2.3基于ANSYS的有限元模型生成354.3萬向傳動裝置靜載和約束的施加與結(jié)果分析364.3.1十字軸有限元受力分析364.3.2萬向節(jié)有限元受力分析394.3.3中間傳動軸有限元受力分析444.4本章小結(jié)47第5章 萬向傳動裝置的有限元優(yōu)化設(shè)計485.1優(yōu)化設(shè)計概述485.2基于有限元的十字軸優(yōu)化設(shè)計495.2.1十字軸數(shù)學(xué)模型建立495.2.2十字軸優(yōu)化結(jié)果分析505.3萬向節(jié)叉的結(jié)構(gòu)優(yōu)化525.3.1萬向節(jié)叉的數(shù)學(xué)模型建立525.3.2萬向節(jié)叉的優(yōu)化結(jié)果分析535.4傳動軸管的優(yōu)化565.4.1傳動軸管的數(shù)學(xué)模型建立565.4.2傳動軸管優(yōu)化結(jié)果分析565.5萬向傳動裝置優(yōu)化后尺寸的確定585.6進行整機裝配與校核585.6.1 Pro/E實體建模后的整體裝配圖585.6.2干涉檢查605.7本章小結(jié)61結(jié)論62參考文獻63致謝64附錄65附錄A 外文文獻原文65附錄B 外文文獻中文翻譯69附 錄附錄A 外文文獻原文A shaft assembly, profileThe shaft axis in two different, even in its working process and relative position between the two shafts changing. According to the important components - shaft, can have the different universal classification. If the direction in reverse universal elastic, whether can be divided into the rigid universal shaft transmission and flexible joints. The former is the hinged on parts of the power transmission link, the latter by elastic parts, and has passed dynamic buffer reduced. Rigid gimbal and can be divided into different speed universal shaft type (such as cross gimbal) and patterned (such as double type gimbal, three pin shaft type gimbal) and patterned (such as ball cage gimbal, fork type gimbal). Patterned constant, and refers to the driven shaft rotation in driving shaft with the rotation Angle, whether of equal velocity, of course, driving shaft and driven shafts is equal to the speed of the average.Lord, the driven shaft axis in two angular change when the Angle between the universal and equal still called patterned or DengJiao velocity universal. They mainly used to drive axles, breaking the wheel transmission device etc, and is mainly used in the power of the car. When the car for a rear wheel drive, often using the universal shaft, on the part of high-grade car, have adopted the isokinetic ball head, When the car for front wheel drive, often USES patterned constant - universal shaft, but also a kind of different appellation.In front of a rear wheel drive motor (or all round the bus driver), due to the automobile suspension in athletic process, main reducer drive shaft transmission (or input shaft and FenDongXiang) output shaft is relative motion between often, in addition to avoid certain institutions or device (not) line, there must be a device to realize the dynamic transfer, then the normal appeared gimbal transmission. Universal must have the following characteristics: the transmission and ensure that the relative position of the two shafts in expected range changes, can reliably transfer power, B, ensure that connects the two shafts could even operation. Due to the universal and additional load Angle, the vibration and noise should be allowed in, C, high transmission efficiency, long service life, simple structure, easy fabrication, easy maintenance. For automobile, due to a cross gimbal output shaft relative to the input shaft (have) is not constant rotation Angle, therefore, must adopt double gimbal (or more), and the universal shaft driving connected with the two cardan arrangement in the same plane and make two equal to the Angle. It is very important. In the design to minimize the Angle.Shaft assembly imbalance is the transmission of the bending vibration. The cause of the vibration noise is obvious. In addition, the universal joint cardan shaft kiln, axial clearance, the sliding spline shaft assembly precision, peeling ends when high-speed rotary shaft transmission and the elastic deformation of a hot spot balance affecting factors can change the imbalance of shaft assembly. Reducing the imbalance, shaft for cars, especially the high-speed car like (car) is extremely important, otherwise it will cause a lot of relevant fault or damage.The universal shaft rigidity of vehicle drivetrain is in the most widely used, and the long history. Usually say the shaft is generally refers to the universal shaft rigidity type. The axial rigidity of universal is mainly used in the transmission Angle of CAM flange, generally, the shaft needle bearing assembly, cardan joint or sliding fork, fork or spline fork, needle bearing axial fixation. Ashdod, with the gearbox commonly margin fork shaft drive or other such links. Tu margin with a fork is the flange, generally USES the fork form part of the carbon steel or medium-carbon steel forging, also have adopted the ductile iron castings and sand carbon steel or medium-carbon steel high precision castings. Tu margin with a flat binary general, also have brought a flanged end flange of trapezoid tooth. The shaft needle bearing assembly includes four needle bearing, a cross axis, a grease. Roller bearings are generally consists of several needle roller bearings, a bowl, a blade rubber seal (more than with partial skeleton). In some needle bearing, and a belt round bearings, nylon, gasket also adopts copper or other materials, mainly for the decrease of universal shaft axial clearance, improve the quality of dynamic balance. A binary form cardan parts, generally USES medium-carbon steel or carbon steel forging parts, also have adopted the precision casting medium-carbon steel. Needle bearing axial fixation thing is generally holes (or axis) with elastic ring (internal and external), or bearing the cassette, bolt locking plate, etc.Another shaft is an important part of the spline is sliding, internal and external spline (rectangular), and the involute used to convey length change.The universal shaft and sliding swinging Angle of slip is biggest spline is decorated, according to the vehicle shaft and beat the check.Transmission of low carbon steel tube generally made of steel wire coiling of big norms, the tube, also have adopted the cold drawn seamless tube. The tube diameter and wall thickness (or diameter) is based on the maximum transmission torque, highest speed conditions of work. Hollow shaft tube has smaller quality and can deliver large torque, and the same diameter than the solid shaft possesses higher critical speed characteristics.Normally, two gimbal centre distance is not more than 1.5 m. When the distance is close, generally by two universal and a sliding spline shaft, no vice. When the distance and make more than 1.5 m shaft length, often divided into two or three roots, using three or four joints, and finally a belt, the rest of the spline vice sliding bearing structure among belt.Typical middle by a supporting general cylindrical ball bearing, a housing, two seal, a rubber pad, a grease mouth. By supporting bracket among middle shaft connecting to the frame beams, transmission line and the middle axis required support among perpendicular to the plane. General layout in supporting shaft transmission system among the first-order critical speed nodes.In use process, generally need timely maintenance. In the joints, sliding bearing etc, among the spline is fat mouth place, want to periodically according to related regulations prescribed grease filling. Also have adopted in maintenance free universal shaft bearings and support in the reserve, need not regular grease filling grease.Second, the universal descriptionUniversal joint is a key component of the car transmission. In front of the rear wheel drive motor vehicle, universal shaft installed in transmission and the output shaft drive between input shaft gear reducer, And lead the front wheel drive motor vehicle omitted, universal shaft driving is responsible for installation in the front axle and be responsible for steering wheels and half shaft.Automobile is a movement of objects. The bus driver, engine, clutch and transmission as a whole, and installed in the frame by elastic suspension frame and drive connections between a distance, the need for connection. The car runs in rough pavement produces change, load or two assembly location, will make the output shaft transmission with the reducer drive shaft Angle between input and the distance change, therefore, to use a in changing devices to solve this question, it is the universal.In between, off-road vehicle transmission and the front drive thansfer can turn with half shaft drive between the universal, need to do . The structure and function of a bit like human limbs, it is allowed to connect the Angle between the parts. But it and body joints and different forms of activities, it only allows the Angle of the change in a certain range.Universal shaft type is the universal, rigid patterned (double axle and three pin shaft type), patterned (ball fork and ball cage), cross gimbal sex. After the car at the most widely used a cross gimbal.Single gimbal cannot make the output shaft and the instantaneous velocity of axle shaft vibration, easy to cause the equal parts, aggravate the damage, produce a lot of noise. Therefore, after the car driver using universal form of transmission shaft double gimbal, is a universal at each end, its function is equal to the transmission Angle, both the output shaft and the instantaneous velocity of axle shaft always equal.In order to satisfy the power transmission, steering and auto operation generated by beating down before the Angle, drive the car drive shaft and the wheel, and also used between universal connected. Due to the limit, the axial dimensions of landform and bigger, request to do, so common universal widely adopted various patterned. In general, the former drive car every half shaft with two patterned, near the speed of universal joint is a half drive axle shaft inside, near the universal shaft lateral velocity is half. In various patterned, common ball cage is universal, it with six steel ball force, driving shaft and driven shafts intersect in any of the circumstances, the ball is located on the intersection of two in two axis, namely the equally intersect, thus ensure the driven shaft, equal angles speed transmission.附錄B 外文文獻中文翻譯 傳動軸簡介 傳動軸，在不同軸心的兩軸間甚至在工作過程中相對位置不斷變化的兩軸間傳遞動力。傳動軸按其重要部件萬向節(jié)的不同，可有不同的分類。如果按萬向節(jié)在扭轉(zhuǎn)的方向是否有明顯的彈性可分為剛性萬向節(jié)傳動軸和撓性萬向節(jié)傳動軸。前者是靠零件的鉸鏈式聯(lián)接傳遞動力的，后者則靠彈性零件傳遞動力，并具有緩沖減振作用。剛性萬向節(jié)又可分為不等速萬向節(jié)（如十字軸式萬向節(jié)）、準等速萬向節(jié)（如雙聯(lián)式萬向節(jié)、三銷軸式萬向節(jié)）和等速萬向節(jié)（如球籠式萬向節(jié)、球叉式萬向節(jié)）。等速與不等速，是指從動軸在隨著主動軸轉(zhuǎn)動時，兩者的轉(zhuǎn)動角速率是否相等而言的，當(dāng)然，主動軸和從動軸的平均轉(zhuǎn)速是相等的。 主、從動軸的角速度在兩軸之間的夾角變動時仍然相等的萬向節(jié)，稱為等速萬向節(jié)或等角速萬向節(jié)。它們主要用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋、斷開式驅(qū)動橋等的車輪傳動裝置中，主要用于轎車中的動力傳遞。當(dāng)轎車為后輪驅(qū)動時，常采用十字軸式萬向節(jié)傳動軸，對部分高檔轎車，也有采用等速球頭的；當(dāng)轎車為前輪驅(qū)動時，則常采用等速萬向節(jié)等速萬向節(jié)也是一種傳動軸，只是稱謂不同而已。 在發(fā)動機前置后輪驅(qū)動（或全輪驅(qū)動）的汽車上，由于汽車在運動過程中懸架變形，驅(qū)動軸主減速器輸入軸與變速器（或分動箱）輸出軸間經(jīng)常有相對運動，此外，為有效避開某些機構(gòu)或裝置（無法實現(xiàn)直線傳遞），必須有一種裝置來實現(xiàn)動力的正常傳遞，于是就出現(xiàn)了萬向節(jié)傳動。萬向節(jié)傳動必須具備以下特點：a、保證所連接兩軸的相對位置在預(yù)計范圍內(nèi)變動時，能可靠地傳遞動力；b 、保證所連接兩軸能均勻運轉(zhuǎn)。由于萬向節(jié)夾角而產(chǎn)生的附加載荷、振動和噪聲應(yīng)在允許范圍內(nèi)；c 、傳動效率要高，使用壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，維修容易。對汽車而言，由于一個十字軸萬向節(jié)的輸出軸相對于輸入軸（有一定的夾角）是不等速旋轉(zhuǎn)的，為此必須采用雙萬向節(jié)（或多萬向節(jié)）傳動，并把同傳動軸相連的兩個萬向節(jié)叉布置在同一平面，且使兩萬向節(jié)的夾角相等。這一點是十分重要的。在設(shè)計時應(yīng)盡量減小萬向節(jié)的夾角。 傳動軸總成不平衡是傳動系彎曲振動的主要原因。其引起的振動噪聲是明顯的。此外，萬向節(jié)十字軸的軸向竄動、傳動軸滑動花鍵中的間隙、傳動軸總成兩端連接處的定心精度、高速回轉(zhuǎn)時傳動軸的彈性變形及傳動軸上點焊平衡片時的熱影響因素等都能改變傳動軸總成的不平衡度。降低傳動軸的不平衡度，對于汽車，尤其是高速汽車如（轎車）是極其重要的，否則會引起很多相關(guān)故障或異常損壞。 十字軸式剛性萬向節(jié)傳動軸在汽車傳動系中用得最廣泛，歷史也最悠久。平時所說的傳動軸一般指的就是十字軸式剛性萬向節(jié)傳動軸。十字軸式剛性萬向節(jié)主要用于傳遞角度的變化，一般由突緣叉、十字軸帶滾針軸承總成、萬向節(jié)叉或滑動叉、中間連接叉或花鍵軸叉、滾針軸承的軸向固定件等組成。突緣叉一般與變速箱、驅(qū)動橋或別的傳動軸等連接。突緣叉是一個帶法蘭的叉形零件，一般采用中碳鋼或中碳合金鋼的鍛造件，也有采用球墨鑄鐵的砂型鑄造件和中碳鋼或中碳優(yōu)質(zhì)合金鋼的精密鑄造件。突緣叉一般帶一個平法蘭，也有帶一個端面梯形齒法蘭的。十字軸帶滾針軸承總成一般包括四個滾針軸承、一個十字軸、一個滑脂嘴。滾針軸承一般由若干個滾針、一個軸承碗、一個多刃口橡膠油封（部分帶骨架）組成。在某些滾針軸承中，還有一個帶油槽的圓形墊片，有尼龍的，也有采用銅片或其他材料的，主要用于減小萬向節(jié)軸向間隙，提高傳動軸動平衡品質(zhì)。萬向節(jié)叉是一個叉形零件，一般采用中碳鋼或中碳合金鋼的鍛造件，也有采用中碳鋼的精密鑄造件。滾針軸承的軸向固定件一般是孔（或軸）用彈性擋圈（內(nèi)外卡式），或軸承壓板、鎖片、螺栓等。 傳動軸的另外一個重要的組成部分是滑動花鍵副，由內(nèi)、外花鍵（矩形、漸開線）組成，用于傳遞長度的變化。傳動軸的萬向節(jié)擺角和滑動花鍵副的最大伸縮量，是根據(jù)整車布置時進行的傳動軸跳動校核而確定的。傳動軸管一般由低碳鋼板卷制的電焊鋼管制成，對大規(guī)格的軸管，也有采用冷拔無縫管的。軸管的外徑和壁厚（或內(nèi)徑）是根據(jù)傳動軸所傳遞的最大工作扭矩、最高工作轉(zhuǎn)速等條件確定的?？招牡妮S管具有較小的質(zhì)量并能傳遞較大的扭矩，并且比相同外徑的實心軸具有更高的臨界轉(zhuǎn)速的特點。 一般情況下，兩萬向節(jié)中心距不大于1.5m。當(dāng)距離較近時，一般由兩個萬向節(jié)和一個滑動花鍵副組成，中間無軸管。當(dāng)距離較遠而使傳動軸的長度超過1.5m時，常常分成兩根或三根，采用三個或四個萬向節(jié)，且最后一根帶滑動花鍵副，其余的帶中間支承的結(jié)構(gòu)型式。 典型的中間支承一般由一個圓柱球軸承、一個軸承座、兩個油封、一個橡膠墊、一個滑脂嘴組成。中間傳動軸由中間支承支架連接到車架橫梁上，要求中間傳動軸軸心線與中間支承平面垂直。一般要求傳動軸中間支承布置在傳動軸系統(tǒng)的一階臨界轉(zhuǎn)速節(jié)點上。在使用過程中，一般需要按時保養(yǎng)。在萬向節(jié)、滑動花鍵副、中間支承等有滑脂嘴的地方，要按有關(guān)規(guī)定進行定期加注規(guī)定的潤滑脂。也有采用免維護的傳動軸，在萬向節(jié)和中間支承的軸承內(nèi)有預(yù)留的潤滑脂，不需要定期加注潤滑脂。 萬向節(jié)是汽車傳動軸上的關(guān)鍵部件。在前置發(fā)動機后輪驅(qū)動的車輛上，萬向節(jié)傳動軸安裝在變速器輸出軸與驅(qū)動橋主減速器輸入軸之間；而前置發(fā)動機前輪驅(qū)動的車輛省略了傳動軸，萬向節(jié)安裝在既負責(zé)驅(qū)動又負責(zé)轉(zhuǎn)向的前橋半軸與車輪之間。 汽車是一個運動的物體。在后驅(qū)動汽車上，發(fā)動機、離合器與變速器作為一個整體安裝在車架上，而驅(qū)動橋通過彈性懸掛與車架連接，兩者之間有一個距離，需要進行連接。汽車運行中路面不平產(chǎn)生跳動，負荷變化或者兩個總成安裝位置差異，都會使得變速器輸出軸與驅(qū)動橋主減速器輸入軸之間的夾角和距離發(fā)生變化，因此要用一個“以變應(yīng)變”的裝置來解決這一個問題，因此就有了萬向節(jié)。另外在越野車變速器與分動器之間，前驅(qū)動的可轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋與半軸之間，都需要這個萬向節(jié)做“關(guān)節(jié)”。萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)和作用有點象人體四肢上的關(guān)節(jié)，它允許被連接的零件之間的夾角變化。但它與肢體關(guān)節(jié)的活動形式又有所不同，它僅允許夾角在一定范圍內(nèi)變化。萬向節(jié)有十字軸式剛性萬向節(jié)，準等速萬向節(jié)（雙聯(lián)軸式和三銷軸式），等速萬向節(jié)（球叉式和球籠式），擾性萬向節(jié)。目前后驅(qū)動汽車上應(yīng)用最廣的一種是十字軸萬向節(jié)。 單個的萬向節(jié)不能使輸出軸與軸入軸的瞬時角速度相等，容易造成振動，加劇機件的損壞，產(chǎn)生很大的噪音。因此，后驅(qū)動汽車的萬向節(jié)傳動形式都采用雙萬向節(jié)，就是傳動軸兩端各有一個萬向節(jié)，其作用是使傳動軸兩端的夾角相等，保證輸出軸與軸入軸的瞬時角速度始終相等。 為了滿足動力傳遞、轉(zhuǎn)向和汽車運行時所產(chǎn)生的上下跳動所造成的角度變化，前驅(qū)動汽車的驅(qū)動橋，半軸與輪軸之間也常用萬向節(jié)相連。由于受軸向尺寸的限制，要求偏角又比較大，普通萬向節(jié)難以勝任，所以廣泛采用各式各樣的等速萬向節(jié)。在一般前驅(qū)動汽車上，每個半軸用兩個等速萬向節(jié)，靠近變速驅(qū)動橋的萬向節(jié)是半軸內(nèi)側(cè)萬向節(jié)，靠近車軸的是半軸外側(cè)萬向節(jié)。在各種等速萬向節(jié)中，常見是球籠式萬向節(jié)，它用六個鋼球傳力，主動軸與從動軸在任何交角的情況下，鋼球都位于兩園的交點上，即位于兩軸交角的平分面上，從而保證主、從動軸等角速度傳動。