基于有限元分析的汽车万向传动装置设计
基于ANSYS的汽车传动轴有限元分析与优化设计
摘要ANSYS 有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。
因此它可应用于以下工业领域：航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。
传动轴是最常件的零件，该零件结构较为简单，操作方便，加工精度高，价格低廉，因此得到了广泛的使用。
目前很多传动轴都做了适当的改进，使其适用性得到了更大的提高。
.本设计是基于ANSYS 软件来汽车传动轴行分析。
与传统的计算相比，借助于计算机有限元分析方法能更加快捷和精确的得到结果。
设置正确的模型、划分合适的网格，并合理设置求解过程，能够准确的获得分析模型各个部位的应力、变形等结果。
对零件的设计和优化有很大的参考作用。
正是因为上述优点，我在本设计中运用UG 来建立三维模型。
再将此模型导入ANSYS 软件来对其进行分析。
关键词：传动轴，三维建模，ANSYS，动静态分析A b st r ac tANSYS (f i n i t e e l e m e n t) package i s a m u l t i-p ur po s e f i n i t e e l e m e n t method for computer des i gn program that can be used to s o l ve the structure, fluid, e l ec tr i c i ty,e l ec tr o m ag n et i cf i e l ds and co lli s i on problems. So it can be applied to the followingi ndus tr i es: aerospace, au tom o t i v e,bi o m ed i ca l,b r i dge s,c on s tr uc t i on,e l ec tr o ni cs,h ea vy machinery, mi cro-el e ct r o m echa ni ca l systems, sports equipment and so on.Tr an s mi ss i on s h a f t i s the most common a r egu l a r part, the part structure i s s i m p l e, convenient o pera t i on, high pr ec i s i on, low pr i c es, it has been w i d e l y used. At pr ese n t, many have made the appro pr i at e Tr an s mi ss i on s h a f t i mpr o v e m e n t s,it has been gr ea t l y enhanced app li c a bi li ty.The des i gn i s based on ANSYS s o f t ware to Tr an s m i ss i on s ha f t by the line of s p i nd l e. Compared with the tr adi t i on a l c a l cu l at i on,computer-based f i n i t e e l e m e n t an a l y s i s method can be f a s t er and more accurate r es u l t s.Set the correct m o de l,dividing the right grid, and set a reasonable s o l ut i on process, an a ly t i ca l m o de l can ac curat e l y access t h e various parts of the stress and de f o r m at i on r es u l t s. On the part of the des i gn a ndop t i mi za t i on has great r ef ere n c e.It i s because of these advantages, the use of this des i gn in my UG to crea t et h r ee-di m e ns i on a l model Tr a ns m i ss i on s h a f t. Then this model was i n tr o duce d by t h e ANSYS s o f t wa r e to i t s line of a n a ly s i s.Key Words: Tr an smiss i on s h af t，t h r ee-d i me n si on al mo d e li ng，ANSYS，d y n am i c and s t a t i c a n al y s i s目录摘要.............................................................................................................................. - 1 -Abs tr ac t ............................................................................................................................. -2 -目录.............................................................................................................................. - 2 -第1 章绪论..................................................................................................................... - 4 -1.1 选题的目的和意义............................................................................................. - 4 -- 2 -1.2 选题的研究现状及发展趋势.............................................................................. - 4 -1.3 传动轴知识........................................................................................................ - 5 -1.4 传动轴的结构特点............................................................................................. - 5 -1.5 传动轴重要部件................................................................................................. - 6 -1.6 传动轴常用类型................................................................................................ - 7 -第2 章本课题任务和研究方法...................................................................................... - 8 -2.1 课题任务............................................................................................................ - 8 -2.2 分析方法............................................................................................................. - 8 -3.3 本课题的研究方法............................................................................................. - 9 -3.4 有限元方法介绍................................................................................................ - 9 -3.4.1 概述.................................................................................................................. - 9 -3.4.2 基本思想......................................................................................................... - 9 -3.4.3 特点................................................................................................................ -10 -3.5 ANSYS 软件简介............................................................................................. -11 -第4 章确定汽车传动轴研究对象和UG 建模............................................................. -12 -4.1 确定汽车传动轴研究对象概述........................................................................ -12 -4.2 汽车传动轴（变速箱第二轴）的3D 建模设计............................................. -14 -4.2.1 进入UG 的操作界面............................................................................ -14 -第5 章汽车传动轴的有限元分析................................................................................ -21 -5.1 有限元分析的基本步骤............................................................................ -21 -5.2 有限元分析过程与步骤........................................................................... -22 -5.2.1 转换模型格式........................................................................................ -22 -第六章总结和传动轴的优化设计分析........................................................................ -41 -结论................................................................................................................................ -41 -参考文献........................................................................................................................ -42 -致谢.............................................................................................................................. -43 -第1 章绪论1.1 选题的目的和意义随着计算机技术的日益普及和FEA 技术的蓬勃发展，人们已经广泛采用计算机有限元仿真分析来作为传动轴强度校核的方法。
基于万向联轴器的ansys有限元分析
基于万向联轴器的ANSYS有限元分析摘要: 通过ANSYS,本文对十字万向联轴器叉头进行了建模、划分网格、建立接触对、施加载荷受力等，并以此步骤完成了万向联轴器的有限元分析。
继而提出了改进设计的可行性方案，以避免在其规定的寿命内发生失效的情况。
关键词：万向节；联轴器；ANSYS；有限元1前言实际生产中，万向联轴器接手处会经常出现失效的情况，甚至可能发生断裂。
十字万向联轴器的部分结构如下图1所示。
图1 十字万向联轴器结构图在设计之前，对用有限元ANSYS软件对实体进行建模、结构应力分析等相关实例的参阅是非常有必要的，大量文献的研读便于了解在设计时遇到的相关的命令流。
以所要分析的十字双万向联轴器叉头的结构图为基础，用ANSYS软件对其进行建模。
这将作为有限元分析的关键步骤，直接影响到静力分析结果的可靠性。
根据以往的分析和具体实例，总结出建模方案有二：其一，根据图1所示的结构图，用Cylind（圆柱命令流）实现直接对结构图的实体创建；其二，根据图纸上所的标注尺寸进行找点，即以关键点的顺序将点连接起来而形成一个面，然后此面围绕中轴线进行旋转，生成实体。
经过具体设计，由于其结构中的锥面造型建模复杂度较高且其结构条理不清晰，对结构应力的分析时，会产生影响，使分析有着较大的误差，因而舍弃方案一。
再加上对坐标系的创建和建模条理清晰等因素的考虑，最终确定方案二。
为便于后面的结构应力分析，在建模的过程中的某些细节部位（如：螺栓等）最后分析的结果的影响较小，同时考虑划分单元网格划分时的合理性，所以这里将叉头和接手并为一体。
2 创建单元类型用三维实体SOLID45单元对实体模型进行单元划分，以ET,1,solid45定义命令流的形式。
3定义材料特性及密度用42CrMo4作为接头的使用材料，其特性参数为：屈服极限σs=600MPa，泊松比μ=0.3，弹性模量E=2×1011 Pa，切变模量E=2×109 Pa。
基于Abaqus万向传动装置模态分析
基于Abaqus万向传动装置模态分析吴亮廷【摘要】万向传动装置在汽车中起到了传递扭矩的关键作用,本文运用SolidWorks三维建模软件对车辆传动轴进行建模,并运用Abaqus有限元分析软件对模型进行模态分析,得到传动装置的模态和振型,为优化传动轴的结构设计提供支持.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2015(034)008【总页数】2页(P28-29)【关键词】万向传动装置;Abaqus;模态分析【作者】吴亮廷【作者单位】武汉理工大学能源与动力工程学院,武汉430070【正文语种】中文【中图分类】U463万向传动装置是汽车传动系中承上启下的重要环节，起着动力传递的作用。
万向传动装置常见于汽车变速器与驱动桥之间的动力传递。
传动轴的异响和振动是万向传动装置的主要故障之一。
因此，对传动装置的模态频率和振型分析就显得尤为重要，通过结构的改变和完善避开共振频率，从而在传动装置出现故障时减小共振对汽车零部件的危害，以提高汽车的安全使用性能。
本文利用模态振型的理论，通过三维软件SolidWorks建立传动轴的三维模型，然后用Abaqus对其进行模态和振型的分析。
通过对结果的分析得到传动轴的动态特性。
汽车传统的设计制造中对振动频率的分析，只有在整车测试时才会发现是否有共振现象的发生，运用有限元分析软件对其进行模拟，可以有效并提前发现是否有共振的问题，从而提前发现问题，提前得到有效的弥补和改进。
目前对于模态分析常用的是ANSYS分析，本文运用SolidWorks和Abaqus相结合，对汽车传动装置进行分析，该软件界面更加友好，分析更加便捷，后处理结果更加清晰直观，从而提升分析效率。
利用SolidWorks三维建模软件，对万向传动装置中的传动轴进行建模，传动轴包括中间传动筒状梁、万向节叉和十字轴等部件，对各个零件进行建模，然后装配到一起，建立完整的传动装置，得到如图1所示的模型。
传动轴所选用的材料为20Cr，该材料的基本属性如下：弹性模量：210GPa，泊松比0.3，密度：7.85e+3kg/m3。
万向节设计有限元分析
十字轴式万向节设计设计实例【题目】已知某商用车总质量为14t，其动力系统采用的发动机是型号为EQB210直列六缸柴油机，最大功率输出Pemax =155kw/2500r/min，最大输出扭矩Temax为658N·m;传动系统中变速器的最大传动比igmax =6.938。
试对该车辆的十字轴式万向传动系统进行设计。
设计过程如下1.计算载荷的确定按发动机最大转矩和一挡传动比来确定，即T max= T emax i gmax=685×103 ×6.938=4.565×106N·m2.十字轴万向节设计参照相关结构尺寸和设计手册，初定以下结构尺寸：①滚针轴承。
滚针长度为24mm,滚针有效工作长度为17.1mm，滚针直径为3mm，滚针数为28。
②十字轴轴颈为26mm,端面距为170mm,油孔直径为6mm。
③万向节叉最大允许夹角为20°。
十字轴的设计计算由式（4-12）可得滚针对十字轴轴颈的作用力合力F为= =37953N由式（4-13）和（4-14）分别得到十字轴轴颈根部的弯曲应力σ和剪切应力τ为σ=τ=根据第三强度理论，求得等效应力十字轴的弯曲应力不大于350MPa;剪切应力不大于80～120MPa,故符合要求。
十字轴静力学分析1．根据所选数据用CATIA画出对应的三维模型图。
2.将所画图形保存为igs的格式。
3.打开ANSYS的Workbench平台，并拖入静力学分析模块（static structural）。
4.右键单击Geometry--Import Geometry—browse，选择十字轴的模型，单击打开5．双击下图engineering data或右击点edit,打开材料设置界面，输入45钢的材料属性就在数据库中添加完成。
6.双击Geometry，进入DM界面，单击Generate，生成模型7.由于用CATIA画出的圆柱体并不是封闭的，这里要用merge指令将四个轴颈部分结合成一个整体。
一种重型汽车用万向传动轴设计
16510.16638/ki.1671-7988.2018.20.060一种重型汽车用万向传动轴设计杨勇新，郭克刚，刘杰，高刚刚，郭鸿瑞（陕西汉德车桥有限公司，陕西 西安 710201）摘 要：在全驱车辆中，万向传动轴作为转向驱动桥中重要的传动件。
其保证前轮既能在最大转角范围内任意转向某一角度，并不间断的传递动力。
这里介绍万向传动轴的设计校核过程。
关键词：全驱车辆；转向；动力；万向传动轴中图分类号：U463.216+.2 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)20-165-03The design of a universal drive shaft for heavy duty vehiclesYang Yongxin, Guo Kegang, Liu Jie, Gao Ganggang, Guo Hongrui( Shaanxi Hande Axle Co., Ltd., Shaanxi Xi ’an 710201 )Abstract: The universal drive shaft is an important transmission part of the steering drive axle in the All-drive vehicle. It can ensure the front wheel can arbitrarily turn to a certain angle in the maximum angle, and transmit power continuously. The design and verification process of universal drive shaft is introduced here. Keywords: All-drive vehicle; Steering; dynamic; Universal drive shaftCLC NO.: U463.216+.2 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)20-165-03引言随着我国经济快速增长，全驱重型车辆作为重型汽车的一部分，在我国汽车行业也得到了大力发展；其在国防以及民用的石油勘探、森林救火等领域中发挥着越来越大的作用；万向传动轴作为整车转向驱动桥重要的零部件，其必须满足车桥转向、动力传递、转速等相关要求。
基于有线元分析的汽车万向传动装置设计毕业设计论文
本科学生毕业设计基于有限元分析的汽车万向传动装置设计院系名称：汽车与交通工程学院专业班级：车辆工程B07-1班学生姓名：陈兵指导教师：赵雨旸职称：副教授黑龙江工程学院二○一一年六月The Graduation Design for Bachelor's DegreeThe Design of Automobile Universal Transmission Device Based on FiniteElement AnalysisCandidate: Chen BingSpecialty：Vehicle EngineeringClass：B07-1Supervisor：Associate Prof. Zhao YuyangHeilongjiang Institute of Technology2011-06·Harbin摘要万向传动装置是汽车传动系中的重要总成，它直接与变速器和驱动桥相联系，用来实现对传动系的动力传递。
课题研究对象是后轮驱动广泛应用的十字轴式万向传动装置，主要零件包括传动轴、万向节、支撑装置等，这些关键零部件的设计对整个万向传动装置性能具有很大的影响。
本文主要是对汽车的十字轴式万向传动装置进行设计。
根据车辆使用条件和车辆参数，按照传动系统的设计步骤和要求，主要进行了以下工作：选择相关设计参数主要为：十字轴、万向节、传动轴、中间支承的参数确定，并进行了总成设计主要为：十字轴的设计，万向节的设计、传动轴的设计以及中间支承的设计等。
并通过有限元ANSYS软件对设计万向传动装置进行结构分析，根据分析结果对万向传动装置进行改进优化设计并得出合理的设计方案。
在传动轴的设计中采用有限元技术研究这些关键零部件的静力学特性，对其结构进行优化设计，可以大大缩短万向传动装置总成开发周期、降低开发费用，提高设计质量，保证其设计的精确性。
关键词：万向传动装置；十字轴；万向节；传动轴；有限元分析；优化设计ABSTRACTUniversal transmission is important in automobile transmission assembly, which directly linked to transmission and drive axle, used to achieve the transfer of the power transmission system. Research object is widely used in rear-wheel drive transmission cross shaft universal, the main parts including drive shafts, universal joints, support devices, the design of these key components for the universal transmission has a great influence on the performance .This article mainly is carries on the design to the automobile cross shaft type rotary transmission device. According to vehicles exploitation conditions and vehicles parameter, according to transmission system design procedure and request, Mainly has carried on following work:Mainly has carried on following work choice correlation design variable mainly is: Cross axle, universal joint, drive shaft, middle supporting parameter determination, and has carried on the unit design mainly is: Cross axle design, universal joint design, drive shaft design as well as middle supporting design and so on. And to designs the rotary transmission device through the finite element ANSYS software to carry on the structure analysis, Carries on the improvement design according to the analysis result to the rotary transmission device to obtain the reasonable design proposal. The propeller shaft of the design used in technical research on these crucial component element of statics. in its structural design and optimize can greatly shorten the automobile universal transmission device always into the development cycle and reduce the development costs and improve the quality of design to ensure the accuracy of its design.Key word:U niversal Transmission Device; Cross Axle; Universal Joint; Drive Shaft; Finite Element Analysis; Optimization Design第1章绪论1.1 课题研究的目的意义万向传动装置是汽车传动系中的重要总成，它直接与变速器和驱动桥相联系，用来实现对传动系的动力传递。
基于ANSYS Workbench的汽车万向节叉优化设计
基于ANSYS Workbench的汽车万向节叉优化设计杨兆;朱荣福【摘要】万向节叉在汽车工作过程中承受复杂的载荷,文中应用ANSYS Workbench建立万向节叉的三维实体模型,进行网格划分,施加约束和载荷,建立有限元模型,然后进行有限元分析,得到变形过程中的应力场以及应变场的分布.利用ANSYS优化设计技术,在满足最大应力值约束条件下,使万向节叉设计参数合理组合,最终达到轻量化的设计目标.【期刊名称】《交通科技与经济》【年(卷),期】2017(019)004【总页数】3页(P46-48)【关键词】万向节叉;有限元;静力学;优化设计【作者】杨兆;朱荣福【作者单位】黑龙江工程学院汽车与交通工程学院,黑龙江哈尔滨 150050;黑龙江工程学院汽车与交通工程学院,黑龙江哈尔滨 150050【正文语种】中文【中图分类】TB47汽车万向传动装置是一种能够连接不在同一直线上的变速器输出轴和主减速器输入轴，保证在两轴之间的夹角和距离经常变化的情况下，可靠地传递动力的装置[1-2]。
万向节叉是万向传动装置的关键零件之一，由于受力条件和工作环境较为恶劣，且尺寸超差会影响传动效果，因此其尺寸要求非常严格[3-4]。
ANSYS Workbench是ANSYS公司在2002年推出的新工程仿真技术集成平台，不但继承了ANSYS Mechanical APDL强大功能，还能提供全新的参数、无缝隙集成的优化设计工具等，由于自身的诸多优势使其在工程仿真中得到了广泛应用[5-8]。
基于万向装置的零部件受力复杂、在对其校核时若完全采用传统方法，得出的结论过于单一、过于片面的原因，本文利用有限元分析方法对万向节叉件进行建模、静力分析，对其结构进行优化设计。
以便尽可能地缩短该装置的开发周期、降低成本，提高质量、提高产品性能。
本文以总质量为13 t某载货汽车万向节叉为原始参数，按照表1设定万向节叉的材料密度和弹性模量等材料属性，对万向节叉孔、螺栓孔进行局部网格划分。
基于万向联轴器的ansys有限元分析
基于万向联轴器的ANSYS有限元分析摘要: 通过ANSYS,本文对十字万向联轴器叉头进行了建模、划分网格、建立接触对、施加载荷受力等，并以此步骤完成了万向联轴器的有限元分析。
继而提出了改进设计的可行性方案，以避免在其规定的寿命内发生失效的情况。
关键词：万向节；联轴器；ANSYS；有限元1前言实际生产中，万向联轴器接手处会经常出现失效的情况，甚至可能发生断裂。
十字万向联轴器的部分结构如下图1所示。
图1 十字万向联轴器结构图在设计之前，对用有限元ANSYS软件对实体进行建模、结构应力分析等相关实例的参阅是非常有必要的，大量文献的研读便于了解在设计时遇到的相关的命令流。
以所要分析的十字双万向联轴器叉头的结构图为基础，用ANSYS软件对其进行建模。
这将作为有限元分析的关键步骤，直接影响到静力分析结果的可靠性。
根据以往的分析和具体实例，总结出建模方案有二：其一，根据图1所示的结构图，用Cylind（圆柱命令流）实现直接对结构图的实体创建；其二，根据图纸上所的标注尺寸进行找点，即以关键点的顺序将点连接起来而形成一个面，然后此面围绕中轴线进行旋转，生成实体。
经过具体设计，由于其结构中的锥面造型建模复杂度较高且其结构条理不清晰，对结构应力的分析时，会产生影响，使分析有着较大的误差，因而舍弃方案一。
再加上对坐标系的创建和建模条理清晰等因素的考虑，最终确定方案二。
为便于后面的结构应力分析，在建模的过程中的某些细节部位（如：螺栓等）最后分析的结果的影响较小，同时考虑划分单元网格划分时的合理性，所以这里将叉头和接手并为一体。
2 创建单元类型用三维实体SOLID45单元对实体模型进行单元划分，以ET,1,solid45定义命令流的形式。
3定义材料特性及密度用42CrMo4作为接头的使用材料，其特性参数为：屈服极限σs=600MPa，泊松比μ=0.3，弹性模量E=2×1011 Pa，切变模量E=2×109 Pa。
基于ANSYSWorkbench的汽车球笼式万向节有限元分析
第25卷第3期森 林 工 程Vol 125No 132009年5月FORES T E NGINEERINGMay,2009基于ANSYS Workbench 的汽车球笼式万向节有限元分析刘伟东,崔淑华*(东北林业大学,哈尔滨 150040)摘 要:基于有限元方法对轿车中应用广泛的球笼式等速万向节进行接触分析,对万向节在有限元软件ANSYS Workbench 中的材料属性设置、边界条件处理及接触设置等进行阐述;通过对万向节进行有限元接触分析,获得万向节的内外滚道应力接触情况,得出整个万向节的使用寿命和疲劳安全系数。
分析结果表明,万向节最大应力位置出现在位于内外滚道内的钢球上,且钢球与内外滚道接触应力分布也不均匀,为提高万向节结构整体寿命,应该对这些部位进行表面强化处理或选用高强度材料。
在受到变载荷工况下万向节安全系数大部分在5以上,而钢球、星形套和钟形壳安全系数较低。
本文可为研究万向节在疲劳作用下的薄弱部位及万向节设计与改进提供参考依据。
关键词:球笼式万向节;有限元分析;ANSYS;Workbench中图分类号:TH12215 文献标识码:A 文章编号:1001-005X (2009)03-0073-04Finite Element Analysis of Ball -cage Type C onstant Velocity Joint in Car Based on A NSYS Workbench P Liu Weidong,Cui Shuhua (Northeast Forestry University,Harbi n 150040)Abstract :Based on the finite element method,the contact analysis on the bal-l cage type constant velocity joi nt wi dely used in the car was con ducted.The setti ngs of material attri bute,bound ary condi tions processi ng,and the contacting setting of con stan t veloci ty joint used i n the finite ele men t software ANS YS Workbench were expounded.Through the fini te element con tacting an alysis on the constant veloc -ity j oint,the contactin g situation of stress of i nner an d ou ter raceways was acq ui red an d the service life and endurance and safety factor of the whole constant velocity join t were concluded.The analysis resul ts showed that the position where the largest stress existed of cons tan t ve -locity join t located i n stee-l ball in the i nner and ou ter raceways,and the contact stress of s tee-l ball and inner and ou ter raceways was n ot uniform.In order to i mprove the li fe s pan of the whole cons tructi on of constant veloci ty joint,these p arts sh ould be granted surface hardenin g treat men t or chosen hi gher s trength materials.Un der the load full y reversed,the most of safety factors were above 5,bu t the safety factors of stee-l ball,star cover and bell shell were lower.The references data for researchin g the weak parts of constant veloci ty joi nt und er the en -du rance can be provi ded.In addition,the d esi gn and imp rovemen t of constant velocity joint can al so be given i n thi s pap er.Key words :bal-l cage type constant veloci ty joint;finite element analysis;ANSYS;Workbench收稿日期:2008-12-23第一作者简介:刘伟东(1978-),男,黑龙江双鸭山人。
开题报告--汽车万向传动装置设计及有限元分析
（3）计算说明书，进行强度校核分析
（4）用Catia三维建模
（5）用有限元进行分析，得出其固有频率
三、课题进度安排
12月23日～1月19日．毕业实习阶段。
毕业实习，查阅资料，到多个公司实践，撰写实习报告。
1月6日～2月28日．开题阶段。
提出总体设计方案及草图，填写开题报告，前期检查。
万向传动装置主要包括万向节和传动轴，对于传动距离较远的分段式传动轴，为了提高传动轴的刚度，有的还设置有中间支承。万向传动装置在汽车上的应用主要有以下几个方面：
1) 变速器与驱动桥之间。一般汽车的变速器、离合器与发动机三者装合为一体装在车架上，驱动桥通过悬架与车架相连。在负荷变化及汽车在不平路面行驶时引起的跳动，会使驱动桥输入轴与变速器输出轴之间的夹角和距离发生变化。
预期效果开题报告汽车万向传动装置设计及有限元分析1查阅资料分析实验内容及方向深入了解万向传动装置2讨论并设计实验方案进行可行性论证分析确定项目实施方案3计算说明书进行强度校核分析4用catia三维建模5用有限元进行分析得出其固有频率三课题进度安排12月23日1月19日
毕业设计
开题论证报告
专 业机械设计制造及其自动化
传动轴是万向传动装置中的主要传力部件。通常用来连接变速器(或分动器)和驱动桥，在转向驱动桥和断开式驱动桥中，则用来连接差速器和驱动车轮。传动轴有实心轴和空心轴之分。为了减轻传动轴的质量，节省材料，提高轴的强度、刚度，传动轴多为空心轴，一般用厚度为1. 5~3.0mm的薄钢板卷焊而成，超重型货车则直接采用无缝钢管。
2) 变速器与分动器、分动器与驱动桥之间（越野汽车），消除车架变形及制造、装配误差等引起的其轴线同轴度误差对动力传递的影响，须装有万向传动装置。
装载机用万向传动轴有限元分析及结构改进
装载机用万向传动轴有限元分析及结构改进1. 引言1.1 研究背景装载机是工程机械领域常见的设备之一，广泛应用于土方工程、矿山和建筑工地等场合。
装载机用万向传动轴作为重要的传动部件，承担着将发动机的动力传递至车轮的重要功能。
在长时间的工作过程中，万向传动轴往往会受到较大的力学载荷和振动，容易出现断裂、松动等问题，导致装载机的行驶安全性和稳定性受到影响。
针对装载机用万向传动轴存在的问题，有必要对其进行有限元分析，并通过结构改进来提升其性能和可靠性。
本文将对装载机用万向传动轴进行有限元分析，并提出结构改进方案，以期达到提高装载机性能和可靠性的目的。
通过本文的研究，我们希望能够为装载机制造行业提供更加科学、合理的设计和改进方案，为装载机的发展做出贡献。
1.2 研究意义装载机作为重型机械设备，在工程施工、矿山开采等领域扮演着重要角色。
而装载机用万向传动轴作为传动系统的重要组成部分，直接影响着整机的性能和稳定性。
对装载机用万向传动轴进行有限元分析及结构改进具有重要的研究意义。
通过对万向传动轴进行有限元分析，可以深入了解其受力情况、位移变化等关键参数，为优化设计提供科学依据。
通过改进传动轴的结构，可以提高其承载能力和使用寿命，降低故障率，从而提高装载机的工作效率和可靠性。
优化设计还可以降低装载机的维护成本和使用成本，提高整体竞争力。
装载机用万向传动轴的有限元分析及结构改进不仅有助于提升装载机的性能和稳定性，还可以降低装载机的运营成本，对于推动装载机行业的发展具有积极意义。
本研究对于提升装载机制造水平、促进行业发展具有重要的现实意义和深远影响。
2. 正文2.1 万向传动轴的设计原理万向传动轴是一种用于装载机等工程机械中的重要传动装置，其设计原理主要是利用万向节的特殊结构实现传递动力和转角的功能。
万向节由两个十字轴和四个万向轴承组成，可以实现在不同方向上的传动和转动。
在装载机工作过程中，由于不同工况下对转向和传动的要求不同，因此装载机上的万向传动轴往往需要具有较高的可调性和可靠性。
装载机用万向传动轴有限元分析及结构改进
装载机用万向传动轴有限元分析及结构改进【摘要】本文针对装载机用万向传动轴进行有限元分析及结构改进进行了研究。
在介绍了研究背景和研究意义。
在详细讲解了装载机用万向传动轴的工作原理和有限元分析方法。
通过有限元分析，找到了传动轴存在的问题，并提出了结构改进方案。
在结构改进方案探讨部分，对改进后的传动轴进行了性能测试，验证了改进方案的有效性。
在结论部分总结了本文的研究成果，并展望了未来的研究方向。
通过本文的研究，为提高装载机传动轴的性能和可靠性提供了重要参考。
【关键词】装载机、万向传动轴、有限元分析、结构改进、性能测试、研究背景、研究意义、工作原理、方法介绍、方案探讨、结论总结、展望未来研究方向1. 引言1.1 研究背景在装载机的实际工作过程中，万向传动轴往往会受到较大的载荷和振动，容易出现疲劳破坏等问题。
因此对装载机用万向传动轴进行有限元分析，进一步优化其结构，提高其承载能力和使用寿命，具有重要的理论意义和实用价值。
通过对装载机用万向传动轴的有限元分析研究，可以深入了解其受力情况和变形状态，为发现和解决问题提供理论依据。
结合结构改进方案的探讨和性能测试，可以为提高装载机传动系统的整体性能提供有效的技术支持。
对装载机用万向传动轴进行有限元分析及结构改进研究具有重要的现实意义和应用价值。
1.2 研究意义装载机用万向传动轴是装载机的重要组成部分，对于装载机的工作效率和稳定性起着至关重要的作用。
对于传统的装载机用万向传动轴，存在结构设计不够优化导致的功耗大、寿命短等问题，因此对其进行有限元分析并进行结构改进是十分必要的。
通过有限元分析，可以详细地了解装载机用万向传动轴在工作过程中所承受的各种力学效应，为设计优化提供依据。
通过结构改进方案的探讨，可以有效提高装载机用万向传动轴的性能，降低功耗，延长使用寿命，提高装载机的稳定性和工作效率。
本研究的意义在于通过有限元分析和结构改进，提高装载机用万向传动轴的性能，为装载机的稳定性和工作效率提供保障。
某商用车万向传动装置的设计毕业设计论文[管理资料]
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第1章万向传动轴的概述1．1 万向传动轴的介绍实践证明，万向节传动所连接的两轴的位置和所传动的动力大小不同万向节传动将有不同的形式。
同时因为生产和使用条件不一样，往往所选择的结构形式也是不一样的，故我们在进行万向节传动设计时，应根据整车设计和生产部门的具体情况，设计制造出来的万向节传动装置应能满足如下要求：1．保证所连接的两轴相对位置在预计范围内变动时能可靠的传动扭矩。
2．保证所连接的两轴能够均匀的旋转，而且由于两轴之间存在夹角而产生的惯性力矩所引起的载荷应降低到许可范围内。
3．保证传动效率高，寿命长，结构简单，制造维修方便。
1．2 万向传动轴的概述随着汽车工业的不断壮大和发展，人民生活水平的提高，汽车的设计思想也提高了。
汽车上的万向传动装置常由万向节和传动轴组成，主要用来在工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传递动力。
在发动机前置后轮驱动的汽车上，由于工作时悬架变形，驱动桥主减速器输入轴与变速器输出轴间经常运动，普通采用万向节传动。
当驱动桥与变速器的距离不大时，经常采用两个万向节和一个传动轴的结构。
万向节按扭矩方向是否明显的弹性变形，可分为刚性万向节和柔性万向节两类。
刚性万向节又分为不等速万向节，等速万向节和等速万向节。
万向节传动轴用于在不同轴心的两轴间甚至在工作过程中相对位置不断变化的两轴间传递力。
例如，在某些重型汽车上，按总布置要求将离合与变速器、变速器与分动器之间拉开一定距离时，考虑到在它们之间很难轴与轴同心，以及安装基体的车架也可以发生变形，故在这些总成间就应采用万向节传动。
此时常采用普通十字轴万向节，也有采用挠性万向节的，其工作夹角一般不大于3°～5°。
前置发动机后轮驱动的汽车在行驶过程中，由于悬架的不断变形，变速器与驱动桥的相对位置（高度和距离）也在不断变化。
在它们之间需要用可伸缩的万向传动轴联接。
这时当联接的距离较近时，常采用两个十字轴万向节和一根可伸缩的传动轴；当距离较远且传动轴的长度超过1．5m时，则应将传动轴分成两根或三根，用3个或4个万向节，且后面一根传动轴可伸缩，中间传动轴应有支承。
汽车传动轴有限元分析
汽车传动轴有限元分析【摘要】汽车传动轴是汽车重要组成部分之一，在保证传动轴的强度和刚度的同时要尽可能节约材料。
用有限元分析软件ANSYS对汽车传动轴整轴进行了有限元静力分析和模态分析。
ANSYS可以比较完美的分析传动轴的结构和振动模态，根据分析结果可以设计出比较完美的传动轴。
【关键词】传动轴；静力分析；模态分析；ANSYS0.引言在工程领域中应用最广泛的数值模拟方法是有限单元分析法，有限元分析( FEA，Finite Element Analysis)是在力学模型上近似的数值分析方法，它的基本思想可概括为一句话：“先分后合”或“化整为零又积零为整”。
具体地说，就是将连续体或结构划分为许多单元，通过一些节点把有限个单元连成集合体代替原来的连续体或结构，即把连续体转化为离散模型来进行力学分析。
根据分块近似的思想，选择简单的函数近似地表示单元内位移变化规律，利用力学推导建立单元的平衡方程组，再把所有单元的方程组集合成表示整个结构的力学特性的代数方程组，最后引入边界条件求解代数方程组获得数值解。
该软件在机械制造业、航天航空、汽车交通、桥梁等领域的产品设计、科学研究方面得到了广泛应用。
现在国内外用得最广泛的就是运用有限元对汽车传动轴做静力分析和振动模态分析，根据分析结果来确定传动轴的强度和振动是否符合性能要求。
1.整轴设计（1）根据设计的传动轴的尺寸，在ANSYS软件中建立整传动轴的三维实体模型。
（2）定义单元的类型。
传动轴属于三维实体块模型，所有的分析都采用SOLID45号单元(SOUD45号单元不需要定义实常数)。
（3）确定整轴零件材料，一般为45#钢和40Cr。
（4）网格划分生成物理模型。
采用网格划分工具对其进行网格划分。
划分的时候要注意，不同材料的结构划分网格的时候要选择与之对应的单元类型和材料特性。
网格划分完成后要将重合的节点合并为一个节点。
划分网格后的整传动轴的模型，其中总节点个数13290个。
基于有限元分析的万向联轴器十字轴优化设计
基于有限元分析的万向联轴器十字轴优化设计作者：张向阳张显李友荣采用大型通用有限元分析软件ANSYS，在对某热轧厂1700mm轧机十字轴式万向联轴器的十字轴进行有限元分析的基础上，进行十字轴的三维实体优化分析，以满足其强度和刚度的要求.ANSYS 系统含有参数化设计语言(APDL)，它具有参数、数学函数、宏、判断分支及循环等高级语言要素，是一个理想的程序流程控制语言，很适合进行有限元计算和优化分析.有限元法与优化方法是工程分析中最主要的两个数学工具，将两者有机地结合起来，充分发挥有限元法数值计算的准确性及优化方法求极值的高效性，将在工程分析中发挥巨大的威力.1 十字轴的有限元分析计算十字轴式万向联轴器的主动轴及被动轴均通过其上的叉头经轴承向十字轴施加两对力，它们构成一对大小相等、方向相反的力偶(图1).这两对力偶矢量处于主动轴与被动轴所决定的平面内，如不计两轴倾角(很小，可忽略)，则构成两力偶的力均处于十字轴轴线平面内。
1.1 模型的建立由于十字轴的结构及负荷均对称于I-I和II-II两截面(图1)，故可从I-I及II-II两截面切开，以十字轴的1/4作为研究对象(图2).如图1所示，十字轴的各尺寸如下:L=865mm，A=327mm，B= 325mm，D = 242mm，H = 174mm，R=90mm，d=50mm，r=10mm.选用三维实体单位对十字轴进行网格划分，共划分为41 904个单元.有限元模型如图2所示。
1.2 约束边界条件在图2中，计算模型的两个45°方向的截面A、B以及Y=0平面均为十字轴结构及负荷的对称面.计算模型约束条件取为:在A、B两平面上Y=0的各节点X、Y、Z三向约束;在A、B两平面上Y≠0的各节点X、2两向约束，Y向自由.1.3 载荷施加如图3所示，载荷沿十字轴的轴向呈梯形分布;在XY平面内，十字轴外圆柱面的表面分布载荷，在圆弧上按余弦规律分布，且圆弧AB为120°。
中型货车万向节与传动轴毕业设计
绪论
随着汽车行业的渐成熟，特别是近几十年来汽车工业大发展以来，汽车行业对世界经济的发展和人类社会的进步产生了巨大影响。现今生活中，汽车的普及极大的扩大了人们的活动范围也加快的人们的生活节奏。如今，汽车成为了人类生活中不可或缺的一部分。在过去的几十年中，发达国家一辆新车的零售价上涨了100%，而个人平均收入只增加了50%。为确保在2015年广大人民仍旧能够买得起车并且让制造商有利可图，汽车制造商需要将每辆汽车的制造成本降低1500欧元左右。降低成本的措施包括对生产工艺进行简化和标准化，以及生产低成本汽车。现今，汽车的设计的形势要求提高汽车的技术水平，使其承载能力更强，动力性更好，污染更少使用性能更好，更安全，更可靠，更经济舒适。
本文主要进行4x2前置后驱中型货车的万向节与传动轴设计。该类车上万向传动装置安装在变速器与驱动桥之间，且两者之间距离较远的情况下，将传动轴分成主传动轴和中间传动轴两端，并用三个十字轴式万向节相连，且在中间传动轴后端加装上中间支撑。
1
1.1
表1-1主要向传动装置，其作为汽车传动系统中的重要部件，零件的结构方案、材料的选择、所受力的分析是本设计探讨设计的重点。
万向传动装置一般由万向节和轴管及伸缩花键等零部件所组成，如果是轴距较长的车辆，为了使传动轴的临界转速得到提高和避免共振，还需要装有中间支承。万向传动装置在汽车上应用的比较广泛，主要功用是在工作过程中相对位置不断变化的两根轴之间传递转矩和旋转运动。当车型是发动机前置后驱时，万向节传动装置安装在变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间；而前置发动机前轮驱动的汽车省略了传动轴，万向节安装在前桥半轴与车轮之间。在万向传动装置的工作过程中，输出轴绕自身轴的旋转的动力来源是由输入轴绕其轴的旋转提供的。万向节允许被连接的零件之间存在相应的夹角并在一定范围内变化来满足动力传递、适应转向和汽车运行时所产生的上下跳动所造成的角度变化。
车辆毕业设计解放ca1041万向传动装置设计(全套cad图纸)
第 2 章 方案选择..................................................................................................... 3
2.1 解放 CA1041 轻型货车原始数据................................................................... 3 2.2 万向传动轴的结构特点和基本要求............................................................... 3 2.3 万向节总成主要参数及其选择....................................................................... 5 2.4 中间支承的选择............................................................................................... 6 2.5 本章小结.......................................................................................................... 6
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摘要万向传动装置是汽车传动系中的重要总成，它直接与变速器和驱动桥相联系，用来实现对传动系的动力传递。
课题研究对象是后轮驱动广泛应用的十字轴式万向传动装置，主要零件包括传动轴、万向节、支撑装置等，这些关键零部件的设计对整个万向传动装置性能具有很大的影响。
本文主要是对汽车的十字轴式万向传动装置进行设计。
根据车辆使用条件和车辆参数，按照传动系统的设计步骤和要求，主要进行了以下工作：选择相关设计参数主要为：十字轴、万向节、传动轴、中间支承的参数确定，并进行了总成设计主要为：十字轴的设计，万向节的设计、传动轴的设计以及中间支承的设计等。
并通过有限元ANSYS软件对设计万向传动装置进行结构分析，根据分析结果对万向传动装置进行改进优化设计并得出合理的设计方案。
在传动轴的设计中采用有限元技术研究这些关键零部件的静力学特性，对其结构进行优化设计，可以大大缩短万向传动装置总成开发周期、降低开发费用，提高设计质量，保证其设计的精确性。
关键词：万向传动装置；十字轴；万向节；传动轴；有限元分析；优化设计ABSTRACTUniversal transmission is important in automobile transmission assembly, which directly linked to transmission and drive axle, used to achieve the transfer of the power transmission system. Research object is widely used in rear-wheel drive transmission cross shaft universal, the main parts including drive shafts, universal joints, support devices, the design of these key components for the universal transmission has a great influence on the performance .This article mainly is carries on the design to the automobile cross shaft type rotary transmission device. According to vehicles exploitation conditions and vehicles parameter, according to transmission system design procedure and request, Mainly has carried on following work:Mainly has carried on following work choice correlation design variable mainly is: Cross axle, universal joint, drive shaft, middle supporting parameter determination, and has carried on the unit design mainly is: Cross axle design, universal joint design, drive shaft design as well as middle supporting design and so on. And to designs the rotary transmission device through the finite element ANSYS software to carry on the structure analysis, Carries on the improvement design according to the analysis result to the rotary transmission device to obtain the reasonable design proposal. The propeller shaft of the design used in technical research on these crucial component element of statics. in its structural design and optimize can greatly shorten the automobile universal transmission device always into the development cycle and reduce the development costs and improve the quality of design to ensure the accuracy of its design.Key word:U niversal Transmission Device; Cross Axle; Universal Joint; Drive Shaft; Finite Element Analysis; Optimization Design目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1课题研究的目的意义 (1)1.2课题的国内外研究现状 (1)1.3设计的主要内容与技术路线 (2)第2章万向传动装置结构方案确定 (4)2.1设计已知参数 (4)2.2万向传动的运动和受力分析 (4)2.2.1单十字轴万向节传动 (4)2.2.2双十字轴万向节传动 (6)2.2.3多十字轴万向节传动 (7)2.3结构方案的确定 (7)2.3.1万向节与传动轴的结构型式 (7)2.3.2传动轴管、伸缩花键及中间支承结构方案分析 (8)2.3.3万向节类型分析 (10)2.4本章小结 (14)第3章万向传动装置设计 (15)3.1万向节传动的计算载荷 (15)3.1.1按发动机最大转矩和一档传动比来计算 (15)3.1.2按驱动轮打滑来计算 (15)3.2 万向传动轴的计算载荷 (16)3.2.1初选十字轴万向节尺寸 (16)3.2.2十字轴万向节设计与校核 (18)3.3 滚针轴承设计 (19)3.3.1滚针轴承初选尺寸 (19)3.3.2滚针轴承的接触应力 (19)3.4 万向节叉设计和校核 (20)3.5 传动轴的设计计算 (21)3.5.1传动轴的临界转速 (22)3.5.2传动轴长度和内外径确定 (23)3.5.3传动轴的校核 (23)3.6 花键轴的设计计算 (24)3.6.1花键轴初选尺寸 (24)3.6.2花键轴的校核 (25)3.7 中间支承的结构分析和设计 (25)3.8 本章小结 (28)第4章万向传动装置的有限元静力学分析 (29)4.1 基于Pro/ENGINEER软件的三维建模 (29)4.1.1Pro/ENGINEER软件简介 (29)4.1.2利用Pro/E进行三维建模 (30)4.2基于ANSYS的有限元模型生成 (31)4.2.1ANSYS有限元分析软件的简介 (31)4.2.2 Pro/E与ANSYS接口的创建 (33)4.2.3基于ANSYS的有限元模型生成 (35)4.3万向传动装置静载和约束的施加与结果分析 (36)4.3.1十字轴有限元受力分析 (36)4.3.2万向节有限元受力分析 (39)4.3.3中间传动轴有限元受力分析 (44)4.4本章小结 (47)第5章万向传动装置的有限元优化设计 (48)5.1优化设计概述 (48)5.2基于有限元的十字轴优化设计 (49)5.2.1十字轴数学模型建立 (49)5.2.2十字轴优化结果分析 (50)5.3万向节叉的结构优化 (52)5.3.1万向节叉的数学模型建立 (52)5.3.2万向节叉的优化结果分析 (53)5.4传动轴管的优化 (56)5.4.1传动轴管的数学模型建立 (56)5.4.2传动轴管优化结果分析 (56)5.5万向传动装置优化后尺寸的确定 (58)5.6进行整机装配与校核 (58)5.6.1 Pro/E实体建模后的整体装配图 (58)5.6.2干涉检查 (60)5.7本章小结 (61)结论 (62)参考文献 (63)致谢 (64)附录 (65)附录A 外文文献原文 (65)附录B 外文文献中文翻译 (69)第1章绪论1.1 课题研究的目的意义万向传动装置是汽车传动系中的重要总成，它直接与变速器和驱动桥相联系，用来实现对传动系的动力传递。
课题研究对象是后轮驱动广泛应用的十字轴式万向传动装置，主要零件包括传动轴、万向节、支撑装置等，这些关键零部件的设计对整个万向传动装置性能具有很大的影响。
万向节传动应适应所联两轴的夹角及相对位置在一定范围内的不断变化且能可靠而稳定地传递动力，保证所联两轴能等速旋转，且由于万向节夹角而产生的附加载荷、振动及噪声应在允许范围内，在使用车速范围内不应产生共振现象。
此外，万向节传动还要求传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易。
传统的分析方法，一般都是首先通过轴传递的最大转矩，计算出轴的最小直径；然后通过计算作用在轴上的载荷、不同断面上的转矩、轴向力和弯矩，利用解析法或图解法确定轴不同位置的支反力，最后利用传统的计算公式进行强度校核，确定安全系数。
如果安全系数小于许用安全系数，还要进行疲劳强度计算。
此过程计算繁杂，反复性强，而且可靠性差，很可能因为计算误差，造成由于传动轴强度不够而引发的轴裂、轴断事故。
因此，研究一种新的准确、快捷的强度分析方法迫在眉睫。
ANSYS软件作为一种广泛应用CAE软件，应用有限元法对结构进行静力学、动力学、热力学和电磁学等多种分析。
通过ANSYS软件的应用，可以大大缩短轴类零件的设计周期，从而减少设计成本，并有利于多种型号产品的开发。
1.2 课题的国内研究现状万向传动装置最早出现于1352年，在Strasbourg大教堂时钟机构中的万向节传动轴。
1663年Robert Hook万向节诞生，后来被人们叫做虎克万向节，也就是十字轴万向节。
紧接着在1683年研制出的双联式虎克万向节，消除了单个虎克万向节传递的不等速性，并于1901用于汽车转向轮。
在上世纪初，虎克万向节和传动轴，以及后来的等速万向节和传动轴在机械工程和汽车工业的发展中起到了极其重要的作用。
现在，根据在扭转方向上是否有明显的弹性，万向节可分为刚性万向节和挠性万向节。