傳動(dòng)軸開(kāi)題報(bào)告

課題名稱：傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)與模態(tài)分析一、課題來(lái)源、課題研究的主要內(nèi)容及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀綜述課題來(lái)源生產(chǎn)實(shí)際課題研究的主要內(nèi)容傳動(dòng)軸是汽車傳動(dòng)系中傳遞動(dòng)力的重要部件，它的作用是與變速箱、驅(qū)動(dòng)橋一起將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力車輪，使汽車產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，一般由高抗扭、抗彎的空心碳鋼鋼管制成。傳動(dòng)軸的工作條件很惡劣，汽車行駛時(shí)，由于懸架變位，變速器與驅(qū)動(dòng)橋的相對(duì)位置不斷變化，使傳動(dòng)軸與變速器間存在相對(duì)軸向位移。汽車在起步、加速和制動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)軸要承受很大的扭矩。因此，傳動(dòng)軸對(duì)整車性能影響極大。傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是選擇傳動(dòng)軸長(zhǎng)度和斷面尺寸。根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)可靠而穩(wěn)定的傳遞動(dòng)力以及經(jīng)濟(jì)性等的要求，對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)，并應(yīng)用ANSYS軟件對(duì)傳動(dòng)軸的振動(dòng)進(jìn)行模態(tài)分析。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀綜述本課題是對(duì)汽車傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)，它是符合車輛制造技術(shù)專業(yè)的一個(gè)課題。通過(guò)對(duì)該課題的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我們綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論，基本知識(shí)，并且提高了我們對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的分析，解決能力。隨著我國(guó)汽車業(yè)的高速發(fā)展，帶動(dòng)我國(guó)汽車傳動(dòng)軸需求持續(xù)大幅增長(zhǎng)。2007年中國(guó)汽車傳動(dòng)軸的需求已經(jīng)突破992萬(wàn)根，產(chǎn)值達(dá)到了45億元。2008年汽車銷量達(dá)到938萬(wàn)輛，而作為汽車零部件的汽車傳動(dòng)軸需求量也接近1900萬(wàn)套，產(chǎn)值達(dá)到54億元。到了2010年我國(guó)汽車傳動(dòng)軸總銷售額已達(dá)87億元。2011年我國(guó)汽車傳動(dòng)軸產(chǎn)量達(dá)到3800萬(wàn)套以上。但同時(shí)，本土高技術(shù)產(chǎn)品汽車零部件企業(yè)面臨采購(gòu)方面的不利境界，難以獲得成長(zhǎng)機(jī)會(huì)。外資由于歷史上傳統(tǒng)的配套關(guān)系，在高技術(shù)含量及高附加值領(lǐng)域，基本移植國(guó)外原有的配套關(guān)系。目前，國(guó)內(nèi)傳動(dòng)軸市場(chǎng)被GKNDriveline等大型外資企業(yè)所控制。GKNDriveline憑借自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)在中國(guó)轎車市場(chǎng)占有50%的汽車傳動(dòng)軸市場(chǎng)份額，2008年在上海投資新工廠，又于09年在中國(guó)武漢開(kāi)設(shè)新傳動(dòng)軸工廠，這是GKN繼上海、重慶、吉林之后在中國(guó)開(kāi)設(shè)的第五家傳動(dòng)軸工廠，全國(guó)布局還在繼續(xù)。而其他企業(yè)尤其是內(nèi)資企業(yè)只能在有限的空間里求得生存。另一方面，迫于競(jìng)爭(zhēng)壓力以及產(chǎn)品升級(jí)的需求，崛起的自主品牌也在不斷加大在高技術(shù)含量產(chǎn)品領(lǐng)域向外資或合資零部件供應(yīng)商的采購(gòu)量。對(duì)于我國(guó)汽車傳動(dòng)軸行業(yè)來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)非等速傳動(dòng)軸企業(yè)技術(shù)水平較高，高端產(chǎn)品供給基本能滿足國(guó)內(nèi)需求；高端等速汽車傳動(dòng)軸技術(shù)水平無(wú)法同國(guó)外品牌抗衡，企業(yè)產(chǎn)能仍將處在較低水平。近年來(lái)，傳動(dòng)軸行業(yè)上游原材料價(jià)格上漲速度較快，下游市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，對(duì)傳動(dòng)軸生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生了較大影響。主要的傳動(dòng)軸生產(chǎn)企業(yè)一方面通過(guò)擴(kuò)大產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，提高原材料的議價(jià)能力；另一方面加大技術(shù)創(chuàng)新力度，研究輕量化生產(chǎn)技術(shù)降低生產(chǎn)成本，實(shí)施產(chǎn)品差異化戰(zhàn)略，緩解上下游行業(yè)帶來(lái)的壓力。目前，我國(guó)汽車傳動(dòng)軸的價(jià)格基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。但如果原材料價(jià)格上漲幅度超過(guò)企業(yè)承受能力，汽車傳動(dòng)軸的價(jià)格將大幅度上漲。由于車輛技術(shù)的進(jìn)步和車輛密度的加大，對(duì)傳動(dòng)軸的性能要求也越來(lái)越高，因此傳動(dòng)軸技術(shù)需要得到飛速的發(fā)展。它作為汽車的重要組成部分，其性能的好壞在很大程度上對(duì)汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性、加速時(shí)間、動(dòng)力性及成本等方面造成影響。此外，在常見(jiàn)的汽車故障中，很多的故障來(lái)自于傳動(dòng)軸。因此，如何研究設(shè)計(jì)出高性能的傳動(dòng)軸，是我們亟需解決的問(wèn)題。萬(wàn)向傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)與其所連接的萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)相關(guān)。常見(jiàn)的傳動(dòng)軸總成主要由傳動(dòng)軸及其兩端焊接的花鍵軸和萬(wàn)向節(jié)叉組成。傳動(dòng)軸中一般由滑動(dòng)叉和花鍵軸組成的滑動(dòng)花鍵，以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)長(zhǎng)度的變化。模態(tài)分析是一項(xiàng)對(duì)描述系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性所用參數(shù)進(jìn)行研究和評(píng)估的技術(shù)，對(duì)所有線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，只要其輸入輸出可以測(cè)量，都可通過(guò)模態(tài)分析進(jìn)行研究。利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行模態(tài)分析，得到其固有頻率及相應(yīng)的振型，與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，研究結(jié)果表明：利用ANSYS軟件的模態(tài)分析求解機(jī)器部件的固有頻率是一種方便快捷的方法，為進(jìn)一步分析機(jī)器部件及整機(jī)的振動(dòng)特性奠定了基礎(chǔ)。特別是在虛擬樣機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，為分析其他機(jī)器部件的振動(dòng)特性提供一種可行且方便快捷的方法。通過(guò)模態(tài)分析了解傳動(dòng)軸的動(dòng)力學(xué)特性，進(jìn)而修改模型，優(yōu)化設(shè)計(jì)。二、本課題擬解決的問(wèn)題在進(jìn)行汽車傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)整車設(shè)計(jì)的要求，綜合考慮生產(chǎn)部門的具體情況來(lái)制定相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案。傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是選擇傳動(dòng)軸長(zhǎng)度和斷面尺寸。在選擇傳動(dòng)軸長(zhǎng)度和斷面尺寸時(shí)，要著重考慮是傳動(dòng)軸有足夠高的臨界轉(zhuǎn)速、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。汽車傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下基本要求：當(dāng)所連接兩軸的相對(duì)位置在預(yù)定的范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)要能可靠而穩(wěn)定地傳遞動(dòng)力。（2） 保證所連接的兩軸盡可能等速旋轉(zhuǎn)，并確保因萬(wàn)向節(jié)夾角存在而引起的振動(dòng)、噪聲及附加載荷在允許范圍以內(nèi)。（3） 盡可能提高傳動(dòng)效率，降低能耗。（4） 零部件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、維修容易，使用壽命長(zhǎng)。應(yīng)用Pro-E軟件，完成圖紙（折合3A0）。用ANSYS軟件對(duì)傳動(dòng)軸的振動(dòng)做模態(tài)分析，并檢驗(yàn)合格性，是否滿足要求。三、解決方案及預(yù)期效果解決方案結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際，依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，利用所學(xué)知識(shí)：（1） 傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速分析；（2） 傳動(dòng)軸軸管、花鍵軸及花鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算；（3） 傳動(dòng)軸總成設(shè)計(jì)分析；（4） 應(yīng)用Pro-E軟件完成傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)和零件圖；（5） 應(yīng)用ANSYS軟件對(duì)傳動(dòng)軸作模態(tài)分析；（6） 編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書。預(yù)期效果（1）產(chǎn)品動(dòng)力性能好；（2）產(chǎn)品在使用中的維護(hù)成本降低，工作穩(wěn)定；（3） 產(chǎn)品的制造工藝好，制造成本降低；（4） 個(gè)人在機(jī)械設(shè)計(jì)方面的能力得到了很好的鍛煉和提高；（5） 達(dá)到學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)要求。四、 課題進(jìn)度安排2月12日?3月10日.畢業(yè)實(shí)習(xí)階段。畢業(yè)實(shí)習(xí)，查閱資料，到多個(gè)公司實(shí)踐，撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告。2月26日?3月10日.開(kāi)題階段。提出總體設(shè)計(jì)方案及草圖，填寫開(kāi)題報(bào)告，前期檢查。3月11日?4月30日.設(shè)計(jì)初稿階段。完成總體設(shè)計(jì)圖、部件圖、零件圖，中期檢查。5月1日?5月17日.設(shè)計(jì)完善工作階段。完善設(shè)計(jì)圖紙，編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書。5月18日?5月19日.畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)答辯。5月20