等速万向节驱动轴总成动静态圆周间隙分析与研究

作     者：黄钟灵 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郭常宁

授予年度：2011年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：等速万向节 驱动轴总成 动静态 圆周间隙 

摘      要：等速万向节驱动轴总成是汽车传动装置的重要组成部分,它可以实现输入轴和输出轴存在夹角时的等角速度传动。但由于使用、制造和装配等方面的原因,等速万向节驱动轴总成中的各零件之间存在间隙,而间隙,尤其是圆周间隙又是引起汽车行驶过程中振动和噪声的主要原因之一。目前关于等速万向节总成圆周间隙的研究很少,仅有的几例也是对驱动轴总成的滑移端进行静态的分析,因此研究等速万向节驱动轴总成动静态条件下的圆周间隙是十分必要和有意义的。 本文基于空间解析几何原理,结合等速万向节驱动轴总成及其两端的结构与运动形式,在查阅了大量国内外相关理论文献的基础上,建立了总成及两端静态圆周间隙的空间立体模型,根据模型推导了静态圆周间隙角度值的计算公式,使用Matlab软件研究了圆周间隙角度值随摆角和转角变化的规律,提出了减小总成两端圆周间隙的措施,讨论了等速万向节驱动轴总成圆周间隙与总成装配、加工精度之间的关系,给出了总成现场装配的正确方式。然后基于离心运动理论,首次提出在动态条件下对等速万向节驱动轴总成及两端进行圆周间隙的分析与研究,论证了动态圆周间隙存在的可能性,讨论了动态圆周间隙产生的原因,结合静态条件下的研究建立了总成动态圆周间隙的模型并进行求解。最后,使用上海交通大学研制的圆周间隙测试实验台,对等速万向节驱动轴总成及两端进行了圆周间隙值（角度值）的测试。 本文研究结果表明:静态条件下固定端和滑移端圆周间隙角度值的六次波动是导致汽车行驶过程中振动和噪声的主要原因;适当增大滑移端的制造公差,即减小滑移端的制造精度、难度和成本,能够减小汽车行驶过程中的振动和噪声;由于动态条件下滑移端圆周间隙始终为0,且总成实际圆周间隙角度值及其波动范围与静态时相比均略有减小,因此动态比静态更有利于减小汽车行驶过程中的振动和噪声。这些不仅是对国内外关于等速万向节理论的一次突破,同时也对工厂现场装配质量、管理规范和零件使用质量具有理论指导意义。