汽车传动轴的可靠性优化设计.pdf

设计与计算扣旱啊介恺川翻价传泊江苏理工大学汽车学院?镇江??!?#潘公宇高宗英卫修敬摘要运用可靠性优化设计方法建立了传动轴的可靠性分配模型及可靠性优化设计的数学模型并进行了实例计算关镇词传动轴可靠性优化一前言二传动轴的可靠度分配模型传动轴是汽车传动系中传递力矩的关键零件之作为两端连接万向节的传动轴其主要失效形式一其工作性能直接影响汽车是否能正常工作传动轴有轴管折断扭断花键的齿面磨损点蚀等考虑到传的传统设计方法是以材料力学为基础根据轴的强度动轴中任何一种失效都将导致传动轴功能的丧失故计算初定其内外径然后校核临界转速和稳定性这传动轴可看作为是由各种性能组成的串联系统对于种强度计算的特点是将传动轴的应力强度都视作常这一串联系统其可靠度模型可视为量但由于各种因素的影响轴的应力强度是随机变%?%%%?尸%?+#量因而按这种方法设计出的传动轴很难达到最优的式中%一轴刚度的可靠度结果%—轴强度的可靠吐可靠性优化设计是可靠性技术与优化技术相结合%?—花键齿接触疲劳的可靠度的一种新的设计方法它的基本思想是在使结构或零?一花键齿弯曲强度的可靠度部件达到最佳的性能指标时要求不安全元件的工作%?—花键挤压强度的可靠度可靠度不低于某一规定的水平或在保证元件的主要一般传动轴的预定可靠度指标尺为。/0考虑性能条件下使其可靠度达到最大这样的设计方法不到工作中轴管折断扭断造成的危害最大故取%》仅可保证零件的可靠度而巨使零件最优本文运用这!//2%弃。//2同样花键齿根折断所造的危害也一方法对某汽车传动轴进行了设计达到了比较满意较大故取凡异!//?妻!//由于花键齿面即使的结果产生一些磨损也并不影响传动轴正常工作故%#,,4于于剐剐剐丫丫丫三设计时需注意的问题工件上表面者中心不重合则存在定位误差设销孔的最大直径为5十占5而销轴的最小直径为6一76两者配合的最小间隙量为则销孑七与定位销的定位误差为75十769此时两斜孔角度由定位块保证而两斜孔大端中心距误差将达到沙<一占5十拟十?如图=#叮见两斜孑>大端中已距误差与定伯销销孔精度及配合间隙量有关??#在固定装置上销孔中心至工件上表面距离?应满足?二。?<)8Α;是工件厚度犷与销孔中心至定位装置距离犷之和如果工件厚度误差较大贝+?值就很难保证从而使两斜孔中心距<就会发生误差且7月一7。Α;?女图/#所以工件厚度的尺寸精度应满足两斜孔中心距<的精度要求?+#为保证两斜孔的角度口定位块平面与固定装置的平面结合应定位可靠平面度误差值要小一般可取2?Β级??#应提高定位销与销孔的加工精度选择石值较小的Χ4Α或Χ4Δ的配合??#要考虑车床主轴中心高度夹具安装后工件的加工中心应与车床主轴中心重合?0#二>件在固定装置上定位采用面两销的定位方式要考虑固定装置上+件的定位面与Ε而的垂直度要求及与Φ面的平行度要求如图0否则将会影响两斜孔的位置精度木工装夹具应用范围广可用于键斜孔钻斜孔只要稍加改动就可加〔不同角度不同中心距的斜孔特另Η适用于批量少的零件加工而且扩大了车床的加工功能〔编辑乐平#《机械制造》//Β年第期设计与计算断的危险因此有??又!逗覃习一乙?2#图汽车传动轴示意图主动叉?传动轴?2从动叉!/Β这样传动轴的可靠度可大于!/0三传动轴的可靠性优化设计传动轴可靠性优化设计的方法一般来说传动轴设计所涉及的参数有轴管的内一工奖央具的组成及工作原理参量的个数使问题得到简化一般先对传动轴轴管进行可靠性优化设计确定其内外径在此基础上再对花键进行可靠性校核计算本文主要进行前部分工作?传动轴可靠性优化设计的模型可靠性优化设计一般可采用两条途径即以指定性能指标?例重量体积等#为约束使可靠度最大或以可靠度为约束使零件指定指标最优一般来说后一种方法更实用故传轴的可靠性优化设计的数学模型表达为式中一一临界转速,(Κ一传动轴的最高转速占一临界转速安全系数>一传动轴的长度另外有制造工艺可知内外径尺寸必须有一定的差值否则难以制造故有5一6异???Λ#?可靠度约束在目前零件强度的可靠性设计中一般都认为强?艾%#沸队数零件的实际工作情况而且能使可靠度&?劝的计算十分简单否则就需采用数值积分法进行多重积分运算另外即使当强度和应力都是非正态分布时若采用正态假设一般都得到偏于保守的结果由此可得传动轴扭转强度的可靠性约束万一了)+???.?/0‘户??/&‘”多&“一’?忆2??多3?少45???0????式中&住?是零件的可靠度&是要求的可靠度水平2??是考虑其它的约束6??是目标函数?7?设计变量由于决定轴管的主要尺寸为内外径及其长度而一般来说长度在总体布置时已确定故设计变量为8〔9:〕?;?式中9一传动轴轴管外径:一传动轴轴管内径???目标函数现代汽车的设计目标之是保=正其性能的丛础上尽量减低其重量增加单位重量传递的功率重量的减低不仅使得整车性能有所提高而且也