传动轴优化设计(共5页).docx

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汽车传动轴的可靠性优化设计
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汽车传动轴的可靠性优化设计
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。
关键词：传动轴；可靠性；优化设计
前言
传动轴是汽车传动系中传递力矩的关键零件之一，其工作性能直接影响汽车是否能正常工作。 传动轴的传统设计方法是以材料力学为基础，根据轴的强度计算初定其内、外径!然后校核临界转速和稳定性"。这种强度计算的特点是将传动轴的应力、强度都视作常量"。但由于各种因素的影响，轴的应力、强度是随机变量，因而按这种方法设计出的传动轴很难达到最优的结果。
可靠性优化设计是可靠性技术与优化技术相结合的一种设计方法，它的基本思想是在使结构或零部件达到最佳的性能指标时，要求不安全元件的工作可靠度不低于某一规定的水平；或在保证元件的主要性能条件下，使其可靠度达到最大。 这样的设计方法不仅可保证零件的可靠度，而且使零件最优。 本文运用这一方法对某汽车传动轴进行了设计，达到了比较满意的效果。
一 传动轴的可靠度分配模型
两端连接万向节的传动轴，其主要失效形式有轴管折断、扭断，花键的齿面磨损、点蚀等。 考虑到传动轴中任何一种失效都将
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导致传动轴功能的丧失。故传动轴可看作是由各种性能组成的串联系统。对于这一串联系统，其可靠度模型可视为：

一般传动轴的预定可靠度指标 考虑到工作中轴管折断、
扭断造成的危害最大，故取 ；同样花键齿根折断所造成的危害也较大，故取；由于花键齿面即使产生一些磨损，也并不影响传动轴正常工作，故，.
二 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：轴管的内外径D、d，花键轴的底径D2和外径D1 。为了减少设计参量的个数，使问题得到简化，一般先对传动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。
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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（如重量、体积等）为约束，使可靠度最大；或以可靠度为约束使零指定指标最优。一般来说，后一种方法更实用，故传动轴的可靠性优化设计的数学模型表达为：
设计变量
由于决定轴管的主要尺寸为内外径及其长度