传动轴是汽车底盘结构重要零件之一,其主要作用是传递汽车发动机扭矩和转速。由于其自身固有频率低,十字万向节等附加力的存在等,汽车在高速行驶时较容易出现共振现象,不利于成员的舒适性。因此研究传动轴对降低汽车行驶过程中的振动噪音和提高乘员的舒适性具有重要意义。传统的传动轴设计方法因为设计周期长等原因不适用于现在快速生产制造体制,不能满足现代化市场发展要求。现代设计方法具有缩短设计周期、提高精度等优点,能大大提升传动轴企业的竞争能力。本文以某重卡的传动轴总成为研究对象,运用有限元技术和虚拟样机技术分别研究了传动轴的模态影响因素,对传动轴总成的关键部件进行了优化设计。其主要内容如下:1.对单根传动轴进行设计和校核。主要包括计算传动轴的最大转矩并选用传动轴系列、传动轴临界转速的校核、当量夹角的校核和对一些传动轴关键件的强度校核。通过对传动轴的设计校核分析,在满足整车传动输出参数要求的前提下,选择合适的传动轴,在满足性能需求的前提下,实现成本的最优化。2.对传动轴进行振动分析。主要包括建立数模,将数模导入有限元软件建立有限元模型,采用有限元求解器对模型进行传动轴的模态求解。通过对传动轴的建模及模态分析,有效优化传动性能,对传动姿态角进行优化,改善整车振动性能,提升整车舒适性。3.研究单根传动轴对整车的振动影响原因。采用仿真和试验相结合的方法对某卡车振动进行原因分析。分析结果表明是传动轴的一阶模态太低引起的。通过实际故障案例的分析,验证模态分析效果和实车改善情况,将模态分析和实际研发改善进行对比结合,摸索出改善设计的有效方法。4.传动轴设计优化。以传动轴长度和轴管厚度作为设计变量,一阶模态作为约束函数,传动轴质量作为目标函数对传动轴进行优化。通过改善传动姿态角,实现传动效果的改善。5.试验验证。通过对传动轴试验过程的总结形成了传动轴电测规范,同时通过试验结果同模态分析结果的对比,证明了模态分析的有效性,同时结合模态分析建立起了企业对传动轴的模态分析规范。