上海交通大学
硕士学位论文
基于LabVIEW的等速万向节总成性能试验台测控系统的研究
姓名：陆旻
申请学位级别：硕士
专业：机械制造及其自动化
指导教师：郭常宁
20090201
技术中心合作项目。本文主要研究应用虚拟仪器软件LabVIEW构建高水平的等速万向节总成性能试验台测控系统。本文的研究取得初步令人满意的结果，应用该测控系统的试验台已投入使用，效果良好。关键词: 等速万向节总成，试验台，LabVIEW，测控系统，运动控制，数据采集
Study on the Measuring and Controlling System of Automobile Constant Velocity Joint Assembly Performance
Tester Based on LabVIEW
ABSTRACT
As the rapid development of modern measuring and controlling technology and industrial production, the requirement for measuring system and instrument meets a new high. The content and object for testing is getting more and more complicated. As a result, it’s critical to facilitate with a more efficient and accuracy testing system. Thus, the traditional manual testing can’t meet the requirement. As the perfect combination of instrument technique and computer technology, the virtual instrument technique brings the better solution for testing engineers. Considering the relatively lagging situation of domestic testing technique and analyzing the features of performances of constant velocity joint assembly, this thesis adopted LabVIEW, an advanced virtual instrument software, and integrated with recent emerging techniques and achievements to develop a specific testing system to meet the heavy need of research and implementation in testing technique.
The parameters in performances of constant velocity joint assembly are concluded, and classified into several types to find appropriate ways to collect them in terms of their concrete content and features. The experiment environment of constant velocity joint assembly performance testing is designed and demonstrated. Based on existed research, required precision and practical condition, corresponding improvements are made for the first suit of tester.. The hardware structure is given to meet the requirements of constant velocity joint assembly performance testing. Main assemblies’ parameters included but not limited to sensors, motion control card, servo driver and data acquisition card are calculated respectively. LabVIEW is adopted as the software developing platform to design the module. The motion control module and data acquisition module is an emphasis of the whole software. Finally, the application of monitoring and control system realizes the study of constant-velocity joints assembly performance of a pilot. The system has achieved a precise moment
before measurement, smooth movements of the motor speed as well as reducing the structural factors of the universal joints caused by the test error.
This thesis comes from the joint program between SJTU and Zhejiang Wanxiang Group Technology Center. The aim of this thesis is to apply LabVIEW to construct high-level measuring and controlling system of automobile constant velocity joint assembly performance tester. The study of this thesis has basically got a satisfying result, and the completed product has been transferred to the enterprise and won good reputation.
KEY WORDS: constant velocity joint assembly, tester, measuring and controlling system, motion control, data acquisition
学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名：陆旻
日期：2009年 2 月 2 日
学位论文版权使用授权书
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本学位论文属于
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学位论文作者签名：陆旻指导教师签名：郭常宁日期：2009年 2 月 2 日日期：2009年 2 月 2 日
第一章绪论
1.1 现代测控技术
1.1.1 现代测控技术概述
测控技术总体来说可以分为检测技术和控制技术两部分：检测的任务是采取各种方法获得反映客观事物或对象运动属性的各种数据，记录并进行必要的处理；控制的任务则是要采取各种方法支配或约束某一客观事物或对象的运动过程，达到一定的目的。现代测控技术是建立在计算机信息基础上的一门新兴技术，包括计算机自动测量和计算机控制两大部分。它是自动控制、计算机科学与技术、微电子学和通信技术等多种学科、多种技术互相结合，互相渗透，综合发展的新学科领域[1]。
我们将包含对被测对象的特征量进行检出、变换、传输、分析、处理、判
断和显示等不同功能环节所构成的一个总体称为测控系统，严格的讲，它还应包括使被测对象置于预定状态下的试验装置，连接和协调各环节工作的传输手段及控制部分。以上环节加上系统所必需的交、直流稳压电源和必要的输入设备，如开关、按钮、拨盘、键盘等，便组成了一个完整的测控系统[2]。测控系统的组成以信号的流程来划分一般可分为：
（1）信号的摄取——传感器（变送器）；
（2）信号的调理转换——信号放大、滤波、A/D, D/A及其他转换电路等；（3）信号的处理——微处理器、单片机、微机等；
（4）信号的显示及传输——信号的显示有模拟显示、数字显示、屏幕显示、打印机、记录仪、绘图仪等，信号的传输有通过串行、并行口或采用总线及以太网技术的传输方式等[3]。
一般情况下，一个基本的测控系统组成可用图1-1表示。
图1-1 测控系统的组成
Fig.1-1 structure of test system
综上所述，计算机测控系统具有数据采集、处理、监测、控制等方而的功能，它是由检测装置、执行机构与被监测控制的对象共同构成的系统。随着现代科学技术的飞速发展，传统的靠电子仪器对被测对象进行测量再由人工记录、处理的方法以远远不能满足现代社会生产的要求。现代测控技术的发展使得当今的测控系统越来越趋向于自动化，即在人工最少参与的情况下，能自动进行测量、数据处理，并以适当的方式显示或输出测试结果。计算机测控系统不仅简化了测试过程，而且还在很大程度上提高了系统的测试精度和可靠性。
1.1.2 虚拟仪器技术
虚拟仪器（Virtual Instrument，VI）的概念是由美国国家仪器公司（National Instruments，NI）最先提出的。虚拟仪器是基于计算机的功能化硬件模块和计算机软件构成的电子测试仪器。它可代替传统的测量仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等；可集成于自动控制、工业控制系统之中；可自由构建成专有仪器系统。虚拟仪器的核心技术思想就是“软件即是仪器（The software is the instrument）”。该技术把仪器分为计算机、仪器硬件和应用软件三部分。虚拟仪器以通用计算机和配备标准数字接口的测量仪器（包括 GPIB、 RS-232 等传统仪器以及新型的 VXI 模块化仪器）为基础，将仪器硬件连接到各种计算机平台上，直接利用计算机丰富的软硬件资源，将计算机硬件（处理器、存储器、显示器）和测量仪器（频率计、示波器、信号源）等硬件资源与计算机软件资源（包括数据的处理、控制、分析和表达、过程通讯以及图形用户界面）有机的结合起来[4] [5] [6] [7]。虚拟仪器既然是基于微计算机的测试仪器，它必然与微计算机相关技术的进展有密切的关系，操作虚拟仪器就是通过良好的界面环境操作带有虚拟仪器功能设备的通用计算机。同时，虚拟仪器又是测试仪器，它带有浓厚的测试仪器的特征，这些特征是由虚拟仪器的软件界面来体现的。另外，虚拟仪器功能模块的作用也不容忽视，而功能模块的性能在很大程度上依赖计算机总线技术的发展和先进的元器件。虚拟仪器的关键技术及现状可以分如下几个方面讨论：
（1）虚拟仪器的发展依赖计算机技术的进步，计算机特别是微计算机的性能直接影响到虚拟仪器的发展。微处理器、存储器、硬盘、图形显示技术、总线标准及各种软件平台的每一个进步，都令基于计算机的测试仪器向传统的测试仪器提出新的挑战。可以肯定，随着微计算机的发展，虚拟仪器将会逐步取代传统的测试仪器而成为测试仪器的主流。
（2）软件技术是虚拟仪器的重要技术。在通用计算机平台上配置合适的模块化硬件设备后，接下来的大量工作便是软件的编制。从虚拟仪器的组成来看，它的
硬件结构是相对固定的，无非是由数据采集、处理、通信等硬件功能模块组成。但是虚拟仪器的测试功能却是由软件实现的，没有一个优秀的控制分析软件系统，很难想象可以构设一台优秀的虚拟仪器。软件的基础部分是设备驱动软件，而这些标准的仪器驱动软件使得系统的开发与仪器的硬件变化无关。这是虚拟仪器最大的优点之一，有了这一点，仪器的开发和换代时间将大大缩短。
（3）虚拟仪器 I/O 总线的发展及标准化进程对虚拟仪器的结构产生了深刻的影响。测试仪器总线的标准化始于 70年代初期，发展至今，有两个著名的总线标准对虚拟仪器的发展产生了巨大的影响，即 HP 公司的 GPIB（General Purpose Interface Bus，通用接口总线）和五家仪器厂商共同制定的 VXI（VME eXtensions for Instrumentation，VXI），它们分别被接纳为 IEEE-488 和IEEE-1155 标准，目前测试仪器领域处于这两种标准共存的局面，其中 VXI 赢得了众多仪器设备生产厂商的支持，被誉为是“一个真正开放的标准”。
（4）新的高速器件和 ASIC 电路的快速进步，大大增强了虚拟仪器的硬件功能和竞争能力。模块化功能硬件是虚拟仪器的另一个强有力的支持，高速器件的不断推出，使得测试仪器可以更高速和精密地获得客观世界的信息，迅速地填补了基于计算机的测试仪器与传统测试仪器之间的距离。ASIC 电路的密度越来越高，体积越来越小，同时价格又越来越低，使得仪器生产厂商可以在同样甚至更小体积和成本的前提下制造功能更为强大的测试仪器。
（5） DSP、可编程逻辑器件技术和专用数字信号处理芯片的长足进步，使得基于微计算机的虚拟仪器更趋于适用。从 DSP 和可编程逻辑器件的出现起，电子设计中“硬件设计软件化”的设计方法便被越来越多的电子工程师所采用。在测试仪器中大量采用 DSP 和可编程逻辑器件，大大地增强了虚拟仪器的处理速度，降低了测试仪器的生产成本和维护费用，缩短了测试仪器推向市场的时间，把产品的研制风险降到最低。另外，设备的升级也变得容易，毫无疑问将来虚拟仪器的设计将大量采用集成密度更高，速度更快的 DSP 和可编程逻辑器件。
1.1.3 虚拟仪器软件LabVIEW
LabVIEW是Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench（实验室虚拟仪器工程平台）的简称，是由NI公司创立的一个功能强大而又灵活的仪器和分析软件应用开发工具，是虚拟仪器领域中最具有代表性的图形化编程开发平台，是目前国际上首推并应用最广的数据采集和控制开发环境之一，主要应用于仪器控制、数据采集、数据分析、数据显示等领域，并适用于多种不同的操作系统平台。与其他软件比较，LabVIEW具有如下优点[8]：
（1）新颖的程序设计理念。LabVIEW是一种图形化编程语言，用编写的程序
被称为虚拟仪器VI，程序的界面和功能与实际的仪器非常相似。一个VI既可以作为上层独立程序，也可以作为其它程序的子程序。程序分为前面板、框图程序和连接端口，图标和连接端口的功能就像一个图形化参数列表，可以在VI与Sub VI之间传递数据。LabVIEW内置信号采集、测量分析与数据显示功能，比传统开发工具更加高效，提供强大功能的同时还保证了系统的灵活性。
（2）简易快捷的数据采集和控制。无论是用低端插入式数据采集卡测量，还是用成熟的信号调理系统测量，从数据采集到仪器控制，从图像采集到运动控制，LabVIEW都是一个理想的开发环境，并可以提供各种工具以迅速完成数据采集系统的开发。
（3）功能强大的多种分析模块。采集到原始数据通常不是测量与自动化应用的最终结果，LabVIEW内具有400多个分析处理工具，诸如快速傅立叶变换（FFT）与频率分析、信号发生、数学运算、曲线拟合、时频分析等工具。利用这些工具可以对原始数据进行分析处理，从中获取有意义的信息。
（4）形象逼真的数据显示。数据显示部分根据不同功能分成几个不同的方面，如数据显示、报告生成、数据库数据显示与联接等。这些控件和联接方法使仪器更加形象，编程开发更加直观。LabVIEW提供的一组完整的控件和工具可以方便地完成数据显示和控件联接工作。
（5）实用的软件包。为满足不同客户在不同场合的使用需要，NI公司以及第三方公司提供了软件工具箱和支持软件，用于扩展支持LabVIEW。
1.2课题的研究背景
等速万向节总成是汽车发动机和驱动车轮之间的动力传动装置，保证汽车在各种行使条件下所必需的牵引力与车速，使两者能协调变化并有足够的变化范围，并保证汽车左右驱动车轮能适应差速要求。该零件的好坏，直接影响到汽车驾驶的振动、噪声、安全性、平稳性和舒适性等。
等速万向节总成产品要求严格的质量保证，其中的多项性能指标是质量保证的基本要素。等速万向节总成的性能状态是通过摆角、位移、摆动力矩、启动力矩、轴向间隙、圆周间隙、滑动力等参数来衡量的。近年来随着最新的虚拟仪器测试技术、可靠性技术、先进的计算机技术，以及数字信号处理方法和现代控制理论的发展和成熟，形成了等速万向节总成性能测试的计算机辅助测试技术，而传统的仪表加人工的性能测试方法逐步被淘汰。
我国“八五”开始重视轿车的发展，作为关键零部件之一的等速万向节被国家列为重点扶持且优先发展的关键产品之一。但由于起步较晚，与国外相比，无论产品设计还是制造技术都存在一定差距，而现有的测试手段更是与国际标准难
以接轨。到目前为止，在我国由于没有统一的检测等速万向节总成性能的国家标准，因此各制造厂家在生产时多数都是根据需要进行单项或多项指标的检测，所依据的功能指标和内容（包括：测试精度、范围等）不尽相同，且检测方法落后，测试效率和测试自动化程度比较低。生产厂家迫切需要一套现代化的检测装置，以便于企业能随时进行质量检测和控制，建立系统化的质量标准，使产品适应激烈的市场化的竞争，因此在这方面开发和创新是十分有必要和有意义的[9]。
1.3 国内外的研究现状
在60年代，德国的GKN设计制造了检测等速驱动轴万向节的试验机，一次安装可以连续测试，这种测试设备由于设计精巧，至今还在使用。除了移动力通过电传绘图仪输出，其他均用仪表模拟指示人工读出。这台试验台的显著特点是一次装夹可进行多项功能的测试，但是测试必须经过多次手工操作分别完成，而且数据需人工记录，限制了测试效率的进一步提高。自从电子计算机出现后．产品的测试技术得到了飞速的发展。在计算机的控制下，测试参数的设置、数据的采集、处理记录、测试结果输出等繁琐的操作轻而易举地实现自动化，从而大大地提高了测试效率和测试精度，更好地保证了传动的质量，提高产品的市场竞争力，并节约了大量的人力、物力和财力[10]。
从国内万向节检测设备的发展来看，尽管许多元件制造商和科研机构已经研究开发了许多性能良好的试验台，如刘温增的BSW40型汽车万向节摆角摆矩检测仪；杨可森的万向节力矩性能在线检测仪；丁国清的转向管柱万向节微小摆动扭矩测量系统；陈敏贤的汽车等速节传动轴的八功能测试台。但是这些检测设备还存在着诸多的不足之处。这些不足表现在：
（1）它们大都不是针对等速万向节总成全面性能测试的，只是针对等速万向节总成的某一些特性开发的。比如只是检测摆角摆矩或者力矩性能。这样必然造成重复开发，浪费大量的人力物力。
（2）它们很多都是基于VB，VC等传统开发语言和传统的单片机、计算机采集卡，也很少采用成套的虚拟仪器系统，影响了系统的继承性和扩展性，增加了开发周期，影响了系统性能。
（3）这些检测设备大多是实验室中的实验设备，未能考虑使用的环境状况，不能满足实际生产中的大规模检测的需求，检测效率低下。
为了弥补这些不足，采用先进的虚拟仪器软件LabVIEW，综合运用近些年来出现的新技术新成果，专门针对等速万向节总成性能测试特点开发一套基于LabVIEW的测试系统是非常有必要的。而且“基于虚拟仪器系统的研究”也正成为工程应用、科研开发的热点。应用这套系统开发等速万向节总成性能测试系
统在各方面都有着重要的意义。
1.4 课题研究的主要内容
本课题来源于上海交通大学机械与动力工程学院与浙江万向集团技术中心合作项目，具有很强的实用背景。课题的主要研究内容包括：
（1）在遵循国家相关标准的基础上，依照浙江万向集团具体试验情况，对等速万向节总成性能参数进行归纳与总结，并根据测试参数的具体特点，将其划分为不同类别，从而选择适宜的参数获取方式。
（2）对测控系统的主要硬件：传感器、运动控制卡、伺服驱动系统、数据采集卡等主要部件进行选型，在此基础上进行测控系统的硬件设计。
（3）根据实现功能的不同，将测控系统的软件部分主要分为运动控制模块、数据采集模块、数据处理模块、显示及操作模块和数据存储及打印模块，并应用LabVIEW 软件对测控系统软件各模块进行设计。
（4）应用测控系统进行等速万向节总成性能试验，解决试验中的具体问题。
第二章 试验台功能分析
2.1 等速万向节总成概述
2.1.1 等速万向节在汽车上的应用
万向节是汽车上有一个很重要的部件，是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置。等速万向节是输出轴和输入轴以等于1的瞬时角速度比传递运动的万向节。由于受轴向尺寸的限制，要求偏角又比较大，单个的万向节不能使输出轴与轴入轴的瞬时角速度相等，容易造成振动，加剧机件的损坏，产生很大的噪音，所以广泛采用各式各样的等速万向节。在前驱动汽车上，每个半轴用两个等速万向节，靠近变速驱动桥的万向节是半轴内侧万向节，靠近车轴的是半轴外侧万向节。在后驱动汽车上，发动机、离合器与变速器作为一个整体安装在车架上，而驱动桥通过弹性悬挂与车架连接，两者之间有一个距离，需要进行连接。汽车运行中路面不平产生跳动，负荷变化或者两个总成安装的位差等，都会使得变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间的夹角和距离发生变化，因此在后驱动汽车的万向节传动形式都采用双万向节，就是传动轴两端各有一个万向节，其作用是使传动轴两端的夹角相等，保证输出轴与轴入轴的瞬时角速度始终相等[11]。
等速万向节在汽车上的应用如图2-1所示：
图2-1 等速万向节在汽车上的应用
Fig.2-1 Constant-velocity universal joints in automotive applications
2.1.2 等速万向节及其分类
等速万向节按工作性能分为中心固定型和伸缩型等速万向节。前者是只能改变工作角度的等速万向节，后者既能改变工作角度，又能进行轴向的伸缩滑移运动。按结构型式分，在汽车的发展历史上，曾出现过各种各样的等速万向节，经过长年的考核，目前只剩下了球笼式万向节、三球销式万向节、球叉式万向节和双联式万向节等几种等速万向节。目前，在现代汽车中使用最多的主要是球笼式等速万向节和三球销式等速万向节，特别是二者配合在一起组成等速万向节总成广泛地用在汽车传动系中。以下主要介绍这两种等速万向节的结构及特点[12]。
2.1.2.1 球笼式等速万向节
球笼式等速万向节包括BJ型、RF型、DOJ型、VL型万向节。BJ型万向节是滚道在径向截面上为椭圆形，钢球与滚道为四点接触的中心固定型等速万向节。RF型万向节是滚道在径向截面上为圆形，钢球与滚道为二点接触的中心固定型等速万向节。BJ型、RF型万向节如图2-2所示。DOJ型万向节是可轴向移动的球笼式等速万向节，如图2-3所示。VL型万向节是钢球由在内、外套上的直滚道交叉处具有外球面的保持架夹持，内、外套上的直滚道在轴向等角度反向斜置的伸缩型等速万向节，如图2-4所示。
图2-2 BJ型、RF型万向节
Fig.2-2 BJ-type, RF-type universal joints
图2-3 DOJ型万向节
Fig.2-3 DOJ-type universal joints
图2-4 VL型万向节
Fig.2-4 VL-type universal joints
球笼式等速万向节主要由钟形壳、星形套、钢球和保持架（亦称球笼）构成。钟形壳的内径球面与保持架的外径球面组成一个转动定心球面副；保持架的内径球面与星形套的外径球面也组成一个转动定心球面副。两个球面副的球心重合于两轴轴线的交点。钢球一般为六个，相应地，保持架有六个周向腰鼓形槽，以在其轴向方向夹持六个钢球。在钟形壳的内径球面上，周向等分地开有六个环面内槽;在星形套的外径表面上，也周向等分地开有六个窝面外槽。它们分别与六个钢球共扼接触，以传递运动和扭矩。钟形壳一般通过螺栓与驱动轴（或被驱动轴）连接；星形套通过花键与被驱动轴（或驱动轴）相连接。环面的轴线偏离两轴轴线的交点（球面副的球心），钟形壳、星形套环面的轴线偏心量应相等。环面的素线是一段圆弧。环面的母线是不完整的半椭圆曲线。因为在传递扭矩过程中，钢球既和钟形壳相接触又同时和星形套接触，同一个钢球的角速度相等，因此固定端具有同步等速性。球笼式等速万向节具有单节瞬时同步、两轴间角位移大、效率高、安装拆卸方便、能承受重载及冲击载荷等突出优点[13]。
2.1.2.2 三球销式等速万向节
三球销式等速万向节又叫TJ型万向节，如图2-5所示，主要由三柱槽壳、三销架、滚针、球环、内垫圈和外挡圈等组成。三销架上有三个销轴均匀分布在同一平面上，球环通过滚针轴承与三个销轴相连，球环对于销轴能作相对移动。三柱槽壳内侧有沟道按轴线方向排列，三个球环分别嵌入三条沟道中。三球销式等速万向节工作（转动）时，三柱槽壳（主动轴）通过球环带动三销架（传动轴）转动。当车轮转向时，即传动轴相对三柱槽壳做摆动，三销架上三个销轴所在平面随之倾斜，此时球环沿三柱槽壳内侧沟道方向移动的同时，沿滚针（即销轴线）方向滑动，通过这种调整方式使球环面与沟道面相吻合。三球销式等速万向节具有结构简单、体积小、润滑好、散热快、承载能力大和工作可靠等优点，在国内外被广泛地应用于汽车前后驱动轴上特别在采用轻量化设计以及在布置上比较困难的中小排量轿车上应用的更多[13]。
图2-5 TJ型万向节
Fig.2-5 TJ-type universal joints
2.1.3 等速万向节总成性能参数
等速万向节总成是装在差速器或末端减速齿轮与车轮之间，由两套或一套等速万向节、中间轴及其它零件组成的传递运动和扭矩的机械部件。对于前轮驱动的等速万向节总成，常采用BJ/FJ+DOJ、BJ/FJ+TJ、BJ/FJ+VL型万向节组合，对于后轮驱动的等速万向节总成，常采用BJ/FJ+DOJ、BJ/FJ+TJ、VL+VL、TJ+TJ 型等速万向节组合。图2-6所示即BJ+TJ型等速万向节总成。一般情况下采用中心固定型等速万向节+轴+伸缩滑移型等速万向节的组合形成，这样即可解决运动学上的问题，同时也可用来降低噪音、振动和减少滑动阻力[14]。
图2-6 BJ+TJ型等速万向节总成
Fig.2-6 BJ-type +TJ-type Constant-velocity universal joints
不同类型的等速万向节总成的工作原理大致相同，但其性能却有较大的区别。等速万向节总成性能上的参数主要包括：许用工作角度、许用滑移量、轴向间隙、轴向力、圆周间隙、滑动力、摆动力矩、启动力矩、最小静扭破坏强度、扭转疲劳强度、周期循环寿命、密封罩性能等，这些性能参数是等速万向节总成质量达标的重要指标。
2.2 试验台测试参数
由于汽车在各种路面上的行驶速度不同，其运动情形及其复杂，要求等速万
向节总成在规定的角位移和轴向位移范围内能够平稳、精确和可靠地传递运动和转矩。而启动力矩、滑动力、轴向间隙等参数对等速万向节总成的平稳性、精确性和可靠性能产生及其重要的影响。本试验台可完成对等速万向节总成以下性能参数的检测[12]：
许用工作角度：等速万向节能传递动力的最大工作角度，万向节铰接角度超过这一角度时，等速万向节的零件将发生干涉。
许用滑移量：伸缩型等速万向节在许用工作角度下的伸缩滑移行程。
摆动力矩：等速万向节绕摆动中心摆动所需的力矩值。
启动力矩：等速万向节绕转动中心转动所需的力矩值。
轴向间隙：指万向节外套与轴身之间在轴向方向存在的间隙。
圆周间隙：在零摆角的条件下，等速万向节外套相对于中间传动轴在圆周方向存在的间隙。
滑动力：伸缩型等速万向节轴向移动时需要的力。
驱动方式及检测方式包括：
摆角驱动方式：伺服电机驱动减速器，带动摆动台摆动。
启动力矩与主轴回转驱动方式：伺服电机驱动通过同步带轮驱动主轴。
滑移驱动方式：伺服电机驱动丝杠螺母，然后带动滑移端外套前后移动。
间隙驱动方式：由气缸驱动摆杆左右摆动实现最大间隙。
测量与检测方式：由扭矩传感器检测摆动力矩，转速扭矩传感器检测启动力矩，角度位移传感器检测摆角，直线位移传感器控制滑移距离，拉压力传感器检测拉压力。
2.3 试验台的结构设计
2.3.1 原试验台的机械结构
由于检测参数众多，试验台机械结构分成台1和台2两个测试台。最初研发的第一套试验台中，台1如图2-7所示，主要由ⅠVL节驱动部、Ⅱ头架、ⅢVL 节摆动台、Ⅳ尾架、ⅤVR节摆动台、ⅥVR大滑台与驱动部和Ⅶ床身构成。床身部分主要起支撑ⅠVL节驱动部(由步进电机和减速器组成)、ⅢVL节摆动台和ⅥVR节大滑台与驱动部分的作用。其中右端部：步进电机---减速器---扭矩传感器---齿轮付---VL节摆动台构成VL节传动链；变频电机---传动皮带付---扭矩转速传感器---传动皮带付---右侧卡盘构成主轴传动链。ⅢVL节摆动台在床身的左上方，其上有Ⅱ头架，该头架可左右移动，以适应不同尺寸的VL节驱动轴的定位，即保证工件VL节摆动中心与试验台摆动中心重合；ⅥVR节大滑台与驱动
部在床身的右侧，其上有VR节摆动台，调节大滑台的左右位置可使摆动台的摆动中心变化，以保持工件VR节摆动中心与试验台摆动中心重合，即满足驱动轴身长度的变化。当VR节长度不同时，可调节VR节摆动台上Ⅳ尾架的左右位置，以满足VR节定位要求，另外有两个卡盘起夹持万向节等速驱动轴总成的作用。右上步进电机通过皮带付---丝杠螺母---拉压力传感器---尾架构成滑移传动链；大滑台中的步进电机---减速器---扭矩传感器---齿轮付---VR节摆动台，构成VR节传动链。
图2-7 测试台1
Fig.2-7 Test bed 1
台2如图2-8所示，主要由圆周间隙测试端、支架、轴向间隙测试、端床身四部分组成。在圆周间隙测试端，主要有双向(垂直于纸面)作用电磁铁、摆杆、扇形齿条和带角度位移传感器的齿轮构成。支架起夹紧工件作用。测试轴向间隙端主要由头架、滑台和大滑台组成。
图2-8 测试台2
Fig.2-8 Test bed 2
2.3.2 试验台的结构改进
本论文在第一套试验台的基础上，结合测试的精度要求和实际测试的情况，对试验台的机械结构作如下改进：
（1）由于齿轮啮合达不到精度要求，取消了台1的扇形齿轮传动结构，采用电机直接带动摆动台摆动的形式。同时，由于摆动半径增大，需要给摆动台加摆动支撑点。如图2-9所示。
图2-9 改进后结构
Fig.2-9 Improved structure
（2）提高台1大滑台的可滑动距离，使试验台测量范围扩大到目前大部分型号的等速万向节总成。
（3）改进夹具设计，采用特制的弹簧夹头取代三爪卡盘。装夹定位更准确。（4）对台1和台2的手动驱动部分采用电机自动驱动，将人工读百分表改为数据自动记录与处理。
（5）将所有步进电机更换为伺服电机，提高运动控制的精度。同时选用更高精度的传感器。
2.4 试验台测试项目
（1）固定端摆动力矩与摆角测试
a) 给定摆角测试摆矩：
定义：在转动状态下，万向节绕摆动中心摆动(0o~50o)时所需要的力矩。
测试方法：摆动时由角度位移传感器监测摆动角度大小、扭矩传感器检测摆
动力矩值。
b) 给定摆矩测试摆角：
定义：在转动状态下，给定摆动力矩时，万向节所能摆动角度的角度大小。
测试方法：摆动时只要摆动力矩未达到设定值就一直摆动下去；此时由扭矩传感器监测力矩大小，角度传感器测定所摆动的角度值。
（2）固定端启动力矩测试
启动力矩定义：万向节固定端与传动轴身之间的夹角在任意角度位置(0o~8o)条件下，总成转速由零达到60r/min时所需的启动力矩。
测试方法：在任意摆角位置条件下，伺服电机控制总成转速，扭矩转速传感器测试万向节所需要的启动力矩大小。
（3）滑移端摆动力矩与摆角测试
与固定端相同，轴向位移为零，即处于设计图纸标注位置。
（4）滑移曲线的测试
滑移曲线含义：以图纸标注位置为零位，滑移端在不同轴向位移时所能达到的许用工作角度，由此做出的轴向位移与最大摆角关系曲线。
测试方法：伺服电机通过皮带传动付带动丝杠螺母运动，由螺母带动拉压传感器，推动尾架沿轴向方向滑动到某一设定位置(0~80mm)后，摆动台摆动，当摆动台转动到最大摆角位置时，记录此时的摆角大小。最终从位移传感器和角度位移传感器上测得不同轴向位置条件下的摆角值，即可得到不同位移与摆角的关系曲线。
（5）滑移端滑动力测试
滑动力：在滑移端万向节摆角为0~5o范围内，总成分别在转动(60r/min)和静止状态下，滑移端沿摆动台半径方向以1~5mm/s的速度移动（滑移3次）时所需要的平均滑动力。其中万向节滑移端可移动的范围为0~80mm。
（6）固定端和滑移端圆周间隙测试
圆周间隙定义：在零摆角的条件下，固定端或滑移端外套相对于中间传动轴在圆周方向存在的间隙。
测试方法：试验台2中间支撑架将传动轴身部夹紧，然后由夹具夹住固定端（或滑移端）花键部位，通过双作用气缸推动夹具相连的摆杆来回摆动（3~5次），使得固定端（或滑移端）外套相对于中间传动轴在圆周方向产生相对运动，由角度位移传感器测得间隙大小，测量数据中最大的那个值就是圆周间隙。
（7）轴向间隙测试
固定端轴向间隙：指万向节外套与轴身之间在轴向方向存在向间隙。
测试方法：用尾架上夹具将固定端花键处夹住，中间支撑夹住传动轴身部分，启动伺服电机，使可移动尾架沿轴向移动，当达到规定的加力值30kg后，电机
十字轴式万向节传动轴总成校核规范
十字轴式万向节传动轴总成校核规范 1 范围 本标准规定了十字轴式万向节传动轴总成校核规范。 本标准适用于发动机、变速器纵置后轮及四轮驱动传动轴的校核计算。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的.凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 QC/T 523 汽车传动轴总成台架试验方法 QC/T 29082 汽车传动轴总成技术条件 3术语和定义 3.1 传动轴总成：由一根或多根实心轴或空心轴管将二个或多个十字轴式万向节连接起来，用来将变速器的输出扭矩和旋转运动传递给驱动桥的装置。 3.2 传动轴临界转速：传动轴失去稳定性的最低转速。传动轴在该转速下工作易发生共振，造成轴的严重弯曲变形，甚至折断。 3.3 当量夹角：多万向节传动轴的各个万向节输入、输出轴夹角等效转换成单万向节的夹角。 4 校核目的 4.1 传动轴总成满足强度要求，能可靠地传递动力； 4.2 传动轴总成满足整车耐久要求，使用寿命长。 5 校核要求 5.1 校核计算涉及的整车输入参数及需校核参数（见表1）
5.2 传动轴最高工作转速max n ≤0.7k n 5.3 轴管的扭转切应力 c τ≤[c τ]，[c τ]为轴管许用扭转应力，通常取125Mpa 5.4 传动轴花键轴扭转应力满足：h τ≤[τ0]， 其中[τ0] 为花键轴扭转应力，通常为300~350 Mpa 5.5 花键齿侧挤压应力满足：y σ≤[y σ]，许用挤压应力[y σ]＝25～50Mpa 5.6 十字轴轴颈根部的弯曲应力w σ≤][w σ，弯曲应力的许用值][w σ为250~350Mpa 5.7 十字轴轴颈根部的剪切应力τ≤][τ，剪切应力许用值][τ为80~120Mpa 5.8 十字轴滚针轴承的接触应力j σ≤][j σ，接触应力许用值][j σ为3000~3200Mpa 5.9 万向节叉弯曲应力wc σ≤，][wc σ弯曲应力许用值][wc σ为50-80Mpa 5.10 万向节叉扭转应力b τ≤][b τ，扭转应力许用值][b τ为80-160Mpa
球笼式等速万向节是前置前驱动轿车的关键部件之一，其性能和寿命与接 触应力密切相关，万向节疲劳破坏的特征是常在滚道表面造成麻坑、剥落和点 蚀。因此，球笼式等速万向节接触应力的分析与计算对于等速万向节的设计显 得尤为重要[2]。 万向节和传动轴的作用是在不在同一轴线上的轴之间传递运动和转矩。由 于球笼式和三枢轴式等速万向节的结构形式不同，因而它们的转矩传递方式也 不尽相同。对于球笼式万向节，传递扭矩的元件是钟型壳、钢球与星形套；对 于三枢轴式万向节，传递元件是筒形壳、球形套圈、滚针和三轴柱。因此，在 确定滚动体与滚道之间的接触应力时应区别对待。 关于球笼式万向节的接触应力，国内的王良模、卢强等对伯菲尔德等速万 向节采用解析方法，假设接触区处于弹性应力状态，且接触面尺寸比物体接 [13] 触点曲率半径小得多，引用Hertzian 理论求解出接触应力，接触面的最大应力 发生在接触椭圆中心。 由于内滚道接触点的曲率半径小于外滚道接触点的纵向曲率半径，因此内 滚道的接触椭圆比外滚道的接触椭圆小，内滚道的接触应力大于外滚道上的应 力值，从而使内滚道就比外滚道易于磨损，疲劳寿命较短。 当滚动体与轨道间为点接触时，运用经典的Hertzian 理论可以求得滚动体 汽车等速驱动轴的结构强度主要取决于万向节关键零件间的接触强度，对 于球笼式等速万向节来说其分析的重点是钢球与星形套和钟形壳滚道之间的 接触应力，尤其是钢球和星形套滚道之间的接触应力 ②球笼式万向节 球笼式等速万向节（亦称球笼式万向联轴器）如图1-7所示，是一类容许两相交轴间有较大角位移的联轴器，它是目前应用最为广泛的等速万向节。球笼式等速万向节主要由钟形壳、星形套、钢球和保持架（亦称球笼）构成。钟形壳的内径球面与保持架的外径球面组成一个转动定心球面副；保持架的内径球面与星形套的外径球面也组成一个转动定心球面副。两个球面副的球心重合于两轴轴线的交点。钢球一般为六个，相应地，保持架有六个周向腰鼓形槽，以在其轴向方向夹持六个钢球。在钟形壳的内径球面上，周向等分地开有六个环面内槽；在星形套的外径表面上，也周向等分地开有六个窝面外槽。它们分别与六个钢球共轭接触，以传递运动和扭矩。钟形壳一般通过螺栓与驱动轴（或被驱动轴）连接；星形套通过花键与被驱动轴（或驱动轴）相连接。环面的轴线偏离两轴轴线的交点（球面副的球心），钟形壳、星形套环面的轴线偏心量应相等。环面的素线是一段圆弧。环面的母线是不完整的半椭圆曲线。因为在传递扭矩过程中，钢球既和钟形壳相接触又同时和星形套接触，同一个钢球的角速度ω相等，因此ω钟=ω球=ω星，就是说固定端具有同步等速性。这种等速万向节无论转动方向如何，六个钢球全都传递转矩，它可在两轴之间的夹角达35°～37°的情况下工作[3][4][5][6]。 球笼式万向节与十字轴式刚性万向节相比，具有单节瞬时同步、两轴间角位移大、效率高、安装拆卸方便、能承受重载及冲击载荷等突出优点。球笼式等速万向节是轿车关键部件之一，它直接关系到汽车转向驱动性能。但是，球笼式等速万向节因其加工制造精度高、难度大，国产球笼式等速万向节由于回转方向间隙原因会产生很大的噪音和振动，当球笼式等速万向节回转方向间隙过大，内部零件之间发生干涉时，等速万向节会产生冲击、噪音。此外，它
球笼（等速万向节）技术资料本为主要介绍等球笼(以下称等速万向节)，的相关技术参数及分析资料。 第一节等速万向节设计的最新动态与方向等速万向节广泛应用于前置前驱轿车的转向驱动桥中。驱动桥中。靠近车轮侧， 一、靠近车轮侧，即外侧的等速万向节通常采用Birfield(固定型)球笼式万向节，(固定型)球笼式万向节，通常采用允许传动轴(驱动轴)夹角变化。允许传动轴(驱动轴)夹角变化。桑塔纳2000奥迪、奥拓、丰田、2000、桑塔纳2000、奥迪、奥拓、丰田、日产等上海捷迈公司生产的固定型球笼式万向节InnerRaceBallsCageOuterRace圆弧槽滚道型球叉式万向节，圆弧槽滚道型球叉式万向节，也是等速万向但每次只有两个钢球传力，节，但每次只有两个钢球传力，传递转矩能力较小;钢球磨损较快，使钢球与滚道间的预紧较小;钢球磨损较快，力减小，会破坏传动的等速性。力减小，会破坏传动的等速性。不适合高速和连续运转工况，较少采用。连续运转工况，较少采用。 二、靠近差速器侧，即内侧的等速万向节靠近差速器侧，通常采用三叉式(三球销式通常采用三叉式(三球销式，Tripod)或伸缩)型球笼式万向节允许传动轴(驱动轴)万向节，型球笼式万向节，允许传动轴(驱动轴)长度和夹角的变化，夹角的变化，以补偿由于前轮跳动和载荷变化引起的轮距变化。起的轮距变化。三球销式组成：三球销支架、三个滚柱轴承、万向节壳。组成：三球销支架、三个滚柱轴承、万向节壳。壳为主动件，壳为主动件，沿内圆周均匀开有三条平行于轴线的槽;支架的内花键孔与传动轴内端花键配合，线的槽;支架的内花键孔与传动轴内端花键配合，球销垂直于半轴轴线，滚柱轴承可沿球销移动，球销垂直于半轴轴线，滚柱轴承可沿球销移动，还由平行槽带动运动。还由平行槽带动运动。
第一节摩擦离合器的结构型式选择 现代汽车摩擦离合器在设计中应根据车型的类别，使用要求，与发动机的匹配要求，制造条件以及标准化、通用化、系列化要求等，合理地选择离合器总成的结构和有关组件的结构，现分述如下： 1．从动盘数及干、湿式的选择 （1）单片干式摩擦离合器 其结构简单，调整方便，轴向尺寸紧凑，分离彻底，从动件转动惯量小，散热性好，采用轴向有弹性的从动盘时也能接合平顺。因此，广泛用于各级轿车及微、轻、中型客车与货车上，在发动机转矩不大于1000N·m的大型客车和重型货车上也有所推广。当转矩更大时可采用双片离合器。 （2）双片干式摩擦离合器 与单片离合器相比，由于摩擦面增多使传递转矩的能力增大，接合也更平顺、柔和；在传递相同转矩的情况下，其径向尺寸较小，踏板力较小。但轴向尺寸加大且结构复杂；中间压盘的通风散热性差易引起过热而加快摩擦片的磨损甚至烧伤碎裂；分离行程大，调整不当分离也不易彻底；从动件转动惯量大易使换档困难等。仅用于传递的转矩大且径向尺寸受到限制时。 （3）多片湿式离合器 摩擦面更多，接合更加平顺柔和；摩擦片浸在油中工作，表面磨损小。但分离行程大、分离也不易彻底，特别是在冬季油液粘度增大时；轴向尺寸大；从动部分的转动惯量大，故过去未得到推广。近年来，由于多片湿式离合器在技术方面的不断完善，重型车上又有采用，并有不断增加的趋势。因为它采用油泵对摩擦表面强制冷却，使起步时即使长时间打滑也不会过热，起步性能好，据称其使用寿命可较干式高出5～6倍。 2．压紧弹簧的结构型式及布置 离合器压紧弹簧的结构型式有：圆柱螺旋弹簧、矩形断面的圆锥螺旋弹簧和膜片弹簧等。可采用沿圆周布置、中央布置和斜置等布置型式。根据压紧弹簧的型式及布置，离合器分为： （1）周置弹簧离合器 周置弹簧离合器的压紧弹簧是采用圆柱螺旋弹簧并均匀布置在一个圆周上。有的重型汽车将压紧弹簧布置在同心的两个圆周上。周置弹簧离合器的结构简单、制造方便，过去广泛用于各种类型的汽车上。现代由于轿车发动机转速的提高(最高转速高达5000～7000r／min或更高)，在高转速离心力的作用下，周置弹簧易歪斜甚至严重弯曲鼓出而显著降低压紧力；另外，也使弹簧靠到定位座柱上而使接触部位严重磨损甚至出现断裂现象。因此，现代轿车及微、轻、中型客车多改用膜片弹簧离合器。但在中、重型货车上，周置弹簧离合器仍得到广泛采用。 （2）中央弹簧离合器 采用一个矩形断面的圆锥螺旋弹簧或用1~2个圆柱螺旋弹簧做压簧并布置在离合接触，因此压盘由于摩擦而产生的热量不会直接传给弹簧而使其回火失效。压簧的压紧力是经杠杆系统作用于压盘，并按杠杆比放大，因此可用力量较小的弹簧得到足够的压盘压紧力，使操纵较轻便。采用中央圆柱螺旋弹簧时离合器的轴向尺寸较大，
球笼式万向节设计 作者：xxx；指导老师：xxx （xxx大学工学院 2011级车辆工程专业合肥 230036） 下载须知：本文档是独立自主完成的毕业设计，只可用于学习交流，不可用于商业活动。另外，有需要电子档的同学可以加我2353118036，我保留着毕设的全套资料，旨在互相帮助，共同进步，建设社会主义和谐社会。同进步，建设社会主义和谐社会。 摘要：球笼式万向节是上个世纪六七十年代快捷发展出来的一种万向节，它的特点是密封性好、同步性好、紧凑、结构简单、寿命长、承重效果好、效率高、角位移大。它主要应用于起重机、拖拉机、汽车、纺织、医疗等领域。本设计基于对汽车传动系统布局结构的设计，以确定球笼式万向节的结构特性和其他参数。对于球笼式万向节等速性的运动，受力，效率和寿命有了深入的分析。选择了材料分析过程中的重要部分和零件，并采用三维绘图软件PRO-E进行了分析。 关键词：球笼式万向节；结构；设计；分析；选择；寿命校核 1 绪论 球笼式等速万向节是奥地利A.H.Rzeppa于1926年发明的（简称Rzeppa型），后经过多次改进。1958年英国波菲尔（Birfidld）集团哈迪佩塞公司成功滴研制了比较理想的球笼联轴器（称Birfield型：或普通型，简称BJ型）。1963年日本东洋轴承株式会社引进这项新技术，进行了大量生产、销售，并于1965年又试制成功了可作轴向滑动的伸缩型（亦称双效补偿型，简称DOJ型）球笼万向联轴器。目前，球笼式等速万向节已在日、英、美、德、法、意等12个国家进行了专利主城。
Birfield型和Rzeppa型万向节在结构上的最大区别，除没有分度机构外，还在于钢球滚道的几何学与断面形状不一样。Rzeppa型万向节用的是单圆弧的钢球滚道，单圆弧滚到其半径大一个间隙，因此最大接触应力常发生在滚道边缘处。当钢球的载荷很大时，滚道边缘易被挤压坏，从而降低了工作能力。Birfield （BJ型）万向节的钢球滚道横断面的轮廓为椭圆型，骑等角速传动是依靠外套滚到中心A、内套滚到中心B等偏置地位于万向节中心O的两侧实现的。而伸缩型的等速传动则依靠保持架（球笼）外球面中心A与内球面中心B等偏置地位于万向节中心O的两边实现的。 2 结构分析 球笼式万向节是目前应用最为广泛的等速万向节。早期的Rzeppa型球笼式万向节(图1—a)是带分度杆的，球形壳1的内表面和星形套3的球表面上各有沿圆周均匀分布的六条同心的圆弧滚道，在它们之间装有六个传力钢球2，这些钢球由球笼4保持在同一平面内。当万向节两轴之间的夹角变化时，靠比例合适的分度杆6拨动导向盘5，并带动球笼4使六个钢球2处于轴间夹角的平分面上。经验表明，当轴间夹角较小时，分度杆是必要的；当轴间夹角大于11°时，仅靠球形壳和星形套上的子午滚道的交叉也可将钢球定在正确位置。这种等速万向节无论转动方向如何，六个钢球全都传递转矩，它可在两轴之间的夹角达35°～37°的情况下工作。 目前结构较为简单、应用较为广泛的是Birfield型球笼式万向节(图1—b)。它取消了分度杆，球形壳和星形套的滚道做得不同心，令其圆心对称地偏离万向节中心。这样，即使轴间夹角为0°，靠内、外子午滚道的交叉也能将钢球定在正确位置。当轴间夹角为0’时，内、外滚道决定的钢球中心轨迹的夹角稍大于11°，这是能可靠地确定钢球正确位置的最小角度。滚道的横断面为椭圆形，接触点和球心的连线与过球心的径向线成45‘角，椭圆在接触点处的曲率半径选为钢球半径的1．03～1．05倍。当受载时，钢球与滚道的接触点实际上为椭圆形接触区。由于工作时球的每个方向都有机会传递转矩，且由于球和球笼的配合是球形的，因此对这种万向节的润滑应给予足够的重视。润滑剂的使用主要取决于传动的转速和角度。在转速高达1500r／min时，一般使用防锈油脂。若转速和角度都较大时，则使用润滑油。比较好的方法是采用油浴和循环油润滑。另外，万向节的密封装置应保证润滑剂不漏出，根据传动角度的大小采取不同形式的密封装置。这种万向节允许的工作角可达42°。由于传递转矩时六个钢球均同时参加工作，其承载能力和耐冲击能力强，效率高，结构紧凑，安装方便。但是滚道的制造精度高，成本较高。
分类号：U463 单位代码：10452 本科专业职业生涯设计规划人生方向实现人生梦想 汽车万向传动轴设计 姓名 学号 年级 2007级 专业车辆工程 系（院）工学院 指导教师 2011年 4 月 1 日
目录 第一部分 (4) 规划人生方向实现人生梦想 (4) 前言 (4) 1 自我分析 (4) 1.1个性特征分析 (4) 1.1.1 性格特征分析 (5) 1.1.2 兴趣爱好分析 (5) 1.2 个人能力分析 (5) 1.2.1 能力优势 (5) 1.2.2 能力弱势 (5) 1.3 价值观分析 (5) 1.3.1 人生价值观分析 (6) 1.3.2 职业价值观分析 (6) 2 环境分析 (6) 2.1 家庭环境分析 (6) 2.2 学校环境分析 (6) 2.3 社会环境分析 (7) 2.4 临沂环境分析 (7) 3 毕业打算及具体计划 (7) 3.1 做一公务人员 (7) 3.2 考研 (7) 3.3 自主创业 (7)
4 具体各阶段规划 (8) 4.1 2010年—2013年（短期目标） (8) 4.2 2014年—2019年（中期目标） (8) 4.3 2019年—退休 (9) 5 最后总结 (9) 第二部分 (9) 汽车万向传动轴设计 (9) 中文摘要 (9) ABSTRAT (10) 1概论 (11) 2华利微型客车TJ6350汽车原始数据及设计要求 (12) 3 万向传动轴的结构特点及基本要求 (13) 4 万向传动轴结构方案的分析 (15) 4.1 基本组成的选择 (15) 4.2 万向传动轴的计算载荷 (17) 5 万向传动的运动和受力分析 (18) 5.1 单十字万向节传动 (19) 5.1.1运动分析 (19) 5.1.2 附加弯曲力偶矩的分析 (20) 5.2 双十字轴万向节传动 (21) 6 万向传动轴的选择 (23) 6.1 传动轴管的选择 (23) 6.2 伸缩花键的选择 (23)
等速万向节总成的设计方法 李 科1,何志兵1,沈 海2 (1.襄阳汽车轴承有限公司,湖北 襄樊 441022;2.浙江万向集团机械公司,浙江 杭州 311215) 摘要:从使用性能上可将等速万向节总成分为驱动半轴总成和传动轴总成两大类。分析了各种等速万向节的结构及性能特点,介绍了驱动半轴和传动轴的设计选型原则。关键词:等速万向节;结构;性能;选型;振动 中图分类号:TH133.4;TH122 文献标识码:B 文章编号:1000-3762(2006)09-0037-03 等速万向节总成是轿车动力系中的一个组件。一辆四驱车共由6根等速万向节总成组成,其中2根为前驱半轴总成,2根为后驱半轴总成。它们连接在车轮与差速器上,把差速器的转矩传递给车轮,故称为驱动轴;由于车轮分左、右两个轮,因此需成对安装,又称为驱动半轴总成,其特点是传递转矩大而转速低;另外2根传递发动机转矩,其特点是传递转矩小而转速高,称之为传动轴,前传动轴连接在分动器和前差速器上,后传动轴连接在分动器和后差速器上。从使用性能上把等速万向节总成分成驱动半轴总成和传动轴总成两大类,下面分析每种类型的特点。 1 驱动半轴的种类及特点 驱动半轴总成分为前驱和后驱两大类,由于使用性能不同,结构也有所不同。1.1 前驱半轴种类及特点 前驱半轴总成由中心固定型等速万向节、轴、伸缩型等速万向节以及附件组成。由于现代轿车 流行前置前驱排列方式,因此前驱半轴总成具有传递转矩和转向两种功能,中心固定型等速万向节能够形成很大轴间角以满足轿车转向要求,伸缩型等速万向节(具有轴向运动和形成轴间角两种功能的等速万向节)通过轴向滑移改变驱动半轴长度来满足轿车底盘和轮胎在垂直方向上的位置变化。 1.1.1 中心固定型等速万向节(B J 型) 中心固定型等速万向节是由星形套、外套、保持架和钢球组成,见图1。由于外套内球面和保 持架外球面以及保持架内球面和星形套外球面这 收稿日期:2006-01-20;修回日期:2006-07-10 两个球面运动副共同控制使等速万向节没有轴向 运动,因此称为中心固定型等速万向节,产品极限轴间角大约为45°,此类产品未来发展趋势是减轻重量和减小体积,具有高效性,把轮毂轴承和球笼等速万向节设计为一体结构。 图1 中心固定型等速万向节 1.1.2 伸缩型等速万向节 伸缩型等速万向节按结构分为:可轴向移动 的球笼等速万向节(DO J 型)、交叉滚道球笼等速万向节(LJ 型)及三球销式万向节(T J 型)。可轴向移动的球笼等速万向节见图2,是由星形套、外套、保持架和钢球组成,星形套、外套沟道按轴线方向排列,由保持架控制钢球运动。保持架内、外球面中心相对窗口中心呈对称分布,以此来实现轴间角的运动,此类产品具有滑移阻力 图2 可轴向移动的球笼等速万向节 ISS N 1000-3762C N41-1148/TH 轴承 Bearing 2006年9期2006,N o.9 37-39
毕业设计说明书 伸缩型球笼式等速万向节设计 系 (院): 机械工程系 专业：机械制造与自动化班级: 08112 学号：22 姓名:0.0 指导教师：0.0 成都工业学院 2010年5月25日
摘要 伸缩型球笼式等速万向节是汽车的关键部件之一，它直接影响车辆的转向驱动性能。 本设计根据在汽车传动系统的结构的布置，确定球笼式等速万向节的结构特点与参数等。对球笼式等速万向节的等速性、运动规律、受力情况、效率和寿命进行了深入分析。 对重要零件进行了材料的选择和工艺性分析。并且运用三维制图软件Pro-e和二维制图软件caxa，进行了辅助分析。 关键词等速万向节汽车设计分析效率使用寿命软件
ABSTRACT Telescopic type of ball cage patterned constant speed universal joint is one of the key components of cars, which directly affect vehicles to drive performance. This design according to the structure in auto transmission system, to determine the layout of ball cage patterned constant speed universal joint structure characteristics and parameters etc. Of ball cage patterned constant speed universal joint of constant sex, motion, stress, efficiency and analyzes the service life. An important part of the analysis of the choice of materials and workmanship. And to use 3d drawing software Pro - e and 2d graphics software caxa, the auxiliary analysis. Keywords: rzeppa constant velocity joins; Car; Design; Analysis; Efficiency; Service life; software.
《轴承）２０００．№．５轿车等速万向节驱动轴总成的设计分析瓦房店轴承集团公司（辽宁瓦房店１１６３００）石宝枢杨洪香 轿车等速万向节驱动轴总成的结构设计是一个很复杂的设计程序，是根据车型和整车的布置需要进行的方案及结构类型选择。一旦方案确定后，再根据整车及悬架等有关结构参数确定其结构尺寸，然后根据悬挂运动学原理确定驱动轴及万向节的长度尺寸及内、外节的转角和伸缩行程，还要进行内部结构、尺寸和强度等的设计计算。而如何进行上述过程，本文将做如下分析。１等速万向节结构类型的选择 １．１轿车前转向驱动桥的结构特征 如图１所示，当发动机的动力传到前桥中央传动和差速器后，平均分配给两侧半轴，然后再经等速万向节和前轮毂带动前轮，进而完成驱动和转向的功能。 １．２等速万向节结构类型的选择 ６ １一固定端万向节；２一驱动半轴；３一差速器；４一滑穆端万向节；５一驱动半轴；６一驱动轮；７一固定端万向节；８一精移端万向节 围１轿车前转向驱动桥结构图 如图２所示，当轿车在不平路面上行驶而轮 受到冲击时．就可以借助可轴向伸缩的万向节来 吸收冲击能量，从而缓和传到机体上的冲击，以保 证两前轮始终同时着路，具有一定的缓冲作用。 一般前桥内侧的可轴向伸缩的万向节有交叉滚道 式、三柱轴式和双偏置式等几种万向节，极限转角 可达甜，伸缩量可达±２０ＩＥａＴＩ。 如图３所示，由于前桥还要担负转向的任务，转向时，前轮要绕着转向节转动一个角度，在这种情况下，外侧的前轮由等速万向节可以保证前桥的半轴和差速器之间等角速传递动力。这时，一般选用最常见的球笼式万向节，其极限转角可达４驴。 １．３球笼式万向节与轮敏的联结 球笼式万向节与轮毂联结的典型结构如图４所示，球笼式万向节钟形壳的外花键轴部分与前轮毂内花键配合，轴端通过锁紧螺母和垫圈锁紧。 最大倾斜角２０‘ 图２轿车在不平路面时马匠动轴的倾斜 钟形壳和轮毂均有密封圈，由于轮毂同时承受径向和轴向载荷，一般常用一对圆锥滚子轴承或者双列角接触球轴承，其外径与转向节内径过渡配合，轮毂法兰盘与驱动轮辐板通过螺栓联结，这样钟形壳、轮毂和驱动轮成为一体，进而完成驱动和转向的功能。 万方数据
. 汽车球笼式等速万向节及其总成评论3等速驱动轴 2008-07-27 09:20 阅读216 小中字号：大一，概况球笼式等速万向节是利用若干钢球分别置于与两轴联接的外星轮槽，以实现两轴转速同步的万向联轴器。其结构主要由外壳（俗称钟形壳或外轮），传力钢球，星形轮（俗称星形套或轮）和球笼保持架等四部份组成。．分类1 等速万向节按工作性能分为固定型和伸缩型。等速万向节按在汽车中安装型式和形状分为末端封闭型，轴套型，法兰型，轮盘型。等速万向节传动轴总成分为前轮驱动和后轮驱动两种。 2．结构型式 1a）分：中心固定型等速万向节（见图型GE）--球道与钢球的接触形状呈球底面接触；及型（图）--球道与钢球的接触形状呈90 度四点接触；RF1c型（图BJ1b ）。（图2 ）。型（图6）和三球销；及4）--VL型（图5GI型（图钢球；）型（图伸缩型等速万向节分：DOJ3--TJ 3．安装部分的形式和形状 10987末端封密型（图），轴套型（图），法兰型（图），轮盘型（）。. . ．等速万向节转动轴总成结构分：4 前轮驱动总成型的组合型RF+TJBJ型+TJ型或型+VL型或RF型+VL型的组合（图12）；）；型BJ+DOJ型或RF型+DOJ型的组合（图11BJ 13）。（图后轮驱动总成型TJ型的组合（图+VL17）；+TJ 的组合（图16）；VL型型型的组合（图BJ型+DOJ型或RF型+DOJ15）；BJ型+TJ型或RF ）。+TJ型的组合（图18 标准。5．技术要求，性能要求，外观质量要求，出厂检验和型式检验，标志、包装等要求按JB/T 10189-2000 型球笼万向节的制造二, BJ(RF),型球笼万向节（俗称外球笼）主要由外轮（钟形壳），星形轮（轮），保持架，钢球四个零件组成。其中所用钢球BJ(RF) 外轮、轮、保持架坯料一般属外购件，车、铣、搓、磨等为自主加工。）型球笼式等速万向节的过程中，决定品质优劣的主要关键：一是必须严格控制外轮和轮三对球道两钢球距离RFBJ（在加工的公差要求；二是必须严格控制外轮六条球道和轮六条球道六等分的公差要求；三是必须严格控制外轮球面中心高与球道中心高和轮外球面中心高和球道中心高两者偏心距的公差要求；四是严格控制外轮球面和六条球道的同轴度，轮外球面和六条球道的同轴度公差要求；五是必须符合原车型对外轮螺栓、外花键及其总长度的装配要求和轮花键与芯轴的配合要求。上述一、二、三、四点是为了保证球笼万向节组装后旋转灵活，无松动，无异常声响；五是为了保证与整车的装配。以下分别对外轮，轮，保持架的生产流程、加工过程中的质量监控以及必需注意的事项逐一于以阐述。 (坯料)→粗车→精车→铣球道→花键螺杆→热处理→磨外圆→磨球道→磨球外轮加工流程:锻件锻坯：㈠外表有无缺料、裂痕、夹灰等不良现象。编写验收报告备,对外购坯料在入库前须进行抽检 ,检查重点：型号规格是否符合案。粗车：㈡ )夹坯料小端柄部，粗)三爪(或弹簧夹具等, C618①车床(或其他普通车床仪表车床端口、外倒角。2/3以上即可）,
QC/T 647-2000（2000-07-07发布，2001-01-01实施） 前言 本标准是根据全国汽车标准化技术委员会汽车行业标准修订计划制定的。 本标准由国家机械工业局提出。 本标准由全国汽车标准化技术委员会归口。 本标准由汽车研究所负责起草。 本标准主要起草人：旌扬、宏、夏小俊、游城、自标。 本标准由全国汽车标准化技术委员会负责解释。 中华人民国汽车行业标准 汽车转向万向节总成性能要求及试验方 法QC/T 647-2000 1 围 本标准规定了汽车转向万向节总成性能要求及试验方法。 本标准适用于汽车转向万向节总成。 2 定义 本标准采用下列定义。 2.1 最大工作角 转动万向节时，两万向节叉不产生相互干涉，万向节能够传递转向转矩的最大摆角。 2.2 摆动力矩 固定万向节叉中的一个而另一个万向节叉绕十字轴摆动时的摆动力矩值。 2.3 转动方向间隙 在转动方向上万向节的间隙。
2.4 万向节十字轴轴向间隙 万向节十字轴的端面和轴承或调整垫圈之间的间隙。 2.5 万向节与轴的拔拉力 在装配状态下，当在夹紧固定式万向节叉和轴之间轴向拔拉时，滑动时的负荷。 2.6 轴承的压出力 用铆接的方法将轴承固定在万向节叉轴承孔，以防止轴承从万向节叉轴承孔中滑出，铆接后轴承压出所需的力。 3 试验项目 3.1 最大工作角试验 3.2 摆动力矩试验 3.3 转动方向间隙试验 3.4 十字轴轴向间隙试验 3.5 万向节与轴的拔拉力试验 3.6 轴承的压出力试验 4 试验样品 试验样品应按照规定程序批准的图样和技术文件制造，其材料、尺寸、热处理及装配状态应符合图样和技术文件规定。每项试验样品数量不少于3件。 5 性能要求 5.1 最大工作角试验 最大工作角应符合设计要求。 5.2 摆动力矩试验 除非另有规定、摆动力矩最大为0.39Nm。 5.3 转动方向间隙试验 除非另有规定，转动方向间隙应不大于15＇。
汽车设计 （基于UG的十字轴万向节设计） 学院：交通运输与物流学院专业：交通运输 班级： 12级交通运输*班 姓名： 学号： 2012*** 指导教师：李恩颖 2015 年 6 月
目录 一、背景介绍┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1 二、基本理论┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3 1、万向节传动的基本理论┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3 （1）十字轴式万向节工作原理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 3 （2）十字轴式万向节传动的不等速特性┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 5 （3）十字轴式万向节传动的等速条件┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 6 2、十字轴万向传动轴的设计与计算┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7 （1）传动载荷计算┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 7 （2）十字轴万向节设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 10 （3）设计结论┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 11 三、基于UG的十字轴设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄13 四、结论┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄26
一、背景介绍 万向节即万向接头，英文名称universal joint，是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置，它是汽车驱动系统的万向传动装置的“关节”部件。万向节与传动轴组合，称为万向节传动装置。在前置发动机后轮驱动的车辆上，万向节传动装置安装在变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间；而前置发动机前轮驱动的车辆省略了传动轴，万向节安装在既负责驱动又负责转向的前桥半轴与车轮之间。 万向节的结构和作用有点像人体四肢上的关节，它允许被连接的零件之间的夹角在一定范围内变化。为满足动力传递、适应转向和汽车运行时所产生的上下跳动所造成的角度变化，前驱动汽车的驱动桥，半轴与轮轴之间常用万向节相连。但由于受轴向尺寸的限制，要求偏角又比较大，单个的万向节不能使输出轴与轴入轴的瞬时角速度相等，容易造成振动，加剧部件的损坏，并产生很大的噪音，所以广泛采用各式各样的等速万向节。在前驱动汽车上，每个半轴用两个等速万向节，靠近变速驱动桥的万向节是半轴内侧万向节，靠近车轴的是半轴外侧万向节。在后驱动汽车上，发动机、离合器与变速器作为一个整体安装在车架上，而驱动桥通过弹性悬挂与车架连接，两者之间有一个距离，需要进行连接。汽车运行中路面不平产生跳动，负荷变化或者两个总成安装的位差等，都会使得变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间的夹角和距离发生变化，因此在后驱动汽车的万向节传动形式都采用双万向节，就是传动轴两端各有一个万向节，其作
等速万向节简介 对于FF （发动机前置、前驱）及4WD（四轮驱动）型汽车来讲。其前轮必须具有转向和驱动两种功能，既要求车轮能在一定的转角范围内任意偏转某一角度，又要求半轴在车轮偏转过程中以相同的角速度不断地把动力从主减速器传到车轮。在这样两个轴线不重合，且位置还经常变化的两轴间传递动力的机构就是等速万向节。转向驱动桥半轴不能制成整体而要分段，在车轮和半轴间用等速万向节将两者联接起来。即使采用后轮驱动，使用独立悬挂，车轮和半轴轴线不重合，也需等速万向节传动。 1.等速万向节早期的发展历史 球式等速万向节的创造性发展可以追溯到1908年美国人William Whitney 的著作。其提出利用钢球和球形窝来代替轮齿传动，后来弧形滚道原理引导了整体式万向节的飞跃发展。 1923年，Carl Weiss在继承William Whitney思想的基础上，克服了“钢球的位置在同轴轨道上不确定”的缺点，开发了球叉式等速万向节，但是其带有自身的缺点：万向节的铰接角大约只有30°。 1927年，福特工程师Alfred Rzeppa为钢球导向采用了辅助控制装置，通过带有分度杆控制的球笼为钢球导向，这即是球笼式等速万向节。1933年，Bernard Stuber对球笼式等速万向节进行改进，使得内外滚道球心轨迹发生交叉，随后问世的Rzeppa万向节的铰接角达到45° 2.等速万向节的基本类型及特点 等速万向节的工作原理基本上有两类：一类是根据双十字万向节可以达到等速的原理，将中间传动轴尽量缩短而形成复式万向节；另一类是万向节在工作时，使所有传力点永远位于两轴交角的平分面上而使两轴角速度相等，根据此原理设计的万向节有球叉式和球笼式万向节。 等速万向节基本类型： 等速万向节按工作时运动情况可分为固定型等速万向节和可伸缩型等速万向节中心固定型分为BJ、RF和GE三种结构类型，其允许的两轴间相对转角较大，可达30°~50°，但主、从动轴间没有轴向移动；
汽车球笼式等速万向节及其总成
汽车球笼式等速万向节及其总成 等速驱动轴2008-07-27 09:20 阅读216 评论3 字号：大中小 一，概况 球笼式等速万向节是利用若干钢球分别置于与两轴联接的内外星轮槽内，以实现两轴转速同步的万向联轴器。其结构主要由外壳（俗称钟形壳或外轮），传力钢球，星形轮（俗称星形套或内轮）和球笼保持架等四部份组成。 1 .分类 等速万向节按工作性能分为固定型和伸缩型。 等速万向节按在汽车中安装型式和形状分为末端封闭型，轴套型，法兰型，轮盘型。 等速万向节传动轴总成分为前轮驱动和后轮驱动两种。 2?结构型式 中心固定型等速万向节（见图1a）分： BJ型（图1b ）--球道与钢球的接触形状呈90度四点接触；RF型（图1c）--球道与钢球的接触形状呈球底面接触；及型（图2）。 伸缩型等速万向节分：DOJ型（图3）--钢球；TJ型（图4）--三球销；及VL型（图5）和GI型（图6）3?安装部分的形式和形状末端封密型（图7），轴套型（图8），法兰型（图9），轮盘型（10）GE
4.等速万向节转动轴总成结构分： 前轮驱动总成 BJ型+DOJ型或RF型+DOJ型的组合（图11 ）; BJ型+VL型或RF型+VL型的组合（图12）; BJ型+TJ型或RF型+T J型的组合（图13 ）。 后轮驱动总成 BJ型+DOJ型或RF型+DOJ型的组合（图15）；BJ型+TJ型或RF型+TJ的组合（图16）；VL型+VL型的组合（图17）；TJ型+TJ型的组合（图18 ）。 5?技术要求，性能要求，外观质量要求，出厂检验和型式检验，标志、包装等要求按JB/T 10189-2000标准。 二，BJ（RF）型球笼万向节的制造 BJ（RF）型球笼万向节（俗称外球笼）主要由外轮（钟形壳），星形轮（内轮），保持架，钢球四个零件组成。其中所用钢球,外轮、内轮、保持架坯料一般属外购件，车、铣、搓、磨等为自主加工。 在加工BJ （RF）型球笼式等速万向节的过程中，决定品质优劣的主要关键：一是必须严格控制外轮和内轮三对球道两钢球距离的公差要求；二是必须严格控制外轮六条球道和内轮六条球道六等分的公差要求；三是必须严格控制外轮内球面中心高与球道中心高和内轮外球面中心高和球道中心高两者偏心距的公差要求；四是严格控制外轮内球面和六条球道的同轴度，内轮外球面和六条球道的同轴度公差要求；五是必须符合原车型对外轮螺栓、外花键及其总长度的装配要求和内轮内花键与芯轴的配合要求。 上述一、二、三、四点是为了保证球笼万向节组装后旋转灵活，无松动，无异常声响；五是为了保证与整车的装配。 以下分别对外轮，内轮，保持架的生产流程、加工过程中的质量监控以及必需注意的事项逐一于以阐述。 外轮加工流程：锻件（坯料）T粗车T精车T铣球道T花键螺杆T热处理T磨外圆T磨球道T磨内球 ㈠锻坯： 对外购坯料在入库前须进行抽检，检查重点：型号规格是否符合，外表有无缺料、裂痕、夹灰等不良现象。编写验收报告备案。 ㈡粗车： ①C618车床（或其他普通车床，仪表车床）三爪（或弹簧夹具等）夹坯料小端柄部，粗 车大端面，保证外轮内孔深度，粗车大端外圆（车出外圆2/3以上即可），端口内、外倒角。 ②C618车床三爪（或气动夹具等）夹外轮大端外圆，车小端柄部端面，保证外轮总 长度和端面粗糙度▽ 3.2 ;钻中心孔，保证每批次孔径一致。 ③CK400数控车床三爪（或气动夹具等）夹外轮大端外圆，以基准面定位，粗车内
第一章万向传动轴的结构特点及基本要求 万向传动轴一般是由万向节、传动轴和中间支承组成。主要用于在工作过程中相对位置不节组成。伸缩套能自动调节变速器与驱动桥之间距离的变化。万向节是保证变速器输出轴与驱动桥输入轴两轴线夹角的变化，并实现两轴的等角速传动。 传动轴总成主要由传动轴及其两端焊接的花键轴和万向节叉组成。传动轴中一般设有由滑动叉和花键轴组成的滑动花键，以实现传动长度的变化。传动轴的长度和夹角及它们的变化范围由汽车总布置设计决定。设计时应保证在传动轴长度处在最大值时，花键套与轴有足够的配合长度；而在长度处在最小时不顶死。传动轴夹角的大小直接影响到万向节十字轴和滚针轴承的寿命、万向传动的效率和十字轴旋转的不均匀性。在长度一定时，传动轴断面尺寸的选择应保证传动轴有足够的强度和足够高的临界转速。 图 1-1 变速器与驱动桥之间的万向传动装置 基本要求： 1.保证所连接的两根轴相对位置在预计范围内变动时，能可靠地传递动力。 2.保证所连接两轴尽可能等速运转。
3.由于万向节夹角而产生的附加载荷、振动和噪声应在允许范围内。 4.传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等 第二章 万向传动轴的应用 在现代汽车的总体布置中，发动机、离合器和变速箱连成一体固装在车架上，而驱动桥则通过弹性悬架与车架连接。由此可见，变速器输出轴轴线与驱动桥的输入轴轴线不在同一平面上。当汽车行驶时，车轮的跳动会造成驱动桥与变速器的相对位置(距离、夹角)不断变化，故变速器的输出轴与驱动桥的输入轴不可能刚性连接，必须安装有万向传动装置。 图2-1 万向传动装置在汽车传动系统中的应用与布置 万向传动轴在汽车上的应用比较广泛。发动机前置后轮或全轮驱动汽车行驶时，由于悬架不断变形，变速器或分动器的输出轴与驱动器输入轴轴线之间的相对位置经常变化，因普遍采用可伸缩的十字轴万向传动轴；某些汽车根据总布置要求需将离合器与变速器、变速器与分动器之间拉开一段距离，考虑到它们之间很难保证轴与轴同心及车架的变形，所以常采用十字轴万向 传动轴或挠性万向传动轴；对于转向驱动桥，左、右驱动轮需要随汽车行驶
汽车球笼式等速万向节及其总成 等速驱动轴 2008-07-27 09:20 阅读216 评论3 字号：大中小 一，概况 球笼式等速万向节是利用若干钢球分别置于与两轴联接的内外星轮槽内，以实现两轴转速同步的万向联轴器。其结构主要由外壳（俗称钟形壳或外轮），传力钢球，星形轮（俗称星形套或内轮）和球笼保持架等四部份组成。 1．分类 等速万向节按工作性能分为固定型和伸缩型。 等速万向节按在汽车中安装型式和形状分为末端封闭型，轴套型，法兰型，轮盘型。 等速万向节传动轴总成分为前轮驱动和后轮驱动两种。 2．结构型式 中心固定型等速万向节（见图1a）分： BJ型（图1b）--球道与钢球的接触形状呈90度四点接触；RF型（图1c）--球道与钢球的接触形状呈球底面接触；及GE型（图2）。 伸缩型等速万向节分：DOJ型（图3）--钢球；TJ型（图4）--三球销；及VL型（图5）和GI型（图6）。 3．安装部分的形式和形状 末端封密型（图7），轴套型（图8），法兰型（图9），轮盘型（10）。
4．等速万向节转动轴总成结构分： 前轮驱动总成 BJ型+DOJ型或RF型+DOJ型的组合（图11）；BJ型+VL型或RF型+VL型的组合（图12）；BJ型+TJ型或RF型+TJ 型的组合（图13）。 后轮驱动总成 BJ型+DOJ型或RF型+DOJ型的组合（图15）；BJ型+TJ型或RF型+TJ的组合（图16）；VL型+VL型的组合（图17）；TJ型+TJ型的组合（图18）。 5．技术要求，性能要求，外观质量要求，出厂检验和型式检验，标志、包装等要求按JB/T 10189-2000标准。 二, BJ(RF)型球笼万向节的制造 BJ(RF)型球笼万向节（俗称外球笼）主要由外轮（钟形壳），星形轮（内轮），保持架，钢球四个零件组成。其中所用钢球,外轮、内轮、保持架坯料一般属外购件，车、铣、搓、磨等为自主加工。 在加工BJ（RF）型球笼式等速万向节的过程中，决定品质优劣的主要关键：一是必须严格控制外轮和内轮三对球道两钢球距离的公差要求；二是必须严格控制外轮六条球道和内轮六条球道六等分的公差要求；三是必须严格控制外轮内球面中心高与球道中心高和内轮外球面中心高和球道中心高两者偏心距的公差要求；四是严格控制外轮内球面和六条球道的同轴度，内轮外球面和六条球道的同轴度公差要求；五是必须符合原车型对外轮螺栓、外花键及其总长度的装配要求和内轮内花键与芯轴的配合要求。 上述一、二、三、四点是为了保证球笼万向节组装后旋转灵活，无松动，无异常声响；五是为了保证与整车的装配。 以下分别对外轮，内轮，保持架的生产流程、加工过程中的质量监控以及必需注意的事项逐一于以阐述。 外轮加工流程:锻件(坯料)→粗车→精车→铣球道→花键螺杆→热处理→磨外圆→磨球道→磨内球 ㈠锻坯： 对外购坯料在入库前须进行抽检,检查重点：型号规格是否符合,外表有无缺料、裂痕、夹灰等不良现象。编写验收报告备案。 ㈡粗车： ① C618车床(或其他普通车床,仪表车床)三爪(或弹簧夹具等)夹坯料小端柄部，粗 车大端面，保证外轮内孔深度，粗车大端外圆（车出外圆2/3以上即可）,端口内、外倒角。 ② C618车床三爪(或气动夹具等)夹外轮大端外圆，车小端柄部端面，保证外轮总 长度和端面粗糙度▽3.2；钻中心孔，保证每批次孔径一致。 ③ CK400数控车床三爪（或气动夹具等）夹外轮大端外圆，以基准面定位，粗车内
轿车等速万向节驱动轴总成的设计分析 瓦房店轴承集团公司(辽宁瓦房店 116300 石宝枢杨洪香 轿车等速万向节驱动轴总成的结构设计是一个很复杂的设计程序,是根据车型和整车的布置需要进行的方案及结构类型选择。一旦方案确定后,再根据整车及悬架等有关结构参数确定其结构尺寸,然后根据悬挂运动学原理确定驱动轴及万向节的长度尺寸及内、外节的转角和伸缩行程,还要进行内部结构、尺寸和强度等的设计计算。而如何进行上述过程,本文将做如下分析。 1 等速万向节结构类型的选择 1.1 轿车前转向驱动桥的结构特征 如图1所示,当发动机的动力传到前桥中央传动和差速器后,平均分配给两侧半轴,然后再经 等速万向节和前轮毂带动前轮,进而完成驱动和转向的功能。 1.2
等速万向节结构类型的选择 1-固定端万向节;2-驱动半轴;3-差速器;4-滑移端万向节;5-驱动半轴;6-驱动轮;7-固定端万向节;8-滑移端万向节 图1 轿车前转向驱动桥结构图 如图2所示,当轿车在不平路面上行驶而轮受到冲击时,就可以借助可轴向伸缩的万向节来吸收冲击能量,从而缓和传到机体上的冲击,以保证两前轮始终同时着路,具有一定的缓冲作用。一般前桥内侧的可轴向伸缩的万向节有交叉滚道式、三柱轴式和双偏置式等几种万向节,极限转角可达20b ,伸缩量可达?20mm 。 如图3所示,由于前桥还要担负转向的任务,转向时,前轮要绕着转向节转动一个角度,在这种情况下,外侧的前轮由等速万向节可以保证前桥的半轴和差速器之间等角速传递动力。这时,一般选用最常见的球笼式万向节,其极限转角可达40b 。 1.3 球笼式万向节与轮毂的联结
球笼式万向节与轮毂联结的典型结构如图4所示,球笼式万向节钟形壳的外花键轴部分与前轮毂内花键配合, 轴端通过锁紧螺母和垫圈锁紧。 图2 轿车在不平路面时驱动轴的倾斜 钟形壳和轮毂均有密封圈,由于轮毂同时承受径向和轴向载荷,一般常用一对圆锥滚子轴承或者双列角接触球轴承,其外径与转向节内径过渡配合,轮毂法兰盘与驱动轮辐板通过螺栓联结,这样钟形壳、轮毂和驱动轮成为一体,进而完成驱动和转向的功能。 # 17#5轴承62000.l .5