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等速万向节的设计
等速万向节是一种用于传递动力的机械装置，其设计可以使两个轴在
不同角度下保持同步旋转，同时还能够承受一定的轴向和径向载荷。
等速万向节广泛应用于汽车、船舶、机械制造等领域，是现代工业中
不可或缺的重要部件。
等速万向节的设计需要考虑以下几个方面：
1.材料选择：等速万向节需要承受较大的载荷，因此材料的选择非常重要。
常用的材料有高强度钢、铸铁、铝合金等。
不同的材料具有不同
的特性，需要根据具体的使用场景进行选择。
2.结构设计：等速万向节的结构设计需要考虑到其承受的载荷、转速、转角等因素。
一般来说，等速万向节的结构包括内外套、球头、球座、弹簧等部件。
其中，球头和球座的设计非常重要，需要保证其能够承
受较大的径向和轴向载荷，并且能够保持良好的运动平衡。
3.制造工艺：等速万向节的制造工艺需要保证其精度和可靠性。
一般来说，等速万向节的制造需要采用精密加工工艺，如数控加工、热处理等。
同时，制造过程中还需要进行严格的质量控制，以确保产品的质
量和可靠性。
总之，等速万向节的设计需要考虑到多个因素，包括材料选择、结构设计和制造工艺等。
只有在这些方面都得到了充分的考虑和优化，才能够设计出高质量、高可靠性的等速万向节产品。
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。
PlungeJoint运动：当车轮向上跳动时，轮毂和传动轴的距运动：当车轮向上跳动时，离变大，三销轴向外移动。
离变大，三销轴向外移动。
球笼式等速万向节的结构设计一、结构设计球笼式等速万向节由内球笼、外球笼、滚珠和万向节套组成。
内球笼和外球笼通过滚珠连接，能够使两个轴线在任意角度下均保持等速传动。
内球笼和外球笼的接触面采用球面滚道设计，以减小接触应力和磨损。
球笼的结构设计应确保稳定性和可靠性，并满足正常工作条件下的载荷和转速要求。
二、材料选择球笼式等速万向节主要承受转矩和轴向力，因此材料的选择需要具备较高的强度和耐磨性。
常见的材料有铸铁、合金钢和不锈钢等。
铸铁具有良好的刚性和耐磨性，但相对较重，适用于重负荷和高转速的工况；合金钢具有较高的强度和韧性，适用于中等载荷和转速的工况；不锈钢具有良好的耐腐蚀性和低温性能，适用于特殊工况。
三、加工工艺球笼式等速万向节的加工工艺主要包括锻造、车削、磨削和热处理等。
锻造是制造球笼等主要零件的常用工艺，可以提高材料的强度和致密度；车削和磨削是加工球面滚道的关键工序，需要精确控制工艺参数以保证加工质量；热处理可以改善材料的硬度和韧性，提高零件的使用性能。
四、性能测试球笼式等速万向节的性能测试主要包括耐久性测试、扭转角度测试和传动效率测试等。
耐久性测试是评价球笼式等速万向节使用寿命的重要指标，可以通过模拟实际工况进行长时间的试验；扭转角度测试是评价球笼式等速万向节传动特性的关键指标，可以通过测量其在不同角度下的扭转阻力来评估其工作性能；传动效率测试是评价球笼式等速万向节传动效率的指标，可以通过测量输入功率和输出功率来计算传动效率。
综上所述，球笼式等速万向节的结构设计、材料选择、加工工艺和性能测试等方面都对其性能和可靠性有着重要影响。
只有在这些方面都得到合理的设计和优化，才能保证球笼式等速万向节在汽车驱动系统中发挥良好的作用。
BJ 型等速万向节应力计算与结构设计李 科,王 伟,王路军,于福艳(瓦房店轴承集团公司,辽宁 瓦房店 116300)摘要:计算了球笼等速万向节的接触应力,确定了球笼等速万向节的钢球直径,并用实例说明了钟形壳、星形套和保持架的尺寸设计过程。
关键词:等速万向节;结构;尺寸;应力;计算中图分类号:U463.216.1 文献标识码:B 文章编号:1000-3762(2002)07-0006-05图11 接触应力计算BJ 型球笼等速万向节的沟道分为圆弧沟道、椭圆沟道和双心弧沟道三种类型,这里仅分析双心弧沟道。
假设接触区处于弹性应力状态,接触尺寸比物体接触点处的曲率半径小得多,由赫兹接触应力理论可知,两个任意形状物体接触于一点,在法向力P 的作用下,两物体压紧后形成的接触表面为椭圆形,其长、短半轴分别为a =A33P21-T 21E 1+1-T 22E 21R 1+1R c 1+1R 2+1R c 2(1)b =B 33P21-T 21E 1+1-T 22E 21R 1+1R c 1+1R 2+1R c 2(2)式中 E 1、E 2两接触体的弹性模量a 接触椭圆的长半轴R 1钢球主曲率半径R 2钟形壳或星形套沟道主曲率半径T 1、T 2两接触体的泊松比b接触椭圆的短半轴R c 1钢球当量曲率半径R c 2钟形壳或星形套沟道当量曲率半径A 、B系数,由c os W 决定(见表1)cos W =11R 1+1R c 1+1R 2+1R c 2#1R 1-1R c 12+1R 2-1R c 22+收稿日期:2001-03-30作者简介:李 科,男,宏达等速万向节制造公司工程师。
21R 1-1R c 11R 2-1R c 2cos W 1P 2(3)式中 W两接触体相应曲率平面间的夹角表1cos W 00.100.200.300.400.50A 1 1.070 1.150 1.242 1.351 1.486B 10.9360.8780.8220.7690.717cos W 0.600.700.750.800.850.90A1.661 1.9052.072 2.292 2.6003.093B 0.6640.6080.5780.5440.5070.461cos W 0.920.940.960.980.99A 3.396 3.824 4.508 5.9377.774B0.4380.4120.3780.3280.2871.1 星形套沟道和钢球的接触应力计算已知有一球笼等速万向节传递最大转矩T =1100N #m,所用钢球直径D w 为17.462mm 。
诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。
本人签名：年月日毕业设计任务书设计题目：等速万向节结构原理分析及应用系部：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化学号： 112011201学生：指导教师（含职称）：（高工）1．课题意义及目标通过调研和查阅相关资料文献，掌握等速万向节的结构和原理，了解其在汽车上的主要用途。
应用所学相关基础知识和专业知识进行结构与原理分析。
应用CAD三维技术动态模拟等速万向节工作原理与运动轨迹，编写计算说明书，编写毕业设计论文。
2．主要任务1）掌握汽车等速万向节的结构及工作原理。
绘制结构简图和原理简图；2）绘制等速万向节总图；3）了解等速万向节失效模式并分析原因；4）了解等速万向节常用材料及制造、热处理工艺要求；5）动态模拟等速万向节工作原理与运动轨迹，编写计算说明书；6）编写毕业设计论文，总结设计取到的效果与体会，提出自己的论点和改进建议等3．主要参考资料[1] 刘惟信. 汽车设计. 清华大学出版社. 2001[2] 余志生. 汽车理论. 机械工业出版社. 2000[3] 陈家瑞. 汽车构造. 人民交通出版社. 2006[4] 成大先. 机械设计手册. 化学工业出版社. 2008.4．进度安排审核人：年月日等速万向节结构原理分析及应用摘要:本课题来源于学校的合作伙伴江铃重型汽车有限公司。
传动系统作为保证车辆正常行驶运行的一个重要组成部分，该系统中最重要的构件是万向节，而等速万向节又是万向节中的一种特殊形式。
本课题即以Birfield球笼式等速万向节为研究对象，并在理论分析的基础上，建立了三维模型。
首次全面深入的对其结构原理、等速性、受力情况、效率、使用寿命、NVH现象以及热处理工艺进行了全面分析。
并有针对的对其存在的NVH问题提出一定的解决对策和改进意见。
关键词：等速万向节，效率，使用寿命，NVH现象，热处理工艺Constant-velocity joint structure principle analysis and application Abstract: This topic is derived from Jiangling heavy automobile co. LTD, the partner of our school. Transmission system is an important part guaranteeing the formal operation of vehicles. The most important component in the system is universal joint, while the constant speed universal joint is a special form of universal joint.Regarding Birfield ball cage pattemed constant speed universal joint as the research object, on the basis of theoretical analysis, this topic set up the three-dimensional model. It is the first time to have a comprehensive analysis for its structure principle, constant speed, force efficiency, service life, NVH phenomenon and the heat treatment process. It also has carried on some methods and improvements for specific NVH problems in it. Keywords: Constant-velocity joint, efficiency, service life, NVH phenomenon, heat treatment目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 万向节简介 (1)1.2.1 十字轴式万向节 (3)1.2.2 挠性万向节 (4)1.2.3 准等速万向节 (4)1.2.3 等速万向节 (5)1.3 万向节国内外发展现状 (7)1.4 本课题研究的内容 (9)1.5 本课题研究的目的和意义 (9)2 等速万向节等速性研究 (10)3 等速万向节几何尺寸设计 (11)3.1 CAD参数化设计 (11)3.2 参数化建模技术 (12)3.3 等速万向节三维参数化模型的建立 (13)3.3.1 建立参数化图元 (13)3.3.2 球笼式等速万向节三维实体模型装配 (13)4 等速万向节的受力、效率和寿命 (15)4.1 万向节受力分析 (15)4.1.1 接触应力 (15)4.1.2 折弯阻力 (15)4.2 万向节的效率 (15)4.3 万向节的寿命 (16)5 等速万向节的失效形式及NVH现象 (17)5.1 等速万向节失效形式 (17)5.2 NVH现象及产生原因 (17)5.2.1 产品设计 (17)5.2.2 制造工艺 (17)5.2.3 质检误差 (17)5.2.4 使用环境 (18)5.3 解决对策 (18)6 等速万向节常用材料及热处理加工工艺 (19)7 等速万向节的其它问题 (23)7.1 产品的密封和润滑 (23)7.2 产品的松紧度标准 (23)7.3 左右轴的等长化 (23)7.4 产品的小型化 (23)8 等速万向节改进意见 (24)9 结论 (25)参考文献 (26)致谢 (28)1 绪论1.1 引言我国轿车行业虽然比国外起步晚一些，但是发展潜力和空间却很大。
2014届分类号：单位代码：10452毕业论文（设计）球笼式万向节设计姓名荆文杰学号201003130129年级2010级车辆工程1班专业车辆工程系（院）汽车学院指导教师李志鹏2014 年 4月 09日摘要万向节是汽车传动系统中的关键部件之一，球笼式万向节作为轻型汽车中重要的传动部件，万向节的性能提高和寿命的延长对于改善和提高整个车辆的操纵性、动力性都发挥着重要的作用，也影响车辆的整车结构布置。
影响万向节的寿命与性能的主要因素是传动过程中零件内部所受到的的接触应力的分布和大小，传统的试验方法很难测定出复杂结构的接触应力的大小，目前设计开发过程中主要采用有限元数值计算方法。
目前，我国汽车万向节设计制造行业还相对落后，设计周期较长、生产成本高，万向节核心技术仍主要依赖于国外。
因此，设计出低成本、高质量、长寿命的万向节，应用Pro/E建立万向节的三维模型，并利用有限元分析软件进行分析，验证设计结果的准确性，合理性具有非常重要的意义。
关键词:球笼式等速万向节; 轻型汽车;椭圆轨道设计; Pro/E;有限元分析ABSTRACTUniversal joint is one of the key components of automobile transmission system, ball cage universal joint as important driving part of light vehicles, improving the performance of universal joint and life extension to improve and enhance the maneuverability of the vehicle, dynamic play an important role, also affect the vehicle structure arrangement of the vehicle. The main factors that affect the life and performance of a universal joint is in the process of transmission parts inside of the distribution of contact stress and the size of the traditional test method is difficult to determine the complex structure of the size of the contact stress, the current design mainly USES the finite element numerical calculation method in the process of development. At present, China's automobile universal joint design and manufacturing industry is relatively backward, and the design cycle is long, the production cost is high, the core technology of universal joint is still mainly rely on overseas. Therefore, designed a low cost and high quality, long life, universal joint, the application of Pro/E to establish three-dimensional model of universal joint, and by using finite element analysis software to carry on the analysis, verify the accuracy of design results, the rationality has very important significanceKey words: T he ball cage patterned constant speed universal joint; Light vehicle; Elliptical orbit design; The finite element analysis; Pro/E第一章绪论1.1选题的目的和意义万向节又被称作万向联轴器，是一种刚性可移式联轴器。
等速万向节双心弧沟道的优化设计及接触应力的计算［摘要］等速万向节传动载荷大小受到材料性能的限制，其寿命受接触应力的影响，通过双心弧沟道参数的优化，寻找最佳的沟道曲率系数f，提高等速万向节的寿命。
［关键词］等速万向节；双心弧沟道；主曲率；接触应力；优化设计。
中图分类号：U463.216+.3 文献标识码：A等速万向节传动轴总成已广泛用于现代轿车的传动系统中，它的特点是具有等速性，因此可明显降低驱动系统的振动和噪音。
等速万向节和传动轴的作用是在不同轴线的轴之间进行转矩传动，所能传动载荷大小受到材料性能的限制，因而在评价等速万向节性能时，首要的任务是确定滚动体与其轨道之间的压力，进一步评估等速万向节的寿命。
1、双心弧沟道参数的设计滚动体和沟道之间压力的确定，需要用Hertzian理论进行分析研究。
接触应力与沟道状关系很大，因此需要确定沟道形状。
等速万向节的沟道有圆弧沟道、椭圆沟道及双心弧沟道。
等速万向节见图1，沟道截面放大图见图2，以钢球球心为原点，建立平面直角坐标系，设其中的一个沟道方程为：3．根据轿车参数计算等速万向节承受的转矩已知捷达轿车发动机输出最大转矩：121/3500（n.m/r/min）;最大速比；iF＝3.455；主减速比为；3.941;轮胎类型175/70R13T;轮胎压力：前/后（kpa）.半载:200/180,满载：200/260;整车装备质量：1030（kg）；满载质量1470（kg）；空载轴荷分配：前/后(%)60.2/39.8。
计算传动系最大变速转矩：(23),计算车轮最大附着扭矩：(24),确定等速万向节最大承受载荷扭矩，如果TEGmax﹤TAmax ，那么Tjmax= TEGmax (25),确定等速万向节应用扭矩：TAPP=Tjmax.fc(取fc＝1.7) (26)等速万向节所能承受的静扭疲劳实验的最大扭矩：T=2.4Tjmaz(27)4.沟道参数的优化设计4.1.数值处理已知钢球直径DW=15.875(mm)，O’O=27(mm),由3.1计算出等速万向节承受最大扭矩T=2000（Nm），令沟道沟曲率系数f=0.51，0.515，0.518，0.52，0.53，计算结果见表1：4.2 沟道参数的优化设计通过计算可知，当令沟道沟曲率系数f=0.51时，虽然接触应力较小，但a 值很大，使保持架厚度减小（1），会导致设计失败。
