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球笼式等速万向节圆周间隙分析

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球笼等速万向节的运动分析

球笼等速万向节的运动分析

巡 回监督 检查 ，使 大型 、关 键设备 完好 率达
到 １０ ０ ％，一般设备 完好率达 、结 束 语
标准监 督工 作是标 准化 工作 的 ～项 重要
以前 公司技术 引进 设备 大部 分产 品二 艺
标准 不健 全 ，有 时执行 临时工 艺 ，不能保证 产 品质量 。经过标 准 监督检 查 ，规 定凡是 引
同 ，将会 引起共 振和破 坏 ，而 ＣＶ Ｊ的 等速性 满 足 了轿车 的要求 。 同时 ，由于轿 车 的转 向 角搬大 ，约 ４ 。 ，需要万 向联轴器 具备 很大 ０ 的轴 问角 ， Ｃ、 也 满足 了轿 车 的使用要求 。 而 ’ Ｊ
标 准后 ，锻件 留量减 少 １ ，年可 节 约钢材 ／ ３ ２ ０多吨，价值达 ． ０ １ Ｏ多万元 。 由于 坚持技术
维普资讯
＜ 瓦轴 科 技 》 １ ８
等速万向节总成 （ Ｖ ） 它的最大优点 Ｃ Ｊ，
是在具有 很大 轴 问角时 仍能平 稳传 递转速 和 转矩 。
承 受不 断变化 的扭 矩和 弯矩 。如 果万 向联轴
器 的 固有振 动频率 和这 些 负载 的交 变 频率相
内容 。由于其难度 大 、范 围广 ，因而 成为标 准 化工作 者的一 项长期 的任 务 。要深入 持久 地 开展好 这项工作 ，就 必须 不 断总结经 验 ， 并 勇于探 索，勇于 实践 ，才 能切 实抓好 标准
监督 工 作 。
进设 备安 装调试 后 ，全 都要 制定 企业标 准 。
见 图 ２ 主 、从动轴上 的轴 叉与 中间 的十 ， 字 轴 分别 以铰链联 接 ， 当两 轴有角位 移 时 ，
轴 叉绕 各 自固定 的轴 线 回转 ， 当两轴 的轴 问 角 不等 于零 时，任一 瞬时 主动轴转 角与 从动 轴 转角如 图 ２所示 ，在 垂直主动轴 １的平面 上 投影 ，主动轴叉上 Ａ 点的轨迹为一 实际大 小的 圆。从动轴叉 上 Ｂ 点的轨迹为一 椭圆 ， 由于 ＯＢ垂直于 Ｏ 因此 当主动轴叉 转过角 Ａ，

探究球笼式等速万向节的球面配合

探究球笼式等速万向节的球面配合

探究球笼式等速万向节的球面配合球笼式等速万向节是一种用于传递旋转动力的重要机械连接件，广泛应用于汽车、农机、工程机械等领域。

它由内球笼、外球笼、轴承和球组成，内外球笼配合的球面是球笼式等速万向节的核心部件，其球面配合的精度直接影响着等速万向节的使用性能和寿命。

球笼式等速万向节的球面配合是通过设计合适的尺寸和工艺加工实现的。

一般情况下，内球笼的球面半径大于外球笼的球面半径，这样在工作中，内外球笼相对转动时，球面之间会形成一个圆环形的区域，这个圆环形区域就是球面配合的接触区。

为了保证球面配合的密封性和润滑性，球面配合的接触区需要经过一定的加工工艺，比如研磨、滚道打磨等。

研磨是最常用的加工方法之一，通过研磨可以使球面的粗糙度得到一定程度的提高，从而提高接触面的贴合度。

滚道打磨是为了提高球面的圆度和圆柱度，从而提高万向节的传动精度和稳定性。

在球面配合中，关键的参数是接触面积和接触应力。

接触面积是指单位面积上的载荷大小，接触应力是指单位面积上的应力大小。

为了实现良好的球面配合，需要尽可能增大接触面积，减小接触应力。

这样可以提高万向节的承载能力和使用寿命。

球面配合还需要考虑温度和润滑条件。

在高温和高速工况下，万向节的温升和润滑条件会影响球面的配合性能。

选用合适的润滑剂和合理的润滑方式对球面配合的稳定性和可靠性具有重要作用。

球笼式等速万向节的球面配合是一项复杂的工艺和技术，需要综合考虑多个因素来实现良好的配合效果。

通过合理设计、精密加工和适当的润滑，可以提高球面配合的精度和可靠性，从而提高万向节的使用寿命和传动效果。

球笼等速万向节的特性分析

球笼等速万向节的特性分析
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王路军
李 淑敏
郭亚 利 吴 文 茁
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ｌ 固 定 端 的 工 作 原 理
ｌ ｌ 固 定端 的 结构 固定 端 的结 构见 图 １ 是 星 形套 的偏 心 量 ，
即星 形 套 球 面 中 心 线 与 沟 道 中心 线 的距 离 。
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在 △ Ｏ 中 ， 据 正弦 定 理知 ＯＢ 根 ｓｎ ｉｙ
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数 学 方 法 来求 解 轴 问角 。
见 图 ２ 整 个 固定 端 在 形成 轴 间 角 口过程 中 ， ，
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ｙ ＝ ７． ９ 。 ８ ７
锕 球 始终 与 钟 形 壳 沟 道相 内切 ， 星形 套 沟 道相 与 外切 ， 因此 ， 以确 定 可
＝ ＝ ｏ． ９ ４１ 一 Ｒ ｒ — ｕ ‘ 一
设 切 点 Ｆ 的 坐 标 为 （ ， ， 坐 标 为 如 Ｙ） Ｆ 点 （ ， ．则 有 ． Ｙ ）
， ： 一
设 点 Ｇ坐 标 （ ，。 ， 立方 程 。Ｙ ）建 ｆ（ — ｍ） ＋（ ） ＝ ｙ— 【 ＋ ＝ｅ ２
（ 弧滚 道 ） 圆 。如 图 ２所 示 ， 假设 钟 形壳 轴 线 不 动 ， 星形 套轴 线 转 动 ， 球 在 钟 形 壳 沟 道 中 以 Ｏ 钢 ，为 圆心 ， 以 （ 球 回转 半 径 ） 半径 作 圆 周 运 动 从 钢 为
点 移 到 点 Ｂ 钢 球 与 钟 形 壳 沟 遭 的 接 触 点 为 Ｃ 和 Ｄ， 和 Ｄ 也 是 钢 球 与 钟 形 壳 沟 道 的 切 点 。 为 Ｃ 式 中 ． 一
解 得 ： ＝ｌ ．７ ， 。 ．０ 。 。 １ ２６ Ｙ ＝４ １４

四球销式等速万向节的圆周间隙分析

四球销式等速万向节的圆周间隙分析

四球销式等速万向节的圆周间隙分析摘要：基于Matlab软件研究了三球销式等速万向节与四球销式等速万向节的圆周间隙变化规律，分析结果表明：在相同的尺寸规格和加工精度条件下，两者波动幅度相当，并且在任意摆角下转动一周，四球销式等速万向节圆周间隙角度值存在四次波动，而传统的三球销式等速万向节存在六次波动；四球销式等速万向节波动性要比三球销式等速万向节小，其对汽车行驶过程中振动和噪声的影响也较小，分析结果为开发和应用该新结构形式的球销式等速万向节提供理论依据。

关键词：三球销式等速万向节；四球销式等速万向节；圆周间隙引言汽车传动轴能够实现输入轴和输出轴存在夹角情况下的等角速度传动[1]，是汽车传动系统中的重要部件之一。

等速万向节总成通常装在末端减速齿轮与车轮或差速器之间的机械部件。

等速万向节总成大多数可以由一套等速万向节、中间轴及其它零件或两套等速万向节共同组成，以实现传递运动和扭矩。

最常见的等速万向节驱动轴总成采用中间轴和伸缩滑移型等速万向节、中心固定型等速万向节的组合形式。

此种组合形式不仅可以解决运行过程中出现的运动学问题，还有着降低振动和噪音，同时减少滑动阻力的优点。

目前等速驱动轴滑移端通常采用三球销式等速万向节，由于经济性能优良，使用性能可靠，在前轮驱动为布局的经济型轿车中得到非常广泛的应用。

但是三球销式等速万向节也有自身的缺陷，是因为没有充分利用万向节内部已有的空间，球环数只有三个，所以不可避免的的出现承载能力低和额定载荷小的短处。

为了使三球销式等速万向节能够达到额定载荷，就必须使其外形尺寸增大。

三球销式等速万向节的三销架的三个销轴、三柱槽壳三个沟道均为三等分，从而造成了非对称的奇数结构，不仅简单的增加了检测和加工的难度，并且加工后尺寸精度也不易保证，大大提高加工成本，以致降低了生产效率。

由于三球销式等速万向节存在着上述的种种不足之处，创新设计出了一种结构新颖的四球销式等速万向节。

四球销式等速万向节由四柱槽壳、传动轴、四销架、四个球环组成。

探究球笼式等速万向节的球面配合

探究球笼式等速万向节的球面配合

探究球笼式等速万向节的球面配合球笼式等速万向节是一种机械传动装置，它可以在轴线方向上传递力矩，同时可以在角位移方向上传递力矩，因此它被广泛应用于汽车和机械设备的转向系统中。

球笼式等速万向节的球面配合是保证它正常工作的重要部分之一，它可以有效地减小传动过程中的摩擦和磨损，保证传动效率和寿命。

球笼式等速万向节的球面配合主要由两部分组成，一部分是内套件的内球面，另一部分是外套件的外球面。

内外球面的质量和加工精度直接影响着球笼式等速万向节的传动效率和使用寿命。

在本文中，我们将探讨球笼式等速万向节球面配合的制作工艺以及对传动性能的影响。

球笼式等速万向节的球面配合通常采用强化的合金钢材料制作，这种材料具有良好的耐磨性和强度，可以承受高速旋转和大扭矩的作用。

在制作过程中，首先需要对球面进行精密的数控车削加工，以保证其尺寸和形状的精度。

然后，通过热处理和表面镀层等工艺对球面进行强化处理，以提高其表面硬度和耐磨性。

这样制作出来的球面配合具有良好的表面光洁度和精度，可以有效地减小摩擦和磨损，提高传动效率和使用寿命。

球笼式等速万向节的球面配合在安装过程中需要严格控制其配合间隙和润滑情况。

配合间隙是指内外球面之间的间隙，如果间隙过大会导致传动过程中产生震动和噪音，影响传动平稳性和寿命；如果间隙过小会导致摩擦增大，影响传动效率。

在安装过程中需要严格按照要求进行间隙调整和检测。

球面配合在工作过程中需要保持良好的润滑状态，以减小摩擦和磨损。

通常采用高温润滑脂或液体润滑方式，以确保球面配合在高速旋转和大扭矩下的正常工作。

球笼式等速万向节的球面配合对传动性能的影响主要体现在传动效率和使用寿命两个方面。

良好的球面配合可以减小摩擦和磨损，提高传动效率；通过合理的间隙设计和润滑保养可以延长球笼式等速万向节的使用寿命。

在制作和安装过程中需要严格控制质量，保证球面配合的精度和润滑状态，以保证球笼式等速万向节的正常工作。

球笼(等速万向节)技术资料

球笼(等速万向节)技术资料

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运动特性和有限元分析

ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ
ｓａｌｎｅ
ｋｉｎｄ ｄｅｖｉｃｅ ｄｅｓｉｇｎ．
ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｂａｌｌ ｃａｇｅ ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｓｐｅｅｄ ＡＮＳＹＳ Ｃｏｎｔａｃｔ ｓｔｒｅｓｓ
ｊｏｉｎｔ
Ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ
２．１弓Ｉ言…………………………………………………………………………………………………………………。８
２．２有限元求解………………………………………………………………………………８ ２．３球笼式万向节模型建立及分析软件的选择…………………………………………．．１０ ２．４球笼式万向节模型的装配及简化……………………………………………………．１２ ２．５材料特性及接触类型的选择…………………………………………………………．１４ ２．６球笼式等速万向节的网格划分………………………………………………………．１７ ２．７本章小结………………………………………………………………………………．．２３ 第三章球笼式等速万向节接触应力分析…… ３．１边界条件处理…………………………………………………………………………一２４ ３．２分析结果………………………………………………………………………………．２５ ３．３改进设计………………………………………………………………………………．３０ ３．４本章小结………………………………………………………………………………．．３６ 第四章球笼式等速万向节的模态分析…………………．．．…………
1网格划分的原则网格划分是将连续的整体离散化并将系统空间的结构体与完成实际系统的连接使用节点和单元表示即弹性连续体经过离散后被有限元的集合所替代的过程这种分化过程也是经计算分析工作得来的其中分析的计算规模和速度是与网格划分精度等密不可分的理论上网格数量的增加会使计算精度提高实际上计算的时间也会相应的延长当网格的数量到达限度之后其计算的精度会降低同时计算的时间会增加更多381如图29所示

探究球笼式等速万向节的球面配合

探究球笼式等速万向节的球面配合汽车用球笼式等速万向节是属于汽车零部件中的一部分，主要是用于汽车速度控制系统中不可缺少的传动部件，在汽车的速度控制系统的运行过程中具有重要的作用.。

目前的球笼式等速万向节的机构设计存在着不合理.。

本文对汽车等速万向节的结构性能进行了比较，分析了汽车等速万向节噪音、振动产生的原因同时论述了汽车等速万向节的发展方向，为等速万向节开发设计提供了一定的参考.。

关键词：汽车；等速万向节；发展汽车工业的发展，及用户对汽车使用、转向的更高追求，要求汽车有更好的动力性、操纵性及舒适性，促使了FF及4WD型车的出现.。

当今市场上使用的等速万向节有4种结构：只有轴间角运动而没有轴向移动的中心固定型等速万向节；既有轴间角运动又可轴向移动的球笼等速万向节；交叉滚道式中心固定型等速万向节；三球销式等速万向节.。

按接触应力来划分，前三种为点接触型，后一种为线接触型.。

1、等速万向节的结构与性能汽车用等速万向节按其性能可分为定心型和轴向滑移型两大类.。

根据使用部位，等速万向节还可分如下两类：（A）外置式等速万向节：车轮一边用即定心型，O/B节F.。

（B）内置式等速万向节：差速器一侧用即轴向滑动型，I/B节F等速万向传动轴，一般采用定心型等速万向节O轴O轴向滑动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.。

不同类型的等速万向节其工作原理大致相同，但其性能却有较大的区别.。

2、等速万向节的振动、噪音汽车发动机、轮胎、变速箱、差速器等是噪音和振动的整体.。

4W的驱动系比2W多，属于大噪音车.。

另一方面，由于要满足低油耗、低成本的要求，汽车必须轻量化，汽车变得更易产生振动.。

因此，对驱动系主要部位之一的等速万向节的振动特性必须进一步进行改善.。

目前国内外都面临以NVH（噪音、振动、啸声）为中心的许多急待解决的问题，等速万向节的噪音、振动特性，大致可以分为由其内部产生的，发动机产生的和路面传递而来的三大部分.。

探究球笼式等速万向节的球面配合

探究球笼式等速万向节的球面配合球笼式等速万向节是一种广泛应用于汽车传动系统中的重要零部件，它能够有效地传递动力和扭矩，同时还能够适应车辆行驶时的各种转向角度和姿态，这使得汽车能够更加灵活地行驶。

球笼式等速万向节的球面配合是其关键部分之一，它决定了该零部件的使用寿命、运动平稳性和可靠性。

对球面配合的探究和研究具有重要的意义。

本文将对球笼式等速万向节的球面配合进行探究，分析其结构特点、工作原理和制造工艺，以期为该零部件的设计和制造提供参考和启发。

一、球笼式等速万向节的概述球笼式等速万向节又称作普通万向节，是一种常见的汽车传动系统零部件，它通常被用于传递发动机的动力和扭矩到车轮上，从而推动汽车行驶。

球笼式等速万向节由内外频轴、球笼、滚子、保持架和密封套等部件组成，其中球笼是其中的重要构成部分。

球笼式等速万向节的工作原理是通过球笼内的滚子与内外频轴上的凹槽相配合，从而传递动力。

滚子通过密封套将润滑脂封入球笼内，保持其润滑和密封。

当车辆转向时，球笼能够以一定的角度自由转动，从而适应车辆转向角度和姿态的变化。

二、球面配合的结构特点球笼式等速万向节的球面配合是其核心部件之一，其结构特点主要包括球面的形状、表面粗糙度和材料选择等方面。

1. 球面的形状球笼式等速万向节的球面一般为球形或者近似球形，其曲率能够确保与滚子的配合面能够保持正常接触，并且在转动时能够保持平稳的接触和传动。

2. 表面粗糙度3. 材料选择球笼式等速万向节的球面配合一般选择高强度、高硬度和耐磨损的金属材料，如合金钢、不锈钢等，以确保其能够承受高负载和长时间的工作。

三、球面配合的工艺制造球笼式等速万向节的球面配合的制造工艺主要包括数控车削、磨削和热处理等步骤。

数控车削用于精确加工球面的曲率和形状，磨削用于提高表面粗糙度的精度和光洁度，热处理用于提高材料的硬度和耐磨性。

1. 数控车削数控车削是球笼式等速万向节球面配合制造的关键工艺之一，通过数控车床，可以精确地控制加工的路径和进给速度，保证球面的精度和表面质量。

伸缩型球笼式等速万向节设计之欧阳治创编

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ABSTRACTTelescopic 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 patternedconstant 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.目录摘要10 引言40.1 汽车万向节与传动轴技术发展综述40.2 球笼式等速万向节的发展状况50.3 球笼式等速万向节的润滑及密封技术现状61 万向节结构与设计参数确定71.1 结构选择71.2 等速证明91.3 等速万向节等速的保证101.4参数确定131.4.1 万向节轴径和钢球直径131.4.2 钢球回转中心径151.4.3 筒形外壳沟道沟槽形状及设计参数161.4.4 沟道偏心距171.4.5 万向节基本尺寸的确定182 万向节运动分析与力学分析222.1 钢球的运动分析222.1.1 钢球的运动轨迹222.1.2 钢球沿y轴方向运动242.1.3 钢球沿径向运动252.1.4 钢球的切向速度与切向加速度262.2 万向节受力分析282.2.1 钢球位置计算282.2.2 钢球运动平面与原始平面对应半径的夹角302.2.4 椭圆上各钢球的圆周力312.3 保持架运动和受力分析323 万向节主要零件的材料选择及工艺流程343.1 筒形外壳343.1.1 筒形外壳材料的选择343.1.2 筒形外壳工艺流程343.2 球笼363.2.1 球笼材料的选择363.3 星形套383.3.1 星形套材料选择383.3.2 星形套工艺流程393.4 半轴403.4.1 半轴材料的选择403.5 钢球413.5.1 钢球材料选择413.6 星形套与半轴的固定414 制造技术415 球笼式万向节的润滑426 等速万向节的效率436.1效率公式的推导;446.2 扭矩损失公式的推导:446.3 钢球与内外滚道之间的摩擦损失：456.4 钢球与保持架之间的摩擦损失：466.5 外滚道与保持架之间的摩擦损失：466.6 内滚道与保持架之间的摩擦损失：477 万向节寿命分析488 设计总结5410 谢词5511 参考文献570 引言0.1 汽车万向节与传动轴技术发展综述在汽车传动系和驱动系中，万向节和传动轴作为一种重要的工程部件获得了广泛的应用。

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球笼式等速万向节是前置前驱动轿车的关键部 件之一 ,它可以实现输入轴与输出轴存在较大夹角 时的等角速度传动 [ 1 ] . 但由于使用 、 制造和装配等方 面的原因 ,球笼式等速万向节中各零件之间存在间 隙 ,是引起汽车行驶过程中振动和噪声的主要原因 之一 . 文献 [ 2 ] 中研究了球笼式等速万向节的轴向间
Q. 其中 , A O1 为钢球的回转半径 , 因此 , | A O1 | = l.
( 2 ) 求导并 由于圆与椭圆相切于点 G, 对式 ( 1) 、 整理可得 : h- y =
2 b ( l - y) 2 a
( 3)
由式 ( 1) ～ ( 3) , 且 x > 0 , y > l , 求出 G 点坐标为
r b - a 2 2 , l + a b - a
2 2 4
a - r 2 2 b - a
2
2
假设| A Q| = h , 椭圆的长 、 短半轴分别为 a 和 b , 圆 与椭圆的切点 ( 即钢球与钟形壳的实际接触点) 为 G 和 H , G 和 H 在 y 轴上的投影为 N .
当有加工误差时 , 钢球与钟形壳椭圆沟道之间 存在间隙 , 由于钢球与椭圆沟道无形状误差 , 因此 , 该间隙处于沿钢球与椭圆沟道相切处的法线方向 , 其局部放大图如图 6 所示 , 设双边间隙值为 Δ, 则 | GG1 | = Δ / 2 . 在 曲 边 Δ FGG1 中 , ∠GG1 F = 90° , ∠D G F = ω= φ G1 GD = η,η为钢球与椭圆 2 =φ 1 , ∠ [1 ] 沟道接触时的压力角 , 一般取η= 45° . 而在实际生 产过程中 , 检验圆周间隙时 , 一般使用圆周间隙角 θ 来评价间隙的大小 ,θ等于圆周间隙除以接触点到 驱动轴线 ( 星形套轴线 ) 的距离 , 即钢球与钟形壳之 间的圆周间隙为 Δ 2 | GG1 | 2 GF = = ) co s (η + ω co s (η + φ 1) 平面 Λ 与 Φ 的空间立体关系如图 7 所示 . 由于 A M ⊥GM , G 点到直线 A M 的距离为 GM , 即为接触 点 G 到星形套轴线的距离 . 如图 4 所示 , 若| A O1 | = l , 则 | GM | =
球笼式等速万向节圆周间隙分析
黄钟灵1 , 郭常宁1 , 石宝枢2
( 1. 上海交通大学 机械与动力工程学院 , 上海 200240 ; 2. 比亚迪汽车有限公司传动轴厂 , 广东 深圳 518118)
摘 要 : 针对球笼式等速万向节的结构与运动形式 , 建立了椭圆沟道截面圆周间隙的空间立体模 型 ,推导了圆周间隙角θ在任意摆角和转角条件下的计算公式 , 使用 Matlab 软件研究了θ随摆角 θ与椭圆沟道长 、 和转角变化的规律 . 结果表明 : 短半轴 、 钢球半径 、 钢球回转半径 、 偏心距 、 摆角以 及转角有关 θ , 的 6 次波动是导致汽车行驶过程中振动和噪声的主要原因 . 关键词 : 球笼式等速万向节 ; 圆周间隙 ; 摆角 ; 转角 中图分类号 : T H 133. 4 文献标志码 : A
转角β= 0° 时的运动模型如图 3 所示 . 为了实现 钢球中心沿理论运动轨迹的移动 , 星形套轴线整体 绕 O 点摆动 , 星形套的沟底接触钢球并推动钢球在 钟形壳中以 A 为圆心 、 以 A O1 ( 即钢球回转半径 l ) 为半径从 O1 运动到 O2 . 根据假设 , 钢球与钟形壳的 沟底为点接触 , 接触点分别为 P 和 P1 , 即 P 和 P1 为钢球与钟形壳沟道的切点 . 在运动过程中 , 当星形 套轴线绕 O 点摆动的摆角为α 时 , 钢球的转角为 [5 ] α α . 1 , 且满足α= 2 1
图2 空间坐标系
Fig. 2 Space coo rdinate
图1 球笼式等速万向节结构
Fig. 1 St ruct ure of rzeppa constant velocity joint
2 空间坐标和运动模型的建立
由于在设计时预留的最小间隙和制造时产生的 误差的缘故 ,使得装配完成后零件之间在圆周方向 存在间隙 . 为了便于计算和分析 ,需要建立任意摆角
Analysis on Circumferential Clearance of Rzepp a Constant Velocity J oint
H U A N G Z hon g2l i n g , GUO Chan g2ni n g , S H I B ao2s hu
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( 1. School of Mechanical Engineering , Shanghai J iaoto ng U niver sit y , Shanghai 200240 , China ; 2. Shaf t Factory , B YD Auto Co . L t d. , Shenzhen 518118 , Guangdo ng , China ) Abstract : Based o n st ruct ure and motio n forms of rzeppa co nstant velocit y joint , t he t hree2dimensio nal model of circumferential clearance of ellip tic sectio n was established , and t he formula of circumferential θ ) at any swing angle and rotating angle was deduced , t he changing law of θ wit h swing clearance angle ( angle and rotating angle was o btained by using Matlab soft ware. The result s show t hat θis related to t he short and lo ng half axle of t he elliptical raceway , radius of steal ball , t urning radius of steal ball , eccen2 t ricit y , swing angle and rotating angle. The six fluct uatio ns of θlead to t he vibratio n and noise during t he t ravelling. Key words : rzeppa co nstant velocit y joint ; circumferential clearance ; swing angle ; rotating angle
1 球笼式等速万向节结构
如图 1 所示 ,球笼式等速万向节主要由钟形壳 、 星形套 、 保持架 、 钢球 ( 共 6 个 ,将正上方的钢球记为 ①,按顺时针每隔 60° 分布 1 个钢球 , 分别记为 ②、 ) ③、 ④、 ⑤、 ⑥ 组成 . 钟形壳内球面与保持架外球面 、 保持架内球面与星形套外球面均组成一个转动定心 球面副 . 2 个球面副的球心重合于万向节传动中心 O. 在钟形壳的内球面和星形套的外球面均周向等 分地开有 6 个槽 ,并且分别与 6 个钢球共轭接触 ,以 传递运动和转矩 . 钟形壳内球面中心 A 和星形套外 球面中心 B 等距离地偏置在 O 的两侧 , 且满足 OA = OB = e , 其中 , e 为偏心距 . 钟形壳 、 星形套的沟道 截面形状主要包括圆弧 、 椭圆及双心弧沟道 3 种结 [4 ] 构 ,本文仅考虑最为常用的椭圆沟道结构 .
第 45 卷 第 9 期 2011 年 9 月
上 海 交 通 大 学 学 报
J OU RNAL O F S HAN GHA I J IAO TON G UN IV ERSIT Y
Vol . 45 No . 9 Sep . 2011
文章编号 :100622467 ( 2011) 0921269206
第 45 卷
的圆周间隙 ,并分析了圆周间隙随摆角和转角变化 的规律 .
和转角条件下的空间坐标系和运动模型 . 假设 : ( 1) 钢球 、 钟形壳内球面 、 星形套外球面没有形 状误差 ,钢球中心沿理论运动轨迹移动 ,钟形壳与星 形套共轭接触点处的间隙分别位于各自沟道两侧 , 且每个沟道的间隙相等 ; ( 2 ) 钟形壳轴线不动而星形套轴线摆动 ,其他 2 种情况可类似推导 . 由于钟形壳和星形套的沟道均 为椭圆形 ,钢球在沟道中运动时与沟底存在间隙 ,但 其对钢球在沟道中的运动没有影响 ,因此 ,为了简化 运动模型 ,可假设钢球与钟形壳及星形套的沟底相 接触 . 根据图 1 中的结构图建立图 2 所示的空间坐标 系 ,坐标原点为钟形壳内球面的圆心 A , y 轴垂直向 上 , z 轴与钟形壳轴线重合 , x 轴由右手定则产生 . 万向节的运动包括摆动和转动 2 种形式 : 摆动是指 钢球 ① 的球心由 O1 点摆向 O2 点 , 即钢球由 Φ 平面 ( x O y 平面 ) 摆至 Ψ 平面 ( x O y′ 平面 ) , 并规定此方 向的摆角α为正 ; 转动是指钢球 ① 由 O2 点转向 O3 点 , 即钢球由 Λ 平面 ( y Oz 平面 ) 摆至 Σ 平面 ( 即任 意摆角和转角条件下圆周间隙所在平面) , 并规定此 方向的转角β为正 .
收稿日期 :2010208222 基金项目 : 国家科技重大专项基金项目 (2009zx04014222)
隙问题 ,给出了轴向间隙的计算公式 ,并提出了减小 轴向间隙的有效途径 ; 文献 [ 3 ] 中对三球销式等速万 向节圆周间隙进行了分析 ,推导了间隙的计算公式 . 但这些研究均未涉及有关球笼式等速万向节圆周间 隙的计算方法 . 鉴于此 ,本文针对球笼式等速万向节 的结构与运动形式介 : 黄钟灵 (19862) ,男 ,江苏省姜堰市人 ,硕士生 ,主要从事等速万向节驱动轴结构分析 . 郭常宁 ( 联系人) ,男 ,副教授 ,电话 ( Tel . ) :021234208046 ; E2mail :chnguo @sjt u. edu. cn.