伸缩型球笼式等速万向节设计综述
等速万向节的设计
第二章 等速万向节的设计 ......................... 8
2.1 等速万向节的等速原理 ............................ 8 2.2 共轭曲面的解析 .................................. 9 2.3 结构设计 ....................................... 10 2.4 装球球窝的设计 ................................. 16 2.5 沟缘倒角的设计 ................................. 19 2.6 椭圆沟道的设计 ................................. 19 2.7 设计计算实例 ................................... 23 2.8 符号说明 ....................................... 26
1.1.1 不等速万向节 十字轴式刚性万向节为汽车上广泛使用的不等速万向节，允许相邻两轴的 最大交角为 15°~20°，具有结构简单，传动效率高的优点，但在两轴夹角不 为零的情况下，不能传递等角速转动。 当满足传动轴两端万向节叉处于同一平面内且第一万向节两轴间夹角与 第二万向节两轴间夹角相等的条件时，可以实现由变速器的输出驱动桥的输入 轴的等角速传动。但因为在车辆行驶时，驱动桥要相对于变速器跳动，不可能 在任何时候都有夹角相等，实际上只能做到变速器到驱动桥的近似等速传动。 在以上传动装置中，轴间交角越大，传动轴的转动越不均匀，产生的附加交变 载荷也越大，对机件使用寿命越不利，还会降低传动效率，所以在总体布置上 应尽量减小这些轴间角。
伸缩型球笼式等速万向节设计
伸缩型球笼式等速万向节设计一、概述二、设计原则1.承受扭矩要求：根据实际应用情况确定伸缩型球笼式等速万向节要承受的最大扭矩，以保证其在工作过程中不会发生破坏。
2.弯曲角度和位移确定：根据车轮悬挂系统的运动轨迹和传动轴的安装位置，确定伸缩型球笼式等速万向节在工作过程中的最大弯曲角度和位移。
3.等速特性：为了保证传动过程中传动轴和驱动轴的角速度保持恒定，需要通过设计合适的几何形状来满足等速要求。
三、设计步骤1.确定传动系统参数：根据实际应用情况，确定传动系统的参数，包括传输功率、转速、扭矩等。
2.选择合适的材料：根据承受扭矩和工作条件要求，选择适合的材料来制作球笼、滚珠和轴套。
3.设计球笼形状：根据弯曲角度和位移要求，设计球笼的几何形状，以使其在工作过程中能够承受相应的力矩。
4.设计滚珠数量和尺寸：根据传输功率和转速要求，确定滚珠的数量和尺寸，以使其能够承受相应的载荷。
5.设计轴套形状：根据球笼和滚珠的几何形状，设计轴套的形状，以确保球笼和滚珠能够顺利运动。
6.进行强度校核：根据设计结果，进行强度校核，以确保伸缩型球笼式等速万向节的安全可靠。
四、设计优化为了提高伸缩型球笼式等速万向节的性能，可以进行以下优化：1.材料优化：选择优质的材料，以提高伸缩型球笼式等速万向节的强度和耐用性。
2.结构优化：通过改变球笼、滚珠和轴套的几何形状，优化结构布局，以降低摩擦和磨损，提高传动效率。
3.润滑优化：选择合适的润滑剂和润滑方式来减少摩擦和磨损，延长伸缩型球笼式等速万向节的使用寿命。
四、总结伸缩型球笼式等速万向节是一种重要的汽车传动系统零部件，通过设计合适的几何形状和优化材料选取，可以实现稳定的传动效果。
在设计过程中，需要考虑承受扭矩要求、弯曲角度和位移确定、等速特性等因素，以确保伸缩型球笼式等速万向节的性能和安全可靠。
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。
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。
球笼式等速万向节的结构设计
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。
球笼式万向节等速原理
球笼式万向节等速原理你想啊，汽车在行驶的时候，那车轮可不是一直直愣愣地往前跑的。
有时候要转弯，有时候路面不平，车轮的角度那是变来变去的。
这时候呀，就轮到球笼式万向节上场啦。
球笼式万向节呢，就像是一个超级灵活的小关节。
它里面有好多的小零件，就像一群小伙伴在里面合作。
咱们先来说说这个球笼。
这个球笼就像是一个小房子，把其他的零件都给罩在里面。
它可不是随便罩着玩的，这个小房子的形状和结构可都是有讲究的。
它得保证里面的零件能够按照一定的规则运动。
再看看里面的钢球。
这些钢球可太可爱了，就像一群调皮的小弹珠。
它们在球笼里滚来滚去的。
当汽车的传动轴开始转动的时候，这些钢球就开始忙乎起来了。
它们的任务呢，就是要让动力能够顺利地传递到车轮上，不管车轮的角度怎么变。
那等速是怎么做到的呢？这就像是一场特别精准的配合。
你看啊，当车轮转弯的时候，外侧的车轮要走的路程比内侧的车轮长。
这就好比两个人一起跑步，一个人在弯道的外侧，一个人在弯道的内侧，外侧的人肯定要跑更远的路。
在汽车里呢，球笼式万向节就会调整自己的状态。
那些钢球会根据车轮的角度变化，自动地调整自己的位置。
它们就像是一群聪明的小助手，让动力在传递的过程中，不管是到外侧车轮还是内侧车轮，速度都是一样的。
就好像是一场魔法表演一样。
不管汽车的姿态怎么变化，球笼式万向节都能稳稳地保证动力的等速传递。
你可以想象成一个超级灵活的小机器人，不管你怎么摆弄它，它都能按照你的要求把东西准确地送到目的地。
而且呀，这个球笼式万向节还特别的耐用呢。
它就像一个吃苦耐劳的小战士，在汽车的底盘下面默默奉献。
不管是在坑坑洼洼的土路上，还是在平坦的高速公路上，它都在那里努力工作着。
有时候我就想啊，发明这个球笼式万向节的人可真是个天才。
他就像是一个超级魔法师，把这些简单的零件组合在一起，就创造出了这么神奇的东西。
这就告诉我们呀，生活中的很多东西看起来很复杂，其实只要我们用心去了解，就会发现它们背后都有着很有趣的原理呢。
伸缩型球笼式等速万向节设计
结业设计说明书之樊仲川亿创作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:指导教师：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安插，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。
对重要零件进行了资料的选择和工艺性分析。
而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 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 auxiliaryanalysis.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 等速万向节等速的包管101.4.1 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 坚持架运动和受力分析323 万向节主要零件的资料选择及工艺流程343.1 筒形外壳343.1.1 筒形外壳资料的选择343.1.2 筒形外壳工艺流程343.2 球笼363.2.1 球笼资料的选择363.3 星形套383.3.1 星形套资料选择383.3.2 星形套工艺流程393.4 半轴403.4.1 半轴资料的选择403.5 钢球413.5.1 钢球资料选择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 钢球与坚持架之间的摩擦损失：466.5 外滚道与坚持架之间的摩擦损失：466.6 内滚道与坚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。
球笼式万向节设计.
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。
球笼式万向节设计
球笼式万向节设计球笼式万向节是一种常见的车辆传动系统中的重要部件，它能够传递引擎的动力到车轮上，并且在车辆转弯时，能够保持发动机的输出轴与驱动轴之间的角度不变。
本文将详细介绍球笼式万向节的设计原理、结构以及相关的应用和优缺点。
设计原理：球笼式万向节基于Cardan原理，利用两个相互垂直的万向轴连接两个轴线偏转角度不同的轴。
它由两个铰接的关节和一个球笼组成。
其中，一个关节连接发动机输出轴，另一个关节连接驱动轴，球笼连接两个关节。
当两个轴偏转角度不同时，球笼可在空间内自由倾转，使两个关节保持相对角度不变，从而传递动力。
结构：球笼式万向节的主要部件有外球笼、内球笼、滚柱和滚道。
外球笼和内球笼中各有一个环形滚道，滚柱装在外球笼和内球笼的滚道之间。
当两个轴线偏转时，滚柱与滚道相互相对滚动，使得两个关节保持相对角度不变。
外球笼通过轴承装在发动机输出轴上，内球笼通过轴承装在驱动轴上。
滚柱呈正十字形交叉摆放，通过滚道滚动实现两轴线的转动。
应用：球笼式万向节广泛应用于前驱车和四驱车的驱动轴，以及一些工程机械设备的传动系统中。
它能够有效传递发动机的动力，同时允许驱动轴在转弯时有所偏转，保持稳定的驾驶性能。
球笼式万向节还被应用于一些舞台机械和机械臂等设备中，用于传递动力和保持稳定的结构。
优缺点：1.可以承受较大的扭矩和冲击载荷，具有良好的传动性能；2.具有较大的偏转角度范围，能够适应车辆转弯时的变化；3.结构简单，易于制造和维修；4.可靠性高，使用寿命长。
然而，球笼式万向节也存在一些缺点：1.由于滚柱的存在，使得传动效率较低；2.转速受限，不适用于高速传动系统；3.体积相对较大，占据空间较多。
总结：球笼式万向节是一种常用的传动系统部件，它能够平稳传递动力并保持转轴之间的角度不变，具有良好的传动性能和可靠性。
然而，由于其结构和使用条件的限制，它在一些高速传动系统中可能不适用。
未来，随着技术的进步和创新，我们可以期待对球笼式万向节的进一步研究和改进，以满足不同应用领域的需求。
球笼式万向节的结构设计与传动效率分析
毕业设计说明书课题：球笼式万向节的结构设计与传动效率分析摘要球笼式等速万向节是汽车工业中十分重要的部件之一，对其行结构设计和效率分析，对提升车辆的动力性能具有十分重要的意义。
本文在对车辆动力性能需求进行分析的基础上，对Birfield型球笼式等速万向节的结构进行了系统性的设计，对钢球的运动轨迹、钢球的径向速度、加速度和轴向速度、加速度进行了研究，深入研究了钢球受力和保持架受力情况以及钢球与保持架、钢球与内外滚道间的摩擦扭矩，建立一套受力与输入扭矩、偏转角；效率与摩擦系数、偏转角之间关系数学模型。
利用二维制图软件CAD、三维制图软件PRO/E对设计的万向节进行二维和三维建模，利用仿真软件MATLAB对钢球受力、保持架受力，钢球与内外滚道间的摩擦扭矩、保持架与钢球之间的摩擦扭矩进行仿真。
仿真结果表明本文模型与实际应用中的实体相吻合，对车辆制造具有一定的指导意义。
关键词等速万向节结构设计运动分析受力分析效率仿真分析AbstractRzeppa constant velocity joint is one of the important parts in the automobile industry.Its structure and efficiency is very important for the performance of the vehicle.This article is based on the dynamic performance of the vehicle.The structure of Birfield type ball cage constant velocity universal joint has carried on the systematic design. The motion trajectory of steel ball, steel ball axial and radial velocity, acceleration and velocity and acceleration are studied, The in-depth study on the stress of steel ball and cage stress distribution and ball and cage, ball and friction torque between the inner and outer raceway,To establish a setof the mathematical of the relationship between of force and input torque andAngle of deflection, relationship between efficiency and deflection Angle, friction coefficient.Using Two-dimensional drawing software CAD, three-dimensional mapping software PRO / E gimbal design two-dimensional and three-dimensional modeling, Using the simulation software MATLAB to the steel ball bearing, cage bearing, steel ball and the friction torque between the inner and outer raceway, between cage and steel friction torque are simulated. Simulation results show that the proposed model and the practical application of consistent entity has certain guiding significance for the vehicle manufacturer.Keywords: Rzeppa constant velocity joint; The structure design; Motion analysis ; Stress analysis; efficiency ;Simulation analysis.目录摘要 (1)1 引言 (4)1.1 课题研究的来源、内容及意义 (4)1.2 万向节的种类与发展 (4)1.3 球笼式万向节的国内外现状 (5)2 球笼式万向节的结构以及主要参数设定 (7)2.1 结构介绍及工作原理 (7)2.2 等速原理 (8)2.3 主要参数设定 (8)2.3.1 轴径的基本参数 (8)2.3.2 钢球的基本参数 (9)2.3.3 钟形壳的基本参数 (9)2.3.4 球笼（保持架）的基本参数 (9)2.3.5 星形套基本参数 (10)2.3.6 沟道偏心距 (10)3 球笼式万向节的运动分析 (10)3.1 钢球的运动分析 (10)3.1.1 钢球的运动轨迹 (10)3.1.2 钢球在径向与轴向的运动 (13)3.2 保持架的运动分析 (15)4 球笼式万向节的受力分析 (15)4.1 钢球的受力分析 (15)4.2 保持架的受力分析 (16)4.2.1 保持架与钢球之间的受力 (16)4.2.2 保持架与内、外滚道之间的受力 (17)5 球笼式万向节的润滑 (17)6 球笼式万向的效率分析 (18)6.1 效率损失的主要形式 (18)6.2 效率公式的推导 (19)6.3 钢球与内、外滚道之间的摩擦扭矩 (20)6.4 保持架与钢球之间的摩擦扭矩 (21)6.5 保持架与内外滚道之间的摩擦扭矩 (21)7 仿真结果分析 (22)7.1 受力仿真 (23)7.2 摩擦扭矩仿真 (24)7.3 效率仿真 (25)8 设计感想 (26)9 谢词 (26)10 参考文献 (27)11 附录 (28)1引言1.1 课题研究的来源、内容及意义课题来源：江苏省自然科学基金面上研究项目（BK20131221）：《基于工况的电动汽车轮边驱传动系统动态能耗机理研究》。
球笼式等速万向节的结构设计
球笼式等速万向节的结构设计首先，球笼式等速万向节主要由内外转向角的球笼、滚针组、内外球道、套筒和密封件等部分构成。
内外转向角的球笼是球笼式等速万向节的核心部件，它由多个相互连接的球笼组成，在传递转矩的同时能够允许一定的角度偏差。
球笼通常采用高强度合金钢材料制造，具有较高的强度和耐磨性。
滚针组由多个滚针和保持架组成，其作用是保持内外球道之间的间隙，同时在传递转矩的同时减小滑动摩擦，提高传动效率。
滚针通常采用高硬度、高耐磨的材料制造，保持架通常采用强度高、刚性好的材料制造。
内外球道是球笼式等速万向节的支撑部件，其作用是固定滚针组和球笼，并保持其相对位置。
内外球道采用高强度合金钢材料制造，具有较高的强度和刚性。
套筒是球笼式等速万向节的连接部件，其作用是连接球笼和外部传动装置。
套筒通常采用高强度合金钢材料制造，具有较高的强度和耐磨性。
密封件是球笼式等速万向节的重要组成部分，其作用是防止润滑油泄漏和灰尘进入，保护内部零部件的正常工作。
常见的密封件有油封、O型圈和密封胶等，其材料通常采用耐油、耐磨的橡胶材料制造。
在球笼式等速万向节的结构设计中，需要考虑以下几个关键因素：1.载荷能力：根据实际应用需求，确定等速万向节的承载能力，确保其能够稳定传递转矩。
2.允许偏差角度：确定球笼的数量和大小，以允许一定的角度偏差，以适应实际传动需求。
3.密封性能：通过选择合适的密封件材料和结构，确保等速万向节的密封性能，防止润滑油泄漏和灰尘进入。
4.耐磨性能：通过选择合适的材料和表面处理方法，提高等速万向节的耐磨性能，延长使用寿命。
5.安装和拆卸便利性：考虑等速万向节的安装和拆卸难度，设计合理的连接方式和结构，提高操作便利性。
6.刚性和精度：通过优化设计，提高等速万向节的刚性和传动精度，确保传动效果的稳定性和精确性。
综上所述，球笼式等速万向节的结构设计需要综合考虑多个因素，包括载荷能力、偏差角度、密封性能、耐磨性能、安装和拆卸便利性、刚性和精度等。
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————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：汽车球笼式等速万向节及其总成等速驱动轴 20０8-07－2７09:２0 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。
球笼式万向节的结构设计与传动效率分析
毕业设计说明书课题：球笼式万向节的结构设计与传动效率分析摘要球笼式等速万向节是汽车工业中十分重要的部件之一，对其行结构设计和效率分析，对提升车辆的动力性能具有十分重要的意义。
本文在对车辆动力性能需求进行分析的基础上，对Birfield型球笼式等速万向节的结构进行了系统性的设计，对钢球的运动轨迹、钢球的径向速度、加速度和轴向速度、加速度进行了研究，深入研究了钢球受力和保持架受力情况以及钢球与保持架、钢球与内外滚道间的摩擦扭矩，建立一套受力与输入扭矩、偏转角；效率与摩擦系数、偏转角之间关系数学模型。
利用二维制图软件CAD、三维制图软件PRO/E对设计的万向节进行二维和三维建模，利用仿真软件MATLAB对钢球受力、保持架受力，钢球与内外滚道间的摩擦扭矩、保持架与钢球之间的摩擦扭矩进行仿真。
仿真结果表明本文模型与实际应用中的实体相吻合，对车辆制造具有一定的指导意义。
关键词等速万向节结构设计运动分析受力分析效率仿真分析AbstractRzeppa constant velocity joint is one of the important parts in the automobile industry.Its structure and efficiency is very important for the performance of the vehicle.This article is based on the dynamic performance of the vehicle.The structure of Birfield type ball cage constant velocity universal joint has carried on the systematic design. The motion trajectory of steel ball, steel ball axial and radial velocity, acceleration and velocity and acceleration are studied, The in-depth study on the stress of steel ball and cage stress distribution and ball and cage, ball and friction torque between the inner and outer raceway,To establish a setof the mathematical of the relationship between of force and input torque andAngle of deflection, relationship between efficiency and deflection Angle, friction coefficient.Using Two-dimensional drawing software CAD, three-dimensional mapping software PRO / E gimbal design two-dimensional and three-dimensional modeling, Using the simulation software MATLAB to the steel ball bearing, cage bearing, steel ball and the friction torque between the inner and outer raceway, between cage and steel friction torque are simulated. Simulation results show that the proposed model and the practical application of consistent entity has certain guiding significance for the vehicle manufacturer.Keywords: Rzeppa constant velocity joint; The structure design; Motion analysis ; Stress analysis; efficiency ;Simulation analysis.目录摘要 (1)1 引言 (4)1.1 课题研究的来源、内容及意义 (4)1.2 万向节的种类与发展 (4)1.3 球笼式万向节的国内外现状 (5)2 球笼式万向节的结构以及主要参数设定 (7)2.1 结构介绍及工作原理 (7)2.2 等速原理 (8)2.3 主要参数设定 (8)2.3.1 轴径的基本参数 (8)2.3.2 钢球的基本参数 (9)2.3.3 钟形壳的基本参数 (9)2.3.4 球笼（保持架）的基本参数 (9)2.3.5 星形套基本参数 (10)2.3.6 沟道偏心距 (10)3 球笼式万向节的运动分析 (10)3.1 钢球的运动分析 (10)3.1.1 钢球的运动轨迹 (10)3.1.2 钢球在径向与轴向的运动 (13)3.2 保持架的运动分析 (15)4 球笼式万向节的受力分析 (15)4.1 钢球的受力分析 (15)4.2 保持架的受力分析 (16)4.2.1 保持架与钢球之间的受力 (16)4.2.2 保持架与内、外滚道之间的受力 (17)5 球笼式万向节的润滑 (17)6 球笼式万向的效率分析 (18)6.1 效率损失的主要形式 (18)6.2 效率公式的推导 (19)6.3 钢球与内、外滚道之间的摩擦扭矩 (20)6.4 保持架与钢球之间的摩擦扭矩 (21)6.5 保持架与内外滚道之间的摩擦扭矩 (21)7 仿真结果分析 (22)7.1 受力仿真 (23)7.2 摩擦扭矩仿真 (24)7.3 效率仿真 (25)8 设计感想 (26)9 谢词 (26)10 参考文献 (27)11 附录 (28)1引言1.1 课题研究的来源、内容及意义课题来源：江苏省自然科学基金面上研究项目（BK20131221）：《基于工况的电动汽车轮边驱传动系统动态能耗机理研究》。
一种伸缩型球笼式万向节滚道结构[实用新型专利]
![一种伸缩型球笼式万向节滚道结构[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/ac08e1d0f111f18582d05a9c.png)
专利名称：一种伸缩型球笼式万向节滚道结构专利类型：实用新型专利
发明人：梅刚
申请号：CN200520009539.X
申请日：20050624
公开号：CN2809321Y
公开日：
20060823
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种伸缩型球笼式万向节滚道结构，由内球笼1和外球笼2相对而组成，内球笼1和外球笼2都采用V形直槽滚道，V形直槽夹角范围在60°到90°之间，钢球3夹在两个V形直槽滚道中实现定位，万向节摆动时钢球在V形槽内做纯滚动运动，轴向伸缩时钢球沿V形槽滑动。
该V形直槽滚道的加工需要的拉刀为三角形刀刃，比圆形或椭圆形刀刃的加工简单，加工该滚道结构对拉刀的外形精度要求不高，降低了拉刀的成本，同时拉削时切削量也较圆筒形直槽滚道小。
申请人：长安汽车(集团)有限责任公司
地址：400023 重庆市江北区建新东路260号
国籍：CN
代理机构：重庆华科专利事务所
代理人：康海燕
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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 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.目录摘要 (1)0 引言 (6)0.1 汽车万向节与传动轴技术发展综述 (6)0.2 球笼式等速万向节的发展状况 (7)0.3 球笼式等速万向节的润滑及密封技术现状 (8)1 万向节结构与设计参数确定 (9)1.1 结构选择 (9)1.2 等速证明 (11)1.3 等速万向节等速的保证 (12)1.4参数确定 (15)1.4.1 万向节轴径和钢球直径 (15)1.4.2 钢球回转中心径 (17)1.4.3 筒形外壳沟道沟槽形状及设计参数 (17)1.4.4 沟道偏心距 (18)1.4.5 万向节基本尺寸的确定 (19)2 万向节运动分析与力学分析 (23)2.1 钢球的运动分析 (24)2.1.1 钢球的运动轨迹 (24)2.1.2 钢球沿y轴方向运动 (26)2.1.3 钢球沿径向运动 (27)2.1.4 钢球的切向速度与切向加速度 (28)2.2 万向节受力分析 (30)2.2.1 钢球位置计算 (30)2.2.2 钢球运动平面与原始平面对应半径的夹角 (32)2.2.4 椭圆上各钢球的圆周力 (33)2.3 保持架运动和受力分析 (34)3 万向节主要零件的材料选择及工艺流程 (36)3.1 筒形外壳 (36)3.1.1 筒形外壳材料的选择 (36)3.1.2 筒形外壳工艺流程 (36)3.2 球笼 (38)3.2.1 球笼材料的选择 (38)3.3 星形套 (40)3.3.1 星形套材料选择 (40)3.3.2 星形套工艺流程 (41)3.4 半轴 (42)3.4.1 半轴材料的选择 (42)3.5 钢球 (43)3.5.1 钢球材料选择 (43)3.6 星形套与半轴的固定 (43)4 制造技术 (43)5 球笼式万向节的润滑 (44)6 等速万向节的效率 (45)6.1效率公式的推导; (46)6.2 扭矩损失公式的推导: (46)6.3 钢球与内外滚道之间的摩擦损失： (47)6.4 钢球与保持架之间的摩擦损失： (48)6.5 外滚道与保持架之间的摩擦损失： (48)6.6 内滚道与保持架之间的摩擦损失： (49)7 万向节寿命分析 (50)8 设计总结 (56)10 谢词 (57)11 参考文献 (59)0 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。
根据运动学原理，万向节可划分为非等速、等速和准等速万向节三种，单个虎克万向节的非等速性最早是由Ponceler借助球面三角所证明。
面球笼式（Rzeppa）万向节和三枢轴（Tripode）万向节的等特征则分别由后来的Metzner和MicheOrain 获得证明。
根据万向节类型，传动轴可分为：虎克万向节传动轴；球笼式万向节传动轴；三枢轴式万向节传动轴。
大家知道，传动轴的主要功能是在输入轴和输出轴之间距离与夹角改变时能尽可能均匀滴传递扭矩和旋转运动。
随着汽车工业的发展，特别是前轮驱动桥车大量生产一来，万向节和传动轴，尤其是等速万向节传动轴的设计理论和制造技术获得了飞速的发展。
当今国际上，万向节和传动轴生产厂加之间的竞争日趋势激烈：把一种新产品投放市场，不仅要求骑强度和寿命应满足各种使用要求的规定，而且还要求产品的价格更具有竞争性和轻量化。
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的关键零部件项目之一。
但由于起步较晚，与国外相比，无论是从产品的设计、还是制造技术都存在一定的差距。
0.2 球笼式等速万向节的发展状况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。
0.3 球笼式等速万向节的润滑及密封技术现状卫视球笼式等速万向节都能可靠的正常工作，必须使其保持良好的润滑状态，否则就会造成金属元件的直接接触，加剧万向节原件的磨损或擦伤，降低其工作寿命。
因此对此种万向节的润滑、密封应给与足够的重视。
球笼式等速万向节所才用的润滑剂主要取决于转速和角度。
在转速高达1500r/min时，使用一种优良的油脂，这种油脂能防锈。
若转速和角度都较大时，则使用润滑油。
同时，万向节的密封装置应包成润滑剂步泄漏。
常用筒式波纹型橡胶密封罩。
1 万向节结构与设计参数确定1.1 结构选择伸缩型球笼式万向节结构与一般球笼式相近，仅仅外滚道为直槽。
在传递转矩时，星形套与筒形壳可以沿轴向相对移动，故可省去其它万向传动装置的滑动花键。
这不仅结构简单，而且由于轴向相对移动是通过钢球沿内、外滚道滚动实现的，所以与滑动花键相比，其滚动阻力小，传动效率高。
这种万向节允许的工作最大夹角为20°。
Rzeppa型球笼式万向节主要应用于转向驱动桥中，目前应用较少。
Birfield型球笼式万向节和伸缩型球笼式万向节被广泛地应用在具有独立悬架的转向驱动桥中，在靠近转向轮一侧采用Birfield型万向节，靠近差速器一侧则采用伸缩型球笼式万向节。
伸缩型万向节还被广泛地应用到断开式驱动桥中。
伸缩型球笼式等速万向节属于等速万向节，其工作特点是所有传力点总是位于两轴夹角的等分平面上，这样被万向节所联接的两轴的角速度就永远相等。
在转向驱动桥、断开式驱动桥等的车轮传动装置中，广泛地才用等速万向节。
某轻型汽车采用的伸缩型球笼式等速万向节，其结构件图见图1。
球笼式万向节由于汽油六个钢球同时承载，承载能力及耐冲击能力强、传动效率高、结构紧凑、安装方便，工作角很大。
适合轻型汽车上应用。
1、从动轴2、筒形外壳3、密封圈4、球笼5、星型套6、传力钢球7、主动轴图1 伸缩型球笼式等角速万向节结构示意图1.2 等速证明伸缩型球笼式等角速万向节的等速传动原理如图1所示。
外滚到中心A与内滚到的中心B分别位于万向节中心O的两边，且与O等距离。
传力钢球的中心C位于A、B两点的距离也相等。
保持架的内外球面、星型套的外球面和筒形外壳的内球面均以万向节O 为球心。
因此，当两轴夹角变化时，保持架科研内、外球面滑动，以保持传力钢球在一定位置。
由图1可见，由于OA=OB,CA=CB,则三角形COA COB ∆≅∆，因此，COA COB ∠=∠,即两轴相交任意角∂时，其传力钢球的中心C 都位于夹角的平分面上。
此时，传力钢球到主动轴和从动轴的距离a 和b 相等，根据公式：v r ω=，.由于传力钢球的速度（v ）相同，半径r a b ==，从而保证了主、从动轴以相等的角速度转动。
1.3 等速万向节等速的保证图2 内外环与钢球的工作原理图已知偏移角和中心偏置距是保证等速性的关键尺寸。
可根据钢球在内外环钢球滚道中的工作状况，先求出钢球在楔紧状态下的楔角的极限值，再选择一个大于β/2楔角的角度作为偏移角，并求其相对应的中心偏置距。
最大楔角的确定方法如下：由图2可见，钢球在楔角β时刚好楔紧。
由于在楔紧状态下内外环作用在钢球上的法相压力有将钢球推向分离的趋势，因此在接触点E 和F 处的摩擦力则倾向于阻止钢球分离，两种里综合作用的结果，是钢球保持平衡状态。
在图中建立坐标系XOY ，则当钢球处于楔紧状态时，应满足下式：22111sin sin 0xP f NN f N ββ=-+-≤∑ （1-1）2111cos sin 0yPN N f N ββ=+-≤∑ （1-2）2211()0eMf N f N r =+≤∑ （1-3）式中：1N 、2N ——内环、外环与钢球接触点上的压力； 1f ——内环与钢球接触点处的摩擦系数；2f ——外环与钢球接触点处的摩擦系数；β——楔角；r ——半径。