等速万向节总成的设计方法
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。
等速万向节的设计
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。
双偏置式等速万向节的结构设计
Ｂ——偏心保持架窗孔宽度 ， ． ｎ １ ＇ ｍ Ｂ— —偏 心 保持 架窗孔 冲压 宽度 ， ｍ ｍ
— —
偏 心 保持 架窗孔 最大 长度 ，＇ ｎ １ ｍ ．
—
—
偏 心保 持 架窗孔 磨削 长度 ，１ ｎ． ＇ ｍ
连线 的夹角（ 偏心角） （ ） ，。
双 偏置 式等速 万 向节 （ Ｏ Ｄ Ｊ型 ） 伸缩 型等 速 是 万 向节 中至关 重要 的一 种 。其 结构 先 进 、 紧凑 ， 工
— —
． —偏 心保持 架窗 孔厚度 ， ｍ ｓ — ｍ 占 —筒 形壳 沟道长 度余量 ，ｕ — ｎｎ
占
．
— —
偏 心保 持架 圆柱 面径 ，１ ｎｍ ＇ ． 球组 节 圆直径 系数 偏 心 保持 架厚度 系数
偏 心保持架 窗孔磨 削长度 加长值 ，ｕ ｎｎ
—
—
占— — 星形套装 配 间隙 ，ｍ ｍ 占—— 偏 心保持 架窗孔 磨削 长度加 强值 ， ｍｍ
的一 般规 律 。
形状为图 ２ 所示的双偏心圆弧形。由于保持架偏 心的原因， 使得筒形壳沟道较球 笼式万 向节钟形 壳的沟道 明显变浅 ， 接触 角仍按 ４ 。 若 ５ 设计 ， 钢球 与沟道的接触 点将 位于沟道边缘 附近 ， 至有接 甚 触不 上 的可 能。为 此 ， 沟道 的接 触 角设 计 成 该 ３ 。 由于偏 心 保 持 架 在 筒 形 壳 圆 柱 面 上 既 有 滚 ６。 动又有滑动， 以， 所 圆柱面与偏心保持架外球面间
１ 双偏置式等速 万向节的结构特征
离 ，１ｌ ｎＴ ｌ
△ 双偏 置式万 向节 轴 向最 大伸缩 量 ，ｕ ￡一 ｎｎ
— —
筒形壳沟道截面圆弧半径 ，ｕ ｎｎ
等速万向节传动轴总成结构主参数的最优化设计
等速万向节传动轴总成结构主参数的最优化设计等速万向节传动轴总成结构主参数的最优化设计一、引言在汽车、机械设备等领域中，等速万向节传动轴总成是一种重要的传动装置，其性能对整个系统的稳定性和效率起着至关重要的作用。
对等速万向节传动轴总成的结构主参数进行最优化设计具有重要意义。
本文将对等速万向节传动轴总成的结构主参数进行深入探讨，并提出最优化设计的相关建议。
二、等速万向节传动轴总成的概述等速万向节传动轴总成是一种能够实现转动轴的等速传动和角偏差补偿的重要装置。
它通常由内套管、外套管、滚珠、保持架、密封圈等部件组成。
其中，内外套管的长度、直径，滚珠的数量和尺寸，保持架的结构等都是决定传动轴总成性能的关键参数。
三、等速万向节传动轴总成结构主参数的优化设计1. 内外套管长度和直径的优化内外套管的长度和直径直接影响着传动轴的承载能力和稳定性。
在进行最优化设计时，需要综合考虑传动轴总成的实际工作环境和使用要求，通过有限元分析等方法确定内外套管的最佳尺寸，以确保其在工作中具有良好的耐久性和稳定性。
2. 滚珠数量和尺寸的优化滚珠的数量和尺寸直接影响着传动轴的传动效率和扭矩传递能力。
在最优化设计中，需要通过仿真计算和试验验证等手段确定最佳的滚珠数量和尺寸，以实现传动轴在工作时的平稳传动和良好的功率输出。
3. 保持架结构的优化保持架作为传动轴总成中的重要部件，其结构设计对于传动轴的使用寿命和性能起着关键作用。
在最优化设计中，需要考虑保持架的材料、形状和加工工艺等因素，以确保其具有良好的刚性和耐磨性，同时尽量减小其重量和功耗。
四、个人观点和理解在进行等速万向节传动轴总成结构主参数的最优化设计时，我认为需要充分考虑传动轴总成的工作环境和使用要求，以及材料和加工工艺的实际条件。
通过综合运用计算机辅助设计、有限元分析、试验验证等方法，可以实现对传动轴总成结构主参数的科学、合理和有效的优化设计。
五、总结与回顾通过对等速万向节传动轴总成结构主参数的最优化设计进行深入探讨，我们可以得出以下结论：内外套管的长度和直径、滚珠数量和尺寸、保持架结构等参数的最优化设计，能够显著提高传动轴总成的稳定性、传动效率和使用寿命，从而为相关设备和系统的性能提升提供有力支持。
一种新型等速万向节的设计
图 ３是 我 们 研 制 开 发 的一 种 模 内贴标 机 械 手 ， 能 够实 现 、，ｚ三个 方 向 的直线 运 动 ，即 为三 自由度空 ｌ 、 间机 械手 。 方 向 的伺 服 电机螺 杆 ８和 滑轨 ６实现 机 械 手的水平方向移动 ； Ｙ方 向的 伺 服 电机 螺 杆 １和 滑 轨
维普资讯
般 我 Ｉ托砰 ２ ０ ． ０ ２７
固圈团圆圈圈团圃圈圈圆圈
肖生 发 ， 伍 德 荣
（ 北汽 车 ｒ ｌ学 院 汽 车 工程 系。 北 十堰 ４ ２ ０ 湖 －ｋ 湖 ４ ０ ２）
摘
要 ： 绍 了一种 新 型等 角速 万 向节— — 环 叉式 万向 节 的工作 原理 和 结构 。 介
关 键 词 ： 向 节 ；环 叉 式 ；设 计 万
中图分类 号 ： ４ ３２ ６ Ｕ ６ ．１
１ 前 言
文 献标 识码 ： Ａ
文 章编 号 ：０ ２ ２ ３ （ ０ ２） ７ ０ １ — ２ １０ — ３ ３ ２ ０ ０ — ０ ６ ０ （ 中间 轴两 端 的万 向节 叉 共 面 。 ２）
普 通 十字 轴 万 向节 的不 均 匀性 使 其 正 负抵 消 ，从 而 得
到 匀速传 动 的 。为此 必 须 满足两 点 ：
（ ） １ 两普 通 十 字轴 万 向节 的工 作夹 角相 等 ；
２ 一种 高速 模 内贴 标机 械 手
该 设 备 中的 、，ｚ三个 方 向的伺 服 电机采 用 Ｐ Ｃ ｌ 、 Ｌ 控 制 ， 以根 据 吹 瓶 机 的生 产 效 率 、 间 位 置调 节 机械 可 空 手 的 工作 频率 、 纸 的终 点 位 置 、 给 速 度 、 离 、 标 进 距 中途
量效 果 。
该类 高速 模 内贴 标 机 械 手 ，可 大 量 节 省 人 力 、 物 力 ， 少 生产 场地 ， 幅 度 降 低 生 产 成 本 ， 提 高 伪 造 减 大 并 难度 ， 变 了 目前 中空成 型 塑料 制 品 的生产 工艺 。 改
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。
轿车等速万向节驱动轴总成的设计分析
界转速。
等速万向节驱动轴总成可以简化为两端自由
支承的等断面的简支梁, 其临界转速 n 可按下式 计算:
n = 1. 2 @ 108 @
D2 + d2 L2
式中 n 临界转速, rPmin
D 轴管外径, mm d 轴管内径, mm
L 支承点长度( 可取两万向节中心之
距) , mm
计算出来的临界转速的安全系数( 临界转速 n 与发动机最高转速 n发 之比) 不得低于 1. 5, 或 n 应比 n发 高出 70% ~ 80% 。这是因为在制造中
叙词: 深沟球轴承 振动 动态特性
葛世东, 张建 伟, 刘宏 业. 陶瓷 球和 钢 混合 轴承 的 典 型力学性能分析. 轴承, 2000( 5) : 4~ 6
用一个计算实例较详细地分 析了用 陶瓷球 替换钢 球 后的轴承内部 受力 的变 化情 况, 表 明简 单地 用陶 瓷球 替 换钢球并不一 定能 延长 轴承 的使 用 寿命, 陶 瓷球 轴承 需 要专门的设 计才能发挥 其优越 性。附图 8 幅, 表 1 个, 参 考文献 2 篇。
的动 平衡质量 和使用后 的磨损, 都会使 n 值下 降。
3 等速万向节驱动轴的受力及扭矩
容量的确定
等速万向节驱动轴总成, 除承受图纸要求的 一定量值的轴向滑移力外, 主要是承受扭转力矩。 其转矩的确定可按下式计算。
按发动机最大扭矩计算时
Mj = 0. 6Memax ik i0 按最大附着力计算时
式中 Mj
# 44 #
庞启兴, 许雪 飞, 张晶 霞. 水泵 轴连 轴 承外 圈端 面 磨 削工艺改进. 轴承, 2000( 5) : 23~ 24
叙词: 轴连轴承 外圈 端面切削 双端面磨床
等速万向节的设计
等速万向节的设计等速万向节是一种常见的机械传动装置，它具有传递动力和改变传动方向的功能。
它被广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等领域。
本文将从设计原理、结构特点以及应用领域等方面来介绍等速万向节。
一、设计原理等速万向节能够保持输入和输出轴的转速一致，实现无滑差的传动。
它的设计原理基于两个关键部件：内外球和万向销。
内外球是等速万向节的核心部件，它们由滚动轴承组成，能够实现球与球座之间的滚动。
内球与输入轴相连，外球与输出轴相连。
当输入轴转动时，内球也会跟随转动，通过滚动轴承与外球传递动力。
外球与输出轴相连，将动力传递给输出轴。
万向销是连接内外球的关键部件，它能够使内球和外球之间的转动轴线保持一致。
当内球和外球之间的转动轴线发生偏离时，万向销会自动调整位置，以保持内外球之间的同心度。
二、结构特点等速万向节的结构相对简单，主要由内外球、万向销、弹簧等构成。
内外球由滚动轴承组成，可以实现球与球座之间的滚动，从而实现动力传递和转动。
万向销由弯曲弹簧材料制成，可以调整内外球之间的相对位置，保持转动轴线一致。
等速万向节具有以下结构特点：1. 结构紧凑：等速万向节的结构紧凑，体积小巧，适用于空间有限的场合。
2. 传动平稳：等速万向节能够实现输入和输出轴的转速一致，传动平稳，无滑差。
3. 负载能力强：等速万向节能够承受较大的负载，并且具有较高的传动效率。
4. 调整方便：万向销可以自动调整位置，使内外球之间的转动轴线保持一致，调整方便。
三、应用领域等速万向节在许多领域都有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 汽车行业：等速万向节被广泛应用于汽车传动系统中，用于传递动力和改变传动方向。
它可以使驱动轴与转向轴之间实现无滑差的传动，提高汽车的行驶稳定性和操控性能。
2. 航空航天领域：等速万向节在航空航天领域中也有重要应用。
它可以用于飞机的起落架系统、飞行控制系统等，能够实现飞机在起飞、降落和飞行过程中的转向和动力传递。
3. 机械制造：等速万向节在机械制造领域中被广泛应用，例如机床、工程机械等。
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。
三柱轴式等速万向节的结构设计
三柱轴式等速万向节的结构设计瓦房店轴承集团公司(辽宁瓦房店 116300) 李 科 李国会 滕宝利 王小丹 吴文茁【ABSTRACT 】The w orking principle of constant velocity universal joint with three column shafts ,and the design and calculation of its part dimension are introduced.Although it has com plex structure and needs high assemble accuracy ,with the development of precision forging technique ,it can be widely used.1 三柱轴式等速万向节的工作原理1.1 具有等速性如图1、图2所示,当筒形壳(主动轴)转动时,通过球形套圈带动三柱轴(从动轴)转动,在没有轴间角时,三柱轴及球形套圈在筒形壳的沟道中,球形套圈和筒形壳球形沟道的接触素线为CC ′,曲线CC ′为筒形壳和球形套圈的共轭曲线,也就是说,筒形壳沟道上的曲线CC ′的转速也是球形套圈上的曲线CC ′的转速,因此证明是等速1-筒形壳;2-球形套圈;3-滚针;4-三柱轴;5-滚针外挡圈;6-垫圈图1的。
当有轴间角α时,随着三柱轴轴颈的倾斜,球形套圈沿滚针滑动,使球形套圈球面和筒形壳沟道球面相吻合,通过这种调整方式,使球形套圈和筒形壳沟道相接触,它所形成的接触素线DD ′是一个空间曲线,它所在平面γ和没有轴间角时曲线CC ′所在平面β所形成的角度为α,两平面所成角度α即为轴间角,曲线DD ′同样是筒形壳和球形套圈的共轭曲线,它在平面xoy 上投影和没有轴间角时的共轭曲线CC ′重合。
因此证明有轴间角时同样具有等速性。
1.2 三柱轴式等速万向节的特征三柱轴在筒形壳沟道中作纯轴向滑移,是通过球形套圈在筒形壳的球形沟道中作相对移动来实现的。
等速万向节的设计
等速万向节的设计1. 简介等速万向节是一种常见于机械传动系统中的重要组件，它的设计对于保证传动效率、降低噪音和振动具有重要意义。
本文将深入探讨等速万向节的设计原理、结构特点以及在各种应用场景下的设计考虑因素。
2. 等速万向节的工作原理等速万向节通过连接两个轴的非共线的轴段，实现了轴的旋转和转角传递，并且保持了旋转速度的恒定。
其工作原理可以分为以下几个重要步骤：2.1. 旋转接触点的变化在等速万向节中，两个轴之间的连接处包含了一个或多个球体，在传动过程中，这些球体会不断地在两个轴之间进行滚动。
通过球体的滚动，实现了两个轴的转速传递，并且消除了因轴的非共线而引起的转角变化。
2.2. 分离区的设计为了保证等速万向节的传动效果，需要在球体滚动的过程中，保持轴的传动角度处于接近90度的状态。
为了实现这一点，通常会在等速万向节的结构中引入分离区，通过调整分离区的位置和形状，使得两个轴连接处的传动角度保持稳定。
2.3. 传动效率与相位误差在等速万向节中，为了实现轴的等速传动，需要保证传动效率的最大化，并且控制轴之间的相位误差。
通过优化等速万向节的结构设计，选择合适的球形接触点和合理的分离区形状，可以显著提高传动效率并减小相位误差。
3. 等速万向节的结构特点等速万向节的结构特点对于其传动性能至关重要，以下将从几个方面进行探讨。
3.1. 球体与轴的匹配等速万向节中的球体与轴的匹配是保证传动效果的关键。
球体的直径和形状应与轴的接触面相匹配，以实现最佳的传动效率和接触性能。
此外，球体与轴之间的润滑剂也需要适当选择，以减小接触面的摩擦和磨损。
3.2. 分离区的设计等速万向节中的分离区设计直接影响着传动角度的稳定性。
合理的分离区可以保持两个轴的传动角度接近90度，并且减小相位误差。
分离区通常采用锥形或曲面形状，不同的设计对传动性能有着不同的影响，需要根据具体应用场景进行选择。
3.3. 结构材料的选择等速万向节的结构材料选择包括球体、连接件和外壳等。
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。
双偏置式等速万向节的结构设计
偏心保持架窗孔磨削长度加长值, mm 星形套装配间隙 , mm 偏心保持架窗孔磨削长度加强值 , mm 筒形壳沟道底部与钢球的间隙, mm 星形套沟道底部与钢球的间隙, mm 筒形壳沟 道 截面 圆 弧与 钢 球的 接 触 角, ( ) 星形 套沟 道 截面 圆 弧与 钢 球的 接 触 角, ( ) 钢球中心与偏心保持架内、 外球面中心 连线的夹角 (偏心角 ), ( )
图 2 筒形壳沟道截面形状
2 . 2 星形套 如图 3 所示 , 双偏置式等速万向节的星形 套 与球笼式万向节的 星形套有着本质的区别 , 其 结 构设计, 一是使外球面上的六等分沟道和筒形 壳 均与轴线平行; 二是如图 4 所示, 沟道截面形状与 筒形壳相同, 接触角设计成 36 为宜。
1 卡簧 ; 2 传动轴 ; 3 偏心保持架 ; 4 星 形套 ; 5 钢球 ; 6 挡 圈 ; 7 筒形壳
图 1 双偏置式万向节
2 主要零件的结构设计
2 . 1 筒形壳 筒形壳的沟道素线均与轴线平行 , 沟道截面
8
轴承 2008.
. 8
2 . 3 偏心保持架 如图 5 所示, 双偏置式等速万向节偏心保持 架的结构设计应使 6 个窗孔中心线与保持架中心 线重合。内、 外球面中心距窗孔中心距离相等 , 确 保该万向节转角时, 主、 从动轴始终同步。根据该 万向节的等速原理 , 偏心保持架的外部轮廓应为 纯球面。由于外球面中心至内球面中心距离等于 偏心距的 2 倍 , 在与 内球面相交的端面附近壁厚 就变得很薄 , 热处理工艺性较差 , 特别是使用中, 此区域易先磨损甚至破碎。所以 , 在此端通常设 计成 15 的锥面并与外球面相切 , 缓解了两端壁厚 的差异 , 又不影响转角 ( 极限转角可达 2 15 = 30 )。
等速万向节传动轴总成结构主参数的最优化设计
等速万向节传动轴总成结构主参数的最优化设计
摘要：。
1.等速万向节传动轴总成结构主参数的概述
2.等速万向节传动轴总成结构主参数的设计方法
3.最优化设计在等速万向节传动轴总成结构中的应用
4.结论
接下来，我们将按照详细具体地写一篇文章。
正文：
等速万向节传动轴总成结构主参数的最优化设计是机械传动领域中的一个重要问题。
在等速万向节传动轴总成结构中，主参数的选择直接影响到整个传动系统的性能。
因此，对于主参数的优化设计是非常必要的。
等速万向节传动轴总成结构主参数的优化设计方法主要包括两种：一种是基于数学模型的优化设计方法，另一种是基于遗传算法的优化设计方法。
基于数学模型的优化设计方法主要是通过建立传动轴总成的数学模型，然后使用优化算法来求解最优解。
而基于遗传算法的优化设计方法则是通过模拟自然进化过程，不断地进行选择、交叉和变异，从而得到最优解。
最优化设计在等速万向节传动轴总成结构中的应用，可以有效地提高传动轴总成的性能，减少传动误差，提高传动效率，降低噪音和振动，从而提高整个传动系统的可靠性和稳定性。
综上所述，等速万向节传动轴总成结构主参数的最优化设计是机械传动领域中的一个重要问题。
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。
汽车球笼式等速万向节及其总成课件资料
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。
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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图3交叉滚道球笼等速万向节小,滑移量大而极限轴间角(18°)较小等特点。
交叉滚道球笼等速万向节如图3所示,由星形套、外套、保持架以及钢球组成,星形套、外套沟道相对轴线倾斜一个角度以此来控制钢球的运动。
在预加载荷时,钢球具有旋转运动,并有高速运行能力,在作轴向运动时滑移阻力比可轴向移动的等速万向节大,但在形成轴间角时所需力矩比可轴向移动的等速万向节要小。
三球销式万向节如图4所示,由外套、三销架、球环及滚针组成,具有较大轴向滑移量和较小的滑移阻力。
图4所示为基本型,为了改善性能已经派生出6种新结构。
图4 三球销式等速万向节1.1.3 前驱半轴种类由于伸缩型等速万向节具有不同结构,因此前驱半轴总成可分为B J +DO J 、B J +LJ 、B J +T J 3种类型。
前驱半轴总成的转速不高,因此其振动为一阶振型,对驱动半轴总成的平衡要求不高,在设计时合理选配中心固定型等速万向节和伸缩型等速万向节即可,无需作动平衡检测,由于传递转矩较大,设计时其使用寿命是应考虑的首要问题。
1.2 后驱动半轴总成在车辆转向的过程中,后轮的转向角远小于前车轮,因此后驱半轴由2个伸缩型等速万向节组成,分为T J +T J 型、DO J +DO J 型、LJ +LJ 型,其中高档轿车使用LJ +LJ 型最多。
2 驱动半轴设计原则 驱动半轴总成的设计首先要满足车辆的安全性,即对轴应进行强度、等刚性计算;对等速万向节进行选型设计,计算驱动半轴总成的寿命,同时须经过台架试验和路试,其次考虑车辆乘坐的舒适性,即解决驱动半轴的振动、噪声、异响等。
2.1 使用安全性驱动半轴总成与传动轴相比,特点是传递较大转矩,作为车辆中的一个安全件,在保证强度的前提下,要保证使用寿命。
在设计过程中,对于中心固定型等速万向节和伸缩型等速万向节,使用Hertz 理论,在优化沟道几何形状的同时,计算接触应力,从而确定中心固定型等速万向节和伸缩型等速万向节的动态额定转矩和静态额定转矩。
根据静态额定转矩来选取产品的系列,并进行具体的结构设计,根据动态转矩进行寿命验算。
对于轴,根据选用材料和热处理工艺参数,用线弹性理论来确定轴的直径。
由于驱动半轴总成在恶劣条件下工作,理论计算结果并不可靠,需要经过台架和路试试验,采用Weibull 统计方法来处理试验数据。
通过试验,最终对产品进行定型。
2.2 驱动半轴总成传递效率国外文献介绍驱动半轴总成传递效率很高,可达97%,但在国内,产品在作台架试验时,效率往往很低,甚至仅为75%。
测试温度可达300℃以上,而润滑脂正常使用温度不允许超过120℃,如果万向节内部温度过高,润滑脂就会失效,表现为发黑、变性,甚至完全分解,粘附在沟道表面。
传递效率低的一个主要原因,在于中心固定型等速万向节和伸缩型等速万向节内部零件之间摩擦严重而产生大量热,具体可用接触表面温升公式来计算。
例如中心固定型等速万向节,在有轴间角时运行,每旋转一周,钢球都会在星形套、外套沟道内按正弦曲线完成一个往复运动,由于星形套、外套沟道曲率不同,钢球在运动过程中必然存在滑动,而滑动摩擦所产生的热量导致产品内部温度的升高。
降低摩擦除了改变结构设计外,必须合理选用润滑脂,选用润滑脂原则为:根据接触表面的粗糙度来合理确定M oS 2和石墨颗粒大小,根据不同接触应力类型来选择基础油的黏度。
如果润滑脂黏度很稠,将产生很大振动。
在填装润滑脂时应注意密封罩的压力平衡问题,否则会导致密封罩的异常变形而过早损坏。
2.3 驱动半轴总成的振动与噪声由于驱动半轴总成的转速一般不超过1500r/min ,因此不会出现临界转速问题。
对于细长轴应考虑弯曲振动以及如何加阻尼块来进行平衡,对于驱动半轴总成必须解决好中心固定型等速万向节和伸缩型等速万向节尺寸系列的匹配问题,以便把中间轴设计成等刚性体。
低速运行的驱动轴的振动和高速运行的传动轴相比简单得多,但应注意噪声问题。
・83・《轴承》2006.№.9对于噪声问题,不能不分析密封罩,因为密封罩是产生噪声的主要原因。
密封罩安装在等速万向节外套和轴上,防止灰尘、水分等进入等速万向节中,以保护润滑脂的正常润滑。
当密封罩在大角度状态下回旋时,回旋的最高点将相互接触,材料表面间的粘着-滑动将产生摩擦而出现噪声;当密封罩表面有水分时,噪声将增大。
为了减少摩擦噪声,要合理选用低摩擦系数和高的排水性材料。
应根据选用材料的特性来设计密封罩,材料特性包括:压缩应变特性、压力特性、抗破裂特性、抗臭氧特性及涂层结构特性等。
在设计密封罩时要考虑弹性变形量和最大张力,要根据中心固定型等速万向节的极限轴间角来设计密封罩的节数、节距以及节径,对于伸缩型等速万向节密封罩同时还要考虑伸缩型等速万向节的滑移量。
只有设计出合适的密封罩,才能减少密封罩波峰和波谷接触面积和压力,从而有效降低噪声。
传统密封罩使用材料有聚氯丁二烯橡胶、硅树脂橡胶和热塑性材料等;新材料为弹性聚合体,其中软体弹性聚合体是低摩擦材料,可明显降低噪声。
3 传动轴的特征传动轴是将发动机输出的转矩经分动器传递给前驱和后驱的传动机构,转速3000～4000 r/min,甚至可达6000r/min,振动是传动轴总成设计需考虑的首要问题。
尽管采取涂层技术来减小滑移阻力,但产生的滑移阻力仍为等速万向节的10～40倍,而滑移阻力将产生振动。
随着等速万向节的出现,十字轴万向节逐渐被淘汰,下面对所有种类传动轴作以比较分析,为选型设计提供依据。
传动轴分为C J+C J型(十字轴万向节)、B J+ B J型(靠花键产生滑移)、B J+DO J型、B J+T J型、B J+LJ型5种类型。
以下介绍各种万向节的振动特点,为传动轴的合理选型设计提供参考。
3.1 低频噪声这种噪声频率为100～300H z,干扰人的听力,表现为轰隆声,由发动机和传动系统产生,发生在2800～3000r/min和3300～3800r/min两个区域内,是二阶振型。
在3500r/min的转速下测定,十字轴万向节产生的噪声为95dB,而等速万向节仅为20dB,很明显等速万向节能够有效减小二阶振动,降低噪声。
3.2 轿车车体的横向和纵向振动车辆在启动和突然转向时会产生横向振动。
安装十字轴万向节的车辆,在轿车启动后的0.8～1.2s时出现横向振动,这是由于十字轴万向节的不等速性引起横向摇摆所致;在刹车时传动轴会引起车辆纵向摇摆,为二阶振型。
通过测试,B J +T J型的性能最优,依次为B J+DO J型,B J+LJ 型和B J+B J型。
3.3 车辆在匀速行驶时的噪声轿车高速行驶时,安装B J+T J型传动轴的轿车,当放开离合器时就会产生噪声,类似轰隆声;当车辆加速后噪声就会消失,而其他传动轴没有这种现象,这是因为中心固定型等速万向节的6次振动(6个钢球)和伸缩型等速万向节的3次振动(3个轴头)所产生的共振,是一种三阶振型。
3.4 滑移阻力产生的噪声在静态状态下测定各种万向节的滑移阻力,设测量角范围(轴间角)为0～8°,DO J型和T J型的滑移阻力为100N,而LJ型为300N;动态时测量,LJ型滑移阻力变为100N,DO J型万向节随着轴间角的增加滑移阻力有增大的趋势,但没有超过250N,T J型万向节没有变化,C J+C J型滑移阻力为4kN,B J+B J型的滑移阻力为2kN。
从上述结果看,在轴间角发生变化的状态下工作,LJ型性能是最优的。
下式为动态滑移阻力与噪声的关系式y=0.0043x+65.42(1)式中:y为噪声,dB;x为动态滑移阻力,N。
4 结束语虽然等速万向节在国内已有10多年的生产历史,但产品的性能与国外相比仍有相当大的差距,具体表现在两个方面:绝大多数轿车厂家对等速万向节产品没有制定出相应的技术规范,而福特公司对驱动轴和传动轴的技术规定达67款之多,其中严格规定驱动半轴总成和传动轴总成的振动频率,目的是避免和发动机、轮胎以及其他传动系部件发生共振,从而更加全面合理地设计汽车底盘;零件供应商,易随意组合中心固定型等速万向节和伸缩型等速万向节,从而造成总成的失衡,使轿车产生异常振动,出现异响。