十字轴万向节设计
传动轴和万向节设计
目录传动轴与十字轴万向节设计1.1结构方案选择 (02)1.2计算传动轴载荷 (03)1.3传动轴强度校核 (04)1.4十字轴万向节设计 (04)1.5传动轴转速校核及安全系数 (07)1.6参考文献 (09)1.传动轴与十字轴万向节设计要求1.1万向传动轴总体概述万向传动轴是汽车传动系的重要组成部件之一。
传动轴选用与设计的合理与否直接影响传动系的传动性能。
选用、设计不当会给传动系增添不必要的和设计未能估算在内的附加负荷，可能导致传动系不能正常运转..。
传动轴是将发动机输出的转知经分动器传递给前驱和后驱的传动机构，转速达3000~7000r/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。
为选型设计提供依据，传动轴分为CJ+CJ型、BJ+BJ型（靠花键产生滑移)BJ+DOJ型、BJ+TJ型、BJ+LJ型5种类型。
传动布置型式的选择万向节传动轴是汽车传动系的重要组成部件之一。
传动轴选用与设计布置的合理与否直接影响传动系的传动性能。
选用与布置不当会给传动系增添不必要的和设计未能估算在内的附加动负荷，可能导致传动系不能正常运转和早期损坏。
车辆的万向节传动，主要应用于非同心轴间和工作中相对位置不断改变的两轴之间的动力传递。
装在变速器输出轴与前后驱动桥之间。
变速器的动力输出轴和驱动桥的动力输入轴不在一个平面内。
有的装载机在车桥与车架间装有稳定油缸、铰接式装载机在转向时均会使变速箱与驱动桥之间的相对位置和它们的输出、输出入轴之间的夹角不断发生变化。
这时常采用一根或多根传动轴、两个或多个十字轴万向节的传动[7]。
图2.1为用于汽车变速箱与驱动桥之间的不同万向传动方案。
（a）单轴双万向节式（b）两轴三万向节式图2.1 汽车的万向传动方案[7]1.2 计算传动轴载荷由于发动机前置后驱，根据表4-1，位置采用：用于变速器与驱动桥之间①按发动机最大转矩和一档传动比来确定T se1=k d T emax ki1i fη/nT ss1= G2 m’2φr r/ i0i mηm发动机最大转矩T emax=235.3Nm驱动桥数n=1，发动机到万向传动轴之间的传动效率η=0.85，液力变矩器变矩系数k={(k0 -1）/2}+1=1.6满载状态下一个驱动桥上的静载荷G2=65%m a g=0.65*950*9.8=6051.5N，发动机最大加速度的后轴转移系数m’2=1.2，轮胎与路面间的附着系数φ=0.85，车轮滚动半径r r=0.35主减速器从动齿轮到车轮之间传动比i m=1,主减速器主动齿轮到车轮之间传动效率ηm=η发动机η离合器=0.9*0.85=0.765，因为0.195 m a g/T emax<16,f j>0，所以猛接离合器所产生的动载系数k d=2，主减速比i0=3.98所以：T se1=k d T emax ki1i fη/n=198.315.26.13.2352⨯⨯⨯⨯⨯=7491.952NT ss1= G2 m’2φr r/ i0i mηm=765.0198.335 .085.02.15.6051⨯⨯⨯⨯⨯=709.556N ∵T1=min{ T se1, T ss1} ∴T1= T ss1=709.556N1.3 传动轴强度校核按扭转强度条件τT=T/W T≈9550000Pn0.2D c3(1-(d c/D c)4)≤[τT]式中，τT为扭转切应力，取轴的转速n=4000r/min，轴传递的功率P=65kw，D c=60mm，d c=81mm分别为传动轴的外内直径，根据机械设计表15-3得[τT]为15-25 Mpa∴τT =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯4360521602.04000659550000=8.242 Mpa<[τT ] 故传动轴的强度符合要求1.4 十字轴万向节设计万向节类型的选择对万向节类型及其结构进行分析，并结合技术要求选择合适的万向节类型。
汽车十字轴万向节转向机构的运动学设计及优化
汽车十字轴万向节转向机构的运动学设计及优化汽车十字轴万向节是汽车转向机构中的重要部件，它将发动机转动的动力传递到车轮上，并使车轮能够转向。
因此，其运动学设计与优化对于汽车的性能和安全性具有重要的影响。
首先，设计过程中需要确定汽车的转向角度和转向半径。
根据车辆类型和用途的不同，转向角度和转向半径也会有所不同。
在此基础上，为了保证行驶过程中的稳定性和减少悬架系统的干扰，需要使转向角度和转向半径尽可能小。
其次，汽车十字轴万向节的尺寸和角度也是需要优化的关键因素。
为了降低能量损失和减少零部件的磨损，需要使汽车十字轴万向节能够充分利用发动机的扭矩。
同时，还需要注意其角度和尺寸的合理性，以充分挖掘发动机的潜力，并减少整个转向机构的摩擦和能量损失。
此外，乘坐舒适度也是运动学设计中需要考虑的另一个重要问题。
汽车十字轴万向节在高速行驶时会产生噪音和震动，这对于乘客的舒适度会造成一定的影响。
优化汽车十字轴万向节的设计，可以减少噪音和震动，提升车辆乘坐舒适性。
最后，需要在运动学设计中考虑其制造成本、易用性和可靠性。
制造成本是衡量汽车零部件重要指标之一，优化设计可以有效降低生产成本。
同时，易用性和可靠性也是设计的必要要求，目的是提高汽车使用的安全性和便捷性。
总之，汽车十字轴万向节的运动学设计及优化需要考虑多个因素，包括转向角度和转向半径、尺寸和角度、乘坐舒适度、制造成本、易用性和可靠性等。
只有在全面考虑这些因素的基础上进行优化，才能充分发挥十字轴万向节的性能优势，提高汽车行驶的安全性和舒适性。
除了设计和优化，汽车十字轴万向节的使用寿命也是需要考虑的重要因素。
长期使用会导致其表面磨损和金属疲劳，从而影响转向效果和安全性。
因此，定期保养和更换十字轴万向节是保障汽车行驶安全的必要措施。
此外，在具体的运动学设计过程中，需要利用计算机辅助设计和分析技术。
通过对十字轴万向节的参数、材料和应力分析等，可以有效地评估其性能和可靠性，以及预测其损坏和寿命。
十字轴万向节建模及有限元分析
十字轴万向节建模及有限元分析
建模主要涉及以下几个步骤：
1. 创建十字轴万向节的几何模型。
使用CAD软件，如SolidWorks或CATIA，绘制十字轴万向节的细节，包括其轴、连接杆、球头等部分。
2.导入几何模型。
将绘制的CAD模型导入有限元分析软件，如ANSYS
或ABAQUS。
确保准确导入，并调整模型的比例和尺寸。
3.设置材料属性。
为十字轴万向节的各部分分配适当的材料属性，如
弹性模量、泊松比和密度。
这些属性可以从材料手册或实验数据中获取。
4.设定加载条件。
根据实际工作条件，为模型设置加载条件，例如施
加在轴上的转矩或扭矩。
5.网格划分。
将几何模型进行网格划分。
网格划分决定了模型的节点
和单元数量，将直接影响分析的准确性和计算效率。
6.运行有限元分析。
使用有限元分析软件运行模型，计算出十字轴万
向节在加载条件下的应力、应变和变形等。
7.分析分析结果。
根据分析结果，评估十字轴万向节的性能和可靠性。
检查是否存在应力过高或变形过大的情况，并决定是否需要进一步改进设计。
需要注意的是，建模和有限元分析是一种模拟和预测方法，其准确性
取决于几个因素，如几何模型的精度、材料属性的准确性和加载条件的真
实性。
因此，在建模和分析过程中应谨慎选择合适的参数，并在可能的情
况下与实际测试结果进行验证。
十字轴式万向节传动轴总成设计规范
十字轴式万向节传动轴总成设计规范
以下是十字轴式万向节传动轴总成的设计规范：
1.传动轴总成的设计应符合国家相关标准和技术要求。
2.传动轴总成应能够承受预定工作负荷，并具有足够的强度和刚度。
3.传动轴总成应具有较高的工作效率和传动精度。
4.传动轴总成的传动角度范围应满足要求，并能够自由转动。
5.传动轴总成应具有较低的噪声和振动水平。
6.传动轴总成应具有良好的可靠性和耐久性，能够在预定寿命内正常
工作。
7.传动轴总成的重量和尺寸应尽可能小，以节省空间和减少整体重量。
8.传动轴总成应易于制造和维修，便于安装和拆卸。
9.传动轴总成应具有较高的适应性，能够适用于不同的工作条件和环
境要求。
10.传动轴总成的材料选择应符合要求，具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。
11.传动轴总成的润滑和密封设计应有效，能够确保传动部件的正常
工作。
12.传动轴总成的制造和组装工艺应规范，确保产品质量和性能。
总而言之，十字轴式万向节传动轴总成的设计规范包括强度、刚度、
工作效率、传动角度范围、噪声和振动水平、可靠性和耐久性、重量和尺
寸、制造和维修便捷性、适应性、材料选择、润滑和密封设计、制造和组装工艺等方面的要求。
这些规范的实施可以确保传动轴总成的稳定性能和长期可靠运行。
十字轴式万向节传动轴总成设计规范
十字轴式万向节传动轴总成设计规范十字轴式万向节传动轴总成设计规范1 范围本标准规定了十字轴式万向节传动轴总成技术规范。
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设计。
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：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目标性能4.2传动轴带万向节总成所连接的两轴相对位置在设计范围内变动时，能可靠地传递动力；4.2所连接两轴接近等速运转，由万向节夹角产生的附加载荷、振动和噪声应在允许范围内；4.3传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等。
5 设计方法5.1 设计计算涉及的参数具体参数见表（一）、表（二）表（一）计算参数轴的抗扭截面系数（mm3）W T轴的转速（r/min）n轴传递的功率（kW）P计算截面处轴的直径（mm） d许用扭转切应力（MPa）[τT]传动轴管的外径（mm）D c传动轴管的内径（mm）d c传动轴的长度（mm）L c传动轴实际最高转速（r/min）n max变速器最高档变速比i5轴管的许用扭转切应力（MPa）[τc]花键轴的花键内径d h花键处转矩分布不均匀系数K′花键外径D h花键的有效工作长L h花键齿数n0齿侧许用挤压应力（MPa）[σy]表（二）需校核的参数序号名称符号目标值1 传动轴临界转速（r/min）n k2 轴管扭转强度τc[τc]3 花键轴扭转强度τh[τ0]4 花键齿侧挤压应力σy[σy]5.2 传动轴的布置5.2.1 传动轴总成在整车上的布置，见图1图 1 传动轴在整车上的布置图如图1所示，万向传动轴用于在不同轴心的两轴间甚至在工作过程中相对位置不断变化的两轴间传递动力。
十字轴万向节
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┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄31、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┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 62、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。
万向节十字轴精密锻件设计实例
万向节十字轴精密锻件设计实例齐齐哈尔大学机电工程学院班级:机械082班姓名:姜巍学号:16指导教师:刘尚时间：2010年11月5日目录一.摘要 (2)二.设计步骤 (2)三.设计及改进过程 (2)I. 万向节的失效形式 (2)II、从失效形式进行设计改进 (5)III、成形方案的确定 (6)IV、模具型腔设计准则 (7)V.金属变形过程分析 (8)VI.工艺力计算 (9)VII闭塞锻造十字轴工艺优化(三维数值模拟) (10)四.总结 (13)五.参考文献 (13)万向节十字轴精密锻件设计实例作者:姜巍齐齐哈尔大学机电工程学院机械082班[摘要]:本文通过分析万向节的失效形式和建模仿真了解万向节的结构和强度缺陷,进而对万向节的结构及制造过程进行改进,取得最优的设计方案.[关键词]:万向节锻压失效形式[Abstract]: By analyzing the failure modes and cardan modeling simulation to understand the structure and intensity of universal defect, then try to improve the structure and the manufacturing process, and get the best design scheme.[key words] cardan forging Failure forms一.设计步骤I万向节的失效形式II.从失效形式进行设计改进III.成形方案的确定IV.模具型腔设计准则V.金属变形过程分析VI.工艺力计算VII闭塞锻造十字轴工艺优化(三维数值模拟)二、设计及改进过程I、万向节的失效形式万向节常常因为十字轴本体与轴颈台肩设计不合理和十字轴上的滚针压痕及轴承漏油磨损的过早破坏，满足不了用户对万向节寿命的要求。
本文意在通过全面分析对产品的综合性能进行设计改进，提高万向节的寿命。
十字轴万向节
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┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄31、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┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 62、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。
十字轴万向节建模及有限元分析
十字轴三维建模1.建立直径57高87的圆柱1）单击圆柱命令，指定矢量（+Z），和起始点（0，-43.5,0）2）输出直径57，高度872. 在已有圆柱体的上下端面，建立直径51,高9圆柱体3.在上述阶梯轴的上下端面，建立直径45高30的圆柱体，得到如下模型4.插入-关联复制-实例特征-圆形阵列，选择所有已经建成的特征，确定，按图示设定阵列参数,确定，选择‘点和轴’，选择X轴，确定，得到如下模型5.倒斜角，4x46.倒圆角R25选择交叉的4条边，输出如图参数7.单击“孔命令，选择任意两个不平行端面圆的圆心，按图示设定参数后，确定8.对每个孔倒斜角，1x1，得到最后的十字轴模型万向节叉三维建模1.建立地面圆柱体直径165高20指定点为坐标原点，指定矢量为+Z2.拉伸耳环主体1）选择‘拉伸’，单击截面中的‘绘制曲线’，选择现有平面的YZ平面，进入草绘环境。
按照二维图纸绘制拉伸截面，绘制完成后，单击“完成草图”退出草图界面2）按如下设置参数后，单击‘确定’，完成耳环主体的拉伸，如图3.切除部分实体1）选择‘拉伸’，单击截面中的‘绘制曲线’，选择现有平面的XZ平面，进入草绘环境。
按照二维图纸绘制拉伸截面，绘制完成后，单击“完成草图”退出草图界面2）按如下设置参数（注：布尔运算，选择‘求差’），单击‘确定’，完成耳环主体的拉伸，如图4. 切除部分实体1）选择‘拉伸’，单击截面中的‘绘制曲线’，选择现有平面的XZ平面，进入草绘环境。
按照二维图纸绘制拉伸截面，绘制完成后，单击“完成草图”退出草图界面2）按如下设置参数（注：布尔运算，选择‘求差’），单击‘确定’，完成耳环主体的拉伸，如图5.切除棱角1）选择‘拉伸’，单击截面中的‘绘制曲线’，选择现有平面的耳环端面，进入草绘环境。
按照二维图纸绘制拉伸截面，绘制完成后，单击“完成草图”退出草图界面2）按如下设置参数（注：布尔运算，选择‘无’），单击‘确定’，完成棱角主体的拉伸，如图3）镜像棱角插入-关联复制-镜像特征，选择建立的棱角特征，选择镜像平面为YZ平面，单击确定，如图4）布尔差，在耳环主体上切除两个棱角单击‘求差’命令，目标体为耳环主体，到具体为两个棱角体，单击确定6.建立法兰孔1）单击‘孔’命令，‘位置’-单击‘绘制截面’进入草绘环境，按二位图纸绘制八个孔的中心位置，在中心位置放置一个点，完成草绘。
万向节十字轴机械加工工艺设计分析说明书模板
万向节十字轴机械加工工艺设计分析说明书模板1.引言在本说明书中，将详细介绍万向节十字轴机械加工工艺设计的分析和说明。
本文档旨在为工程师和操作员提供详细的指导，以确保万向节十字轴的加工工艺能够有效地实施。
2.设计要求在这一部分，将列举万向节十字轴加工工艺设计的要求和目标。
包括工艺流程、精度要求、加工工具和设备要求等。
3.材料选择对于万向节十字轴的加工工艺设计来说，材料的选择至关重要。
在这一部分，将介绍所选材料的物理和化学性质，并解释为什么选择该材料以及其对加工工艺的影响。
4.工艺流程本部分将详细描述万向节十字轴的加工工艺流程。
包括铣削、车削、镗削、磨削等工艺的操作步骤和加工参数。
5.加工工具和设备本部分将介绍所需的加工工具和设备的选择和使用。
将详细说明每种工具和设备的功能、特点和使用注意事项。
6.工艺参数控制在这一部分，将详细介绍万向节十字轴加工中的工艺参数控制。
包括加工速度、进给速度、切削深度等参数的控制方法和注意事项。
7.质量控制本部分将介绍万向节十字轴加工中的质量控制措施。
包括检验和测量方法、质量标准和容差要求等。
8.设计分析在这一部分，将对万向节十字轴的加工工艺进行设计分析。
将详细评估工艺的可行性、效率和精度，并提出改进建议。
9.安全注意事项进行任何机械加工工艺时，安全是至关重要的。
本部分将列出万向节十字轴加工工艺中的安全注意事项，以确保操作员和设备的安全。
10.结论在本部分，将总结万向节十字轴机械加工工艺设计的分析和说明。
提出对工艺的评价和改进建议，确保工艺的可靠性和效率。
附录：图纸和技术参数以上是万向节十字轴机械加工工艺设计分析说明书模板，根据实际情况进行相应修改和补充。
希望能对您的工艺设计工作提供帮助和指导。
双十字轴万向节中间轴相位角优化设计
双十字轴万向节中间轴相位角优化设计双十字轴万向节是一种常用于汽车和工业机械中的连接部件，能够在转动时承受不同角度和转速下的载荷和振动。
中间轴的相位角是指两端连接双十字轴的连接点之间的夹角，是影响万向节连接性能和寿命的一个重要参数。
本文将介绍双十字轴万向节中间轴相位角的优化设计方法。
1.背景分析双十字轴万向节在传动系统中起到了十分重要的作用，能够解决传动系统在转动时产生的差速和偏差问题，因此被广泛应用于汽车和工业机械领域。
在双十字轴万向节的设计过程中，中间轴的相位角是一个十分重要的设计参数。
合理地优化这个参数能够提高万向节的传动性能，防止万向节在高负载下的断裂和磨损。
2.中间轴相位角的优化设计中间轴相位角是一个非常关键的参数，它直接影响到万向节的耐久性和传递性能。
中间轴相位角过大或过小都会导致双十字轴万向节出现失速或者不平衡的情况，最终会对整个传动系统产生严重的影响。
因此，在设计中间轴相位角时，需要考虑以下几个方面：（1）载荷分析：需要对双十字轴万向节的工作条件和负载情况进行分析，以确定合适的中间轴相位角范围。
（2）计算及仿真：根据双十字轴万向节的参数和工况，在计算机上进行分析和仿真，确定最优的中间轴相位角范围。
（3）实验验证：通过搭建测试样机，验证所设计的中间轴相位角方案是否符合实际工作条件，并根据测试结果对中间轴相位角进行修正和优化。
通过以上一系列工作，可以得出一个较为合理的中间轴相位角范围，并获得最优的设计结果。
3.结果分析通过对双十字轴万向节中间轴相位角的优化设计，可以得到如下结果：（1）中间轴相位角的优化设计能够提高双十字轴万向节的传动性能和寿命。
（2）中间轴相位角范围的确定需要考虑到传动系统的工作状态和负载情况，以确保设计结果的可靠性。
（3）中间轴相位角的优化设计需要经过计算和仿真验证，并进行实验验证，以得出最优的方案。
4.总结通过对双十字轴万向节的中间轴相位角进行优化设计，能够提高万向节的传动性能和寿命，保证传动系统的正常工作。
万向节十字轴课程设计说明书
机电及自动化学院《机械制造工艺学》课程设计说明书设计题目：万向节十字轴工艺规程设计姓名：学号：专业：机电（一）班届别：2008指导老师：2011 年07月前言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。
同时，也为以后毕业设计打下良好基础。
通过课程设计达到以下目的：1、能熟练的运用《机械制造技术基础》的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。
2、复习课程设计过程相关知识：CAD、Proe、机械制造工艺学、机械制图等等，加深对专业知识的理解。
3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。
就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。
由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。
一、设计的任务本次《机械制造工艺学》课程设计我拿到的题目是“万向节十字轴工艺规程设计”。
材料为18CrMnTi，生产批量为大批量生产，其他要求及零件参数见十字轴二维零件图，要求设计该十字轴的机械加工工艺规程，具体要求内容为：（1）分析、了解产品性能、用途；（2）了解制造规模、方式，生产条件（3）制订制造方案；（4）编写工艺（主要任务）；（5）设计工装（可以在其他课程设计中进行）。
汽车转向系统十字轴万向节传动优化设计
面 （ ｌｎ ｌ）之 间交 角 为 。 Ｐａ ｅＩ ｃ ，定义 ６为假 设 Ｐａ ｅＩ ｃ ｌｎ 固 定不 动 ，Ｐａ ｅＩ绕 ｌ ｅＩ 顺 时针旋 转 与 Ｐａ ｅＩ 合 ｌｎ Ｉ ｉ Ｉ ｎ ｌｎ 重
化为 √ 一 ， ＝ ｌ波动值６ｔｆｉ ￣ 为了 ＝ ｎＣ ｆ ａ节传动优化设计
某车 型 为 国 内 自主 品牌 的纯 电动 车型 。转 向系统
为 电动助 力 式转 向，转 向器 采用 齿 轮 齿条 式 。根据 驾
２
驶 室和 电机 的布 置 ，要 使转 向轻 便 、灵 活及 减 轻 司机 的 疲劳 ，需对 转 向操 纵 结构 中 的万 向节传 动 进行 优 化
图 ４ 输入输 出轴关 系示意图
为输入轴的转角，
为 输 出轴 的 转 角 。 由输
入轴 的转 速 得 到输 出轴 任意 时刻 角速 度 为 ：
ｃｓ ｏｆ ｌ
） ０ ２
设计 ，使力矩波动控制在许可的范围内。某车型转向
系 统 结构 图，如 图 ５所示 。
．
３１．
图 ５ 某 车 型 转 向 系统 结 构 图
２１ 现 有设计 模型 的传 动仿 真 ．
转 向 系 统 处 于 中 间 位 置 时 ， 对 其 数 模 进 行 测 量 得 至 ： ｊ ３ ． ， ２ ２ ． ，。 ＝ １ ． ， ０ ＝ ０７。 — １ ２。 ｃ ７７。
ｌ ５ ０。 。
现 设 定 Ｃ ＝ ａ／，而 后在 ｍａｌ Ｏ ｌ ｄｓ ｒ ｔｂ里 面仿 真计 算 ， ａ
十字轴式万向节传动轴总成设计规范
十字轴式万向节传动轴总成设计规范十字轴式万向节传动轴总成设计规范1 范围本标准规定了十字轴式万向节传动轴总成技术规范。
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设计。
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：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目标性能4.2传动轴带万向节总成所连接的两轴相对位置在设计范围内变动时，能可靠地传递动力；4.2所连接两轴接近等速运转，由万向节夹角产生的附加载荷、振动和噪声应在允许范围内；4.3传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等。
5 设计方法5.1 设计计算涉及的参数具体参数见表（一）、表（二）表（一）计算参数轴的转速（r/min）n轴传递的功率（kW）P计算截面处轴的直径（mm） d许用扭转切应力（MPa）[τT]传动轴管的外径（mm）D c传动轴管的内径（mm）d c传动轴的长度（mm）L c传动轴实际最高转速（r/min）n max变速器最高档变速比i5轴管的许用扭转切应力（MPa）[τc]花键轴的花键内径d h花键处转矩分布不均匀系数K′花键外径D h花键的有效工作长L h花键齿数n0齿侧许用挤压应力（MPa）[σy]表（二）需校核的参数序号名称符号目标值1 传动轴临界转速（r/min）n k2 轴管扭转强度τc[τc]3 花键轴扭转强度τh[τ0]4 花键齿侧挤压应力σy[σy]5.2 传动轴的布置5.2.1 传动轴总成在整车上的布置，见图1图 1 传动轴在整车上的布置图如图1所示，万向传动轴用于在不同轴心的两轴间甚至在工作过程中相对位置不断变化的两轴间传递动力。
十字轴式万向节传动轴总成设计规范
十字轴式万向节传动轴总成设计规范十字轴式万向节传动轴总成设计规范1 范围本标准规定了十字轴式万向节传动轴总成技术规范。
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设计。
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：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目标性能4.2传动轴带万向节总成所连接的两轴相对位置在设计范围内变动时，能可靠地传递动力;4。
2所连接两轴接近等速运转，由万向节夹角产生的附加载荷、振动和噪声应在允许范围内；4。
3传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等。
5 设计方法5.1 设计计算涉及的参数具体参数见表（一）、表（二）表（一)计算参数轴的抗扭截面系数（mm3) W T轴的转速（r/min）n轴传递的功率（kW）P计算截面处轴的直径（mm） d许用扭转切应力（MPa) ［τT］传动轴管的外径（mm）D c传动轴管的内径（mm）d c传动轴的长度（mm）L c传动轴实际最高转速（r/min）n max变速器最高档变速比i5轴管的许用扭转切应力（MPa) [τc]花键轴的花键内径d h花键处转矩分布不均匀系数K′花键外径D h花键的有效工作长L h花键齿数n0齿侧许用挤压应力（MPa）[σy］表(二)需校核的参数序号名称符号目标值1 传动轴临界转速（r/min）n k2 轴管扭转强度τc［τc]3 花键轴扭转强度τh[τ0]4 花键齿侧挤压应力σy[σy］5.2 传动轴的布置5.2.1 传动轴总成在整车上的布置，见图1图 1 传动轴在整车上的布置图如图1所示，万向传动轴用于在不同轴心的两轴间甚至在工作过程中相对位置不断变化的两轴间传递动力。
十字轴万向节设计
十字轴万向节设计二、十字轴万向节设计十字轴万向节的损坏形式主要有十字轴轴颈和滚针轴承的磨损，十字轴轴颈和滚针轴承碗工作表面出现压痕和剥落。
一般情况下，当磨损或压痕超过0．15mm时，十字轴万向节便应报废。
十字轴的主要失效形式是轴颈根部处的断裂，所以在设计十字轴万向节时，应保证十字轴轴颈有足够的抗弯强度。
设各滚针对十字轴轴颈作用力的合力为F(图4—11)，则(4—6)式中，TS 为万向传动的计算转矩，TS = min[Tse，Tss]min；r 为合力F 作用线到十字轴中心之间的距离；α 为万向传动的最大夹角。
十字轴轴颈根部的弯曲应力σw 应满足(4—7)式中，d1 为十字轴轴颈直径；d2 为十字轴油道孔直径；s 为合力F 作用线到轴颈根部的距离；[σw]为弯曲应力许用值，为250～350MPa。
十字轴轴颈的切应力τ 应满足(4—8)式中，[τ]为切应力τ 许用值，为80～120MPa。
滚针轴承中的滚针直径一般不小于1．6mm，以免压碎，而且差别要小，否则会加重载荷在滚针间分配的不均匀性，一般控制在0．003mm以内。
滚针轴承径向间隙过大时，承受载荷的滚针数减少，有出现滚针卡住的可能性；而间隙过小时，有可能出现受热卡住或因脏物阻滞卡住，合适的间隙为0．009～0．095mm，滚针轴承的周向总间隙以0．08～0．30mm为好。
滚针的长度一般不超过轴颈的长度，使其既有较高的承载能力，又不致因滚针过长发生歪斜而造成应力集中。
滚针在轴向的游隙一般不应超过0．2～0．4mm。
滚针轴承的接触应力为(4—9)式中，η0为滚针直径(mm)；Lb为滚针工作长度(mm)；Fn为在合力 F 作用下一个滚针所受的最大载荷(N)，由式(4—10)确定(4—10)式中，i为滚针列数；z为每列中的滚针数。
当滚针和十字轴轴颈表面硬度在 58HRC 以上时，许用接触应力为3000～3200MPa。
万向节*与十字轴组成连接支承。
在万向节工作过程中产生支承反力，*体受到弯曲和剪切，一般在与十字轴轴孔中心线成45°的某一截面上的应力最大，所以也应对此处进行强度校核。
万向十字轴轴根过渡结构的优化设计和分析-中国机械工程
( ) 1 3 c o s θ+e y =d 式中 , 短 半 轴 的 长 度; c㊁ d 分别为椭圆的 长 半 轴 ㊁ e为椭圆
}
的中心到坐标原 点 的 距 离 ; 即 θ 为 椭 圆 参 数 方 程 的 参 数, ( )局部视图 Ⅰ b 离心角 ㊂
㊃3 1 5 6㊃
图2
双曲率型线示意图
[ 2 ‐ 4]
螺纹根部的过渡 曲 线 , 使得螺纹根部的应力集中 系数平均 减 小 了 6 采用椭圆曲线 . 5% ㊂ 文 献 [ 5] 作为矩形截面阶 梯 轴 的 轴 肩 过 渡 曲 线 , 并指出当 椭圆的长轴和短轴的长度比值等于相邻两轴段截 ] 面尺寸的比值时 , 应力集中系数最小 ㊂ 文献 [ 提 6 出了两种设计变 曲 率 过 渡 圆 弧 的 方 法 , 并利用有 限元分析结果证明变曲率圆弧可以有效减小应力 集中系数 ㊂ 文献 [ 利用实验应力分析的电测手 7] 段, 在扭转和弯曲载荷下 , 分别对阶梯轴进行了实
] 6 ㊂ 曲线可以解决上述应力集中分布不均的现象 [
( ) , 线O 对称 , 且圆心 O1 位于对称线上 ( 图2 O1) b 因此 ㊂ 圆弧 C 圆弧 C x 2 的圆心 O2 坐标为 ( r, r) 2 与圆 y
] 1 0 , 弧C 切点 C 坐标为 ( 因此 [ a, b) 1 相内切 ,
0 引言
动中 ㊂ 在十字轴 式 万 向 联 轴 器 中 , 万向十字轴往 往是强度最小的部件
[ ] 1
十字轴式万向联轴器广泛应于各种机械传 ㊂ 万向十字轴轴根的疲劳
验应力分析 , 分析 结 果 表 明 变 曲 率 过 渡 圆 弧 能 有 效减小轴肩的应 力 集 中 系 数 ㊂ 文 献 [ 提出了减 8] ] 文献 [ 采用三 次 样 条 描 述 的 曲 线 及 双 曲 率 型 线 9 作为阶梯轴的过 渡 曲 线 , 并采用复合形法设计了 ] 过渡曲线的优化设计软件 ㊂ 文献 [ 采用圆弧蜕 1 0 变曲线设计方法有效降低了阶梯轴的轴肩应力集 中 ㊂ 以上的研究 结 果 表 明 , 从纯形状上寻求应力 集中系数小的万向十字轴的轴根过渡曲线是可行 / 的 ㊂ 随着 C 使万向十 A D C AM 技术的广泛使用 , 字轴的轴根过渡曲线采用合理型线以达到减小应
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(4—7)
式中，d1 为十字轴轴颈直径；d2 为十字轴油道孔直径；s 为合力 F 作用线到轴颈根部的距离；[σw]为弯曲应力许用值，为250～350MPa。
十字轴轴颈的切应力 τ 应满足
(4—8)
通常情况下，十字轴万向节传动效率约为97％～99％。
十字轴常用材料为20CrMnTi、20Cr、20MnVB等低碳合金钢，轴颈表面进行渗碳淬火处理，渗碳层深度为0．8～1．2mm，表面硬度为58～64HRC，轴颈端面硬度不低于55HRC，芯部硬度为33～48HRC。万向节*一般采用40或45中碳钢，调质处理，硬度为18～33HRC，滚针轴承碗材料一般采用GCrl5。
滚针轴承的接触应力为
(4—9)
式中，η0为滚针直径(mm)；Lb为滚针工作长度(mm)；Fn为在合力 F 作用下一个滚针所受的最大载荷(N)，由式(4—10)确定
(4—10)
式中，[τ]为切应力 τ 许用值，为80～120MPa。
滚针轴承中的滚针直径一般不小于1．6mm，以免压碎，而且差别要小，否则会加重载荷在滚针间分配的不均匀性，一般控制在0．003mm以内。滚针轴承径向间隙过大时，承受载荷的滚针数减少，有出现滚针卡住的可能性；而间隙过小时，有可能出现受热卡住或因脏物阻滞卡住，合适的间隙为0．009～0．095mm，滚针轴承的周向总间隙以0．08～0．30mm为好。滚针的长度一般不超过轴颈的长度，使其既有较高的承载能力，又不致因滚针过长发生歪斜而造成应力集中。滚针在轴向的游隙一般不应超过0．2～0．4mm。
式中，i为滚针列数；z为每列中的滚针数。
当滚针和十字轴轴颈表面硬度在 58HRC 以上时，许用接触应力为3000～3200MPa。
万向节*与十字轴组成连接支承。在万向节工作过程中产生支承反力，*体受到弯曲和剪切，一般在与十字轴轴孔中心线成45°的某一截面上的应力最大，所以也应对此处进行强度校核。
二、十字轴万向节设计
十字轴万向节的损坏形式主要有十字轴轴颈和滚针轴承的磨损，十字轴轴颈和滚针轴承碗工作表面出现压痕和剥落。一般情况下，当磨损或压痕超过0．15mm时，十字轴万向节便应报废。十字轴的主要失效形式是轴颈根部处的断裂，所以在设计十字轴万向节时，应保证十字轴轴颈有足够的抗弯强度。
设各滚针对十字轴轴颈作用力的合力为F(图4—11)，则
(4—6)
式中，TS 为万向传动的计算转矩， TS = min[Tse，Tss]min；r 为合力 F 作用线到十字轴中心之间的距离；α 为万向传动的最大夹角。
十字轴万向节的传动效率与两轴的轴间夹角 α 、十字轴支承结构和材料、加工和装配精度以及润滑条件等有关。当 α ≤25°时可按下式计算
(4—11)
式中 η0 为十字轴万向节传动效率；f 为轴颈与万向节*的摩擦因数，滑动轴承：f=0．15～0．20，滚针轴承：f=0．05～0．10；其它符号意义同前。