伸缩型球笼式等速万向节设计

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

ABSTRACT

Telescopic 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