球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)

球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第1頁(yè)共20頁(yè)作者：xxx；指導(dǎo)老師：xxx（xxx大學(xué)工學(xué)院2011級(jí)車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)合肥230036）下載須知本文檔是獨(dú)立自主完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)，只可用于學(xué)習(xí)交流，不可用于商業(yè)活動(dòng)。另外，有需要電子檔的同學(xué)可以加我2353118036,我保留著畢設(shè)的全套資料，旨在互相幫助，共同進(jìn)步，建設(shè)社會(huì)主義和諧社會(huì)。同進(jìn)步，建設(shè)社會(huì)主義和諧社會(huì)。xiirangjiaproeH學(xué)宜爸女〔設(shè)計(jì)J任xiirangjiaproeH學(xué)宜爸女〔設(shè)計(jì)J任第書(shū).摘要：球籠式萬(wàn)向節(jié)是上個(gè)世紀(jì)六七十年代快捷發(fā)展出來(lái)的一種萬(wàn)向節(jié)，它的特點(diǎn)是密封性好、同步性好、緊湊、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、承重效果好、效率高、角位移大。它主要應(yīng)用于起重機(jī)、拖拉機(jī)、汽車(chē)、紡織、醫(yī)療等領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)基于對(duì)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)布局結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以確定球籠式萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)特性和其他參數(shù)。對(duì)于球籠式萬(wàn)向節(jié)等速性的運(yùn)動(dòng)，受力，效率和壽命有了深入的分析。選擇了材料分析過(guò)程中的重要部分和零件，并采用三維繪圖軟件PRO-E進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：球籠式萬(wàn)向節(jié)；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；分析；選擇；壽命校核1緒論球籠式等速萬(wàn)向節(jié)是奧地利A.H.Rzeppa于1926年發(fā)明的（簡(jiǎn)稱(chēng)Rzeppa型），后經(jīng)過(guò)多次改進(jìn)。1958年英國(guó)波菲爾（Birfidld）集團(tuán)哈迪佩塞公司成功滴研制了比較理想的球籠聯(lián)軸器（稱(chēng)Birfield型：或普通型，簡(jiǎn)稱(chēng)BJ型）。1963年日本東洋軸承株式會(huì)社引進(jìn)這項(xiàng)新技術(shù)，進(jìn)行了大量生產(chǎn)、銷(xiāo)售，并于1965年又試制成功了可作軸向滑動(dòng)的伸縮型（亦稱(chēng)雙效補(bǔ)償型，簡(jiǎn)稱(chēng)DOJ型）球籠萬(wàn)向聯(lián)軸器。目前，球籠式等速萬(wàn)向節(jié)已在日、英、美、德、法、意等12個(gè)國(guó)家進(jìn)行了專(zhuān)利主城。

球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第2頁(yè)共20頁(yè)Birfield型和Rzeppa型萬(wàn)向節(jié)在結(jié)構(gòu)上的最大區(qū)別，除沒(méi)有分度機(jī)構(gòu)外，還在于鋼球滾道的幾何學(xué)與斷面形狀不一樣。Rzeppa型萬(wàn)向節(jié)用的是單圓弧的鋼球滾道，單圓弧滾到其半徑大一個(gè)間隙，因此最大接觸應(yīng)力常發(fā)生在滾道邊緣處。當(dāng)鋼球的載荷很大時(shí)，滾道邊緣易被擠壓壞，從而降低了工作能力。Birfield（BJ型）萬(wàn)向節(jié)的鋼球滾道橫斷面的輪廓為橢圓型，騎等角速傳動(dòng)是依靠外套滾到中心A、內(nèi)套滾到中心B等偏置地位于萬(wàn)向節(jié)中心O的兩側(cè)實(shí)現(xiàn)的。而伸縮型的等速傳動(dòng)則依靠保持架（球籠）外球面中心A與內(nèi)球面中心B等偏置地位于萬(wàn)向節(jié)中心O的兩邊實(shí)現(xiàn)的。2結(jié)構(gòu)分析球籠式萬(wàn)向節(jié)是目前應(yīng)用最為廣泛的等速萬(wàn)向節(jié)。早期的Rzeppa型球籠式萬(wàn)向節(jié)（圖1—a）是帶分度桿的，球形殼1的內(nèi)表面和星形套3的球表面上各有沿圓周均勻分布的六條同心的圓弧滾道，在它們之間裝有六個(gè)傳力鋼球2,這些鋼球由球籠4保持在同一平面內(nèi)。當(dāng)萬(wàn)向節(jié)兩軸之間的夾角變化時(shí)，靠比例合適的分度桿6撥動(dòng)導(dǎo)向盤(pán)5,并帶動(dòng)球籠4使六個(gè)鋼球2處于軸間夾角的平分面上。經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)軸間夾角較小時(shí)，分度桿是必要的；當(dāng)軸間夾角大于11°時(shí)，僅靠球形殼和星形套上的子午滾道的交叉也可將鋼球定在正確位置。這種等速萬(wàn)向節(jié)無(wú)論轉(zhuǎn)動(dòng)方向如何，六個(gè)鋼球全都傳遞轉(zhuǎn)矩，它可在兩軸之間的夾角達(dá)35°?37°的情況下工作。目前結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、應(yīng)用較為廣泛的是Birfield型球籠式萬(wàn)向節(jié)（圖1—b）。它取消了分度桿，球形殼和星形套的滾道做得不同心，令其圓心對(duì)稱(chēng)地偏離萬(wàn)向節(jié)中心。這樣，即使軸間夾角為0°,靠?jī)?nèi)、外子午滾道的交叉也能將鋼球定在正確位置。當(dāng)軸間夾角為0'時(shí)，內(nèi)、外滾道決定的鋼球中心軌跡的夾角稍大于11°,這是能可靠地確定鋼球正確位置的最小角度。滾道的橫斷面為橢圓形，接觸點(diǎn)和球心的連線與過(guò)球心的徑向線成45’角，橢圓在接觸點(diǎn)處的曲率半徑選為鋼球半徑的1.03?1.05倍。當(dāng)受載時(shí)，鋼球與滾道的接觸點(diǎn)實(shí)際上為橢圓形接觸區(qū)。由于工作時(shí)球的每個(gè)方向都有機(jī)會(huì)傳遞轉(zhuǎn)矩，且由于球和球籠的配合是球形的，因此對(duì)這種萬(wàn)向節(jié)的潤(rùn)滑應(yīng)給予足夠的重視。潤(rùn)滑劑的使用主要取決于傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速和角度。在轉(zhuǎn)速高達(dá)1500r/min時(shí)，一般使用防銹油脂。若轉(zhuǎn)速和角度都較大時(shí)，則使用潤(rùn)滑油。比較好的方法是采用油浴和循環(huán)油潤(rùn)滑。另外，萬(wàn)向節(jié)的密封裝置應(yīng)保證潤(rùn)滑劑不漏出，根據(jù)傳動(dòng)角度的大小采取不同形式的密封裝置。這種萬(wàn)向節(jié)允許的工作角可達(dá)42°。由于傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)六個(gè)鋼球均同時(shí)參加工作，其承載能力和耐沖擊能力強(qiáng)，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便。但是滾道的制造精度高，成本較高。球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第3頁(yè)共20頁(yè)伸縮型球籠式萬(wàn)向節(jié)（圖1c）結(jié)構(gòu)與一般球籠式相近，僅僅外滾道為直槽。在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，星形套與筒形殼可以沿軸向相對(duì)移動(dòng)，故可省去其它萬(wàn)向傳動(dòng)裝置中的滑動(dòng)花鍵。這不僅使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且由于軸向相對(duì)移動(dòng)是通過(guò)鋼球沿內(nèi)、外滾道滾動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，所以與滑動(dòng)花鍵相比，其滾動(dòng)阻力小，傳動(dòng)效率高。這種萬(wàn)向節(jié)允許的工作最大夾角為20°。Rzeppa型球籠式萬(wàn)向節(jié)以前主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中，目前應(yīng)用較少。Birfield型球籠式萬(wàn)向節(jié)和伸縮型球籠式萬(wàn)向節(jié)被廣泛地應(yīng)用在具有獨(dú)立懸架的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中，在靠近轉(zhuǎn)向輪一側(cè)采用Birfield型萬(wàn)向節(jié)，靠近差速器一側(cè)則采用伸縮型球籠式萬(wàn)向節(jié)，以補(bǔ)償由于前輪跳動(dòng)及載荷變化而引起的輪距變化。伸縮型萬(wàn)向節(jié)還被廣泛地應(yīng)用到斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋中。圖1.球籠式萬(wàn)向節(jié)3球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)球籠式萬(wàn)向節(jié)的失效形式主要是鋼球與接觸滾道表面的疲勞點(diǎn)蝕。在特殊情況下，因熱處理不妥、潤(rùn)滑不良或溫度過(guò)高等，也會(huì)造成磨損而損壞。由于星形套滾道接觸點(diǎn)的縱向曲率半徑小于外半軸滾道的縱向曲率半徑，所以前者上的接觸橢圓比后者上的要小，即前者的接觸應(yīng)力大于后者。因此，應(yīng)控制鋼球與

球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第4頁(yè)共20頁(yè)星形套滾道表面的接觸應(yīng)力，并以此來(lái)確定萬(wàn)向節(jié)的承載能力。不過(guò)，由于影響接觸應(yīng)力的因素較多，計(jì)算較復(fù)雜，目前還沒(méi)有統(tǒng)一的計(jì)算方法。假定球籠式萬(wàn)向節(jié)在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)六個(gè)傳力鋼球均勻受載，則鋼球的直徑可按下式確定d\,2.1X102式中，d為傳力鋼球直徑(mm)；Ts為萬(wàn)向節(jié)的計(jì)算轉(zhuǎn)矩(N?m),TS=min[Tse,Tss]。計(jì)算所得的鋼球直徑應(yīng)圓整并取最接近標(biāo)準(zhǔn)的直徑。鋼球的標(biāo)準(zhǔn)直徑可參考GB7549—87。當(dāng)球籠式萬(wàn)向節(jié)中鋼球的直徑d確定后，其中的球籠、星形套等零件及有關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸可參見(jiàn)圖2按如下關(guān)系確定：圖2.球籠式萬(wàn)向節(jié)基本尺寸圖2.球籠式萬(wàn)向節(jié)基本尺寸鋼球中心分布圓半徑 R=1.71d星形套寬度 B=1.8d球籠寬度 B1=1.8d星形套滾道底徑 Dl=2.5d萬(wàn)向節(jié)外徑D=4.9d

萬(wàn)向節(jié)外徑D=4.9d球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第5頁(yè)共20頁(yè)球籠厚度 b=0.185d球籠槽寬度 b1=d球籠槽長(zhǎng)度 L=（1.33?1. 80）d （普通型取下限，長(zhǎng)型取上限）滾道中心偏移距 h=0.18d軸頸直徑 d7三1.4d星形套花鍵外徑 D2N1.55d三6°球形殼外滾道長(zhǎng)度 L1=2.4d三6°中心偏移角球籠式萬(wàn)向節(jié)的等速性的分析從結(jié)構(gòu)上證明球籠式萬(wàn)向節(jié)的等速性球籠式萬(wàn)向節(jié)的等速性是由本身的結(jié)構(gòu)所決定的，不論有無(wú)軸間角，沿著6個(gè)鋼球球心所在的平面剖開(kāi)，都可建立圖3所示的結(jié)構(gòu)。設(shè)星形套溝道和鋼球的共軛接觸點(diǎn)（或區(qū)）半徑為R1,鐘形殼溝道和鋼球的共軛接觸點(diǎn)的半徑為R2，設(shè)鋼球回轉(zhuǎn)半徑為R，接觸點(diǎn)A既是鐘形殼溝道上的一部分，又是鋼球上的一部分，即接觸區(qū)為鐘形殼溝道和鋼球的共軛部分，因此存在3鐘A=3球A,同理3星B=3球B,同一個(gè)鋼球具有同一個(gè)角速度，即3球人=3球B，因此存在3鐘=3球=3星，這就充分證明球籠式萬(wàn)向節(jié)內(nèi)部每一部件的角速度都相同，即整個(gè)球籠式萬(wàn)向節(jié)具有等速性。也可理解為鋼球是一種鏈，它把鐘形殼和星形套聯(lián)接為同一個(gè)整體，因此具有相同的角速度。圖3圖3從投影幾何學(xué)證明球籠式萬(wàn)向節(jié)的等速性投影學(xué)認(rèn)為：當(dāng)輸入軸和輸出軸的傳動(dòng)點(diǎn)始終位于輸入和輸出連接角的某一個(gè)平面上，且這個(gè)平面是唯一的，這個(gè)機(jī)構(gòu)具有等速性。參見(jiàn)圖4,對(duì)球籠式

球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第6頁(yè)共20頁(yè)萬(wàn)向節(jié)，A面和B面的兩個(gè)圓在C平面上的投影是一致的，C平面也就是6個(gè)鋼球球心所在的平面，因此證明球籠式萬(wàn)向節(jié)具有等速性.也可以這樣理解：把一根橡膠管彎曲后，使其一端等速旋轉(zhuǎn)，結(jié)果是中間彎曲部分不斷產(chǎn)生拉伸和壓縮，把力傳遞給另一端，使另一端也等速旋轉(zhuǎn)。這樣理解等速性，就可以把球籠式萬(wàn)向節(jié)和撓性聯(lián)軸器看成同一種結(jié)構(gòu)。圖4球籠式萬(wàn)向節(jié)線速度的分析圖5所示是球籠式萬(wàn)向節(jié)形成軸間角的運(yùn)動(dòng)原理圖。當(dāng)球籠式萬(wàn)向節(jié)沒(méi)有形成軸間角時(shí)，鐘形殼軸線OO2和星形套軸線OO1重合，鋼球球心為A點(diǎn)，在第三平面C（OA所在平面）中，任一鋼球中心點(diǎn)A的線速度為VA=31?OA（對(duì)于主動(dòng)軸），V/A=32?OA（對(duì)于從動(dòng)軸），由于存在31=32,因此存在VA=V，A，說(shuō)明B平面（主動(dòng)軸）的線速度和A平面（從動(dòng)軸）的線速度經(jīng)投影后在C平面上的線速度是相等的。在B平面和A平面中，主動(dòng)軸線速度V1=O1A-31,線速度V2=O2A-32,由于球籠等速萬(wàn)向節(jié)存在31二32，所以存在下式VOA」=_1-V2 02A設(shè)OA=R（鋼球回轉(zhuǎn)半徑），設(shè)偏心距OO1=e1,OO2=e2由幾何關(guān)系可得:O1A=R/cosYA1,O2A=R/cosyA2,由上式得V_cosy廠cosyOA=rR2+e2,0A=、出2+e2，所以1*12 2V_L=VV_L=V2R2+e；R2+e2球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第7頁(yè)共20頁(yè)上式表明，在C平面上的A點(diǎn)沿Y1角投影為B平面上的主動(dòng)軸線速度，沿Y2角投影為A平面上的從動(dòng)軸線速度，反過(guò)來(lái)也可認(rèn)為由Y1角和Y2角就可以確定C平面。上式表明，主動(dòng)軸的線速度V1和從動(dòng)軸的線速度V2的比值是由球籠式萬(wàn)向節(jié)偏心距決定的。只有當(dāng)e1=e2時(shí)，才存在V1=V2,球籠式萬(wàn)向節(jié)才存在a=2B這一特性。如果e1We2,就必然存在V1WV2,a/2B，但它們的角速度都相等，具備同步性。當(dāng)球籠式萬(wàn)向節(jié)形成軸間角a時(shí)，鋼球轉(zhuǎn)角為B,鋼球從點(diǎn)A移至點(diǎn)B。在B點(diǎn)時(shí)，VB1/VB2=O1B/BG,由于01B=O1A,在文獻(xiàn)中已經(jīng)證明BG=02A,因此在形成軸間角的過(guò)程中，（1）式永遠(yuǎn)成立。由于YB1/丫1,YB2力丫2,在鋼球轉(zhuǎn)動(dòng)形成B角時(shí)，投影角度隨時(shí)發(fā)生變化，但投影角度比值是固定不變的。上式可改寫(xiě)為V1/V2=cosyA2/cosYA1=cosYB2/cosYB1。也可以認(rèn)為01A和02A為剛性連桿，在形成軸間角的過(guò)程中，連桿長(zhǎng)度是不變的，但在鋼球移動(dòng)到不同位置時(shí)兩連桿間的夾角發(fā)生變化。球籠式萬(wàn)向節(jié)方案分析與形式選擇球籠式萬(wàn)向節(jié)方案分析與形式選擇目前運(yùn)用較廣的是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的固定式球籠萬(wàn)向節(jié)和伸縮型萬(wàn)向節(jié)。固定式球籠萬(wàn)向節(jié)它取消了分度桿，球形殼和星形套的滾道做得不同心，令其圓心對(duì)稱(chēng)地偏離萬(wàn)向節(jié)中心。這樣，即使軸間夾角為0°,靠?jī)?nèi)、外子午滾道的交叉也能將鋼球定在正確位置。當(dāng)軸間夾角為0'時(shí)，內(nèi)、外滾道決定的鋼球中心軌跡的夾球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第8頁(yè)共20頁(yè)角稍大于11°,這是能可靠地確定鋼球正確位置的最小角度。滾道的橫斷面為橢圓形，接觸點(diǎn)和球心的連線與過(guò)球心的徑向線成45’角，橢圓在接觸點(diǎn)處的曲率半徑選為鋼球半徑的1.03?1.05倍。當(dāng)受載時(shí)，鋼球與滾道的接觸點(diǎn)實(shí)際上為橢圓形接觸區(qū)。由于工作時(shí)球的每個(gè)方向都有機(jī)會(huì)傳遞轉(zhuǎn)矩，且由于球和球籠的配合是球形的，因此對(duì)這種萬(wàn)向節(jié)的潤(rùn)滑應(yīng)給予足夠的重視。潤(rùn)滑劑的使用主要取決于傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速和角度。在轉(zhuǎn)速高達(dá)1500r/min時(shí)，一般使用防銹油脂。若轉(zhuǎn)速和角度都較大時(shí)，則使用潤(rùn)滑油。比較好的方法是采用油浴和循環(huán)油潤(rùn)滑。另外，萬(wàn)向節(jié)的密封裝置應(yīng)保證潤(rùn)滑劑不漏出，根據(jù)傳動(dòng)角度的大小采取不同形式的密封裝置。這種萬(wàn)向節(jié)允許的工作角可達(dá)42°。由于傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)六個(gè)鋼球均同時(shí)參加工作，其承載能力和耐沖擊能力強(qiáng)，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便。但是滾道的制造精度高，成本較高。伸縮型球籠式萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)與一般球籠式相近，僅僅外滾道為直槽。在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，星形套與筒形殼可以沿軸向相對(duì)移動(dòng)，故可省去其它萬(wàn)向傳動(dòng)裝置中的滑動(dòng)花鍵。這不僅使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且由于軸向相對(duì)移動(dòng)是通過(guò)鋼球沿內(nèi)、外滾道滾動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，所以與滑動(dòng)花鍵相比，其滾動(dòng)阻力小，傳動(dòng)效率高。這種萬(wàn)向節(jié)允許的工作最大夾角為20°。鑒于上述的對(duì)于兩種萬(wàn)向節(jié)的論述，結(jié)合設(shè)計(jì)要點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用一端固定式球籠式萬(wàn)向節(jié)另一端采用伸縮性球籠式萬(wàn)向節(jié)。零部件的結(jié)構(gòu)分析與形式選擇。球籠式等速萬(wàn)向節(jié)的外圈（鐘形殼、筒形殼）、內(nèi)圈（星形套）和保持架三大部件構(gòu)成了兩對(duì)球面運(yùn)動(dòng)副，即外圈內(nèi)球面和保持架外球面；內(nèi)圈外球面和保持架內(nèi)球面，如圖6、圖7。保持架引導(dǎo)外圈（內(nèi)圈）沿保持架球面相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使等速萬(wàn)向節(jié)的輸入軸與輸出軸可不在同一直線上，但能保證鋼球中心圓平面處于輸入軸與輸出軸的角平分平面上。保持架的內(nèi)（外）球面與外圈（內(nèi)圈）球面球心在理論上應(yīng)重合且無(wú)間隙，以滿(mǎn)足萬(wàn)向節(jié)的等速性要求。實(shí)際上加工制造中不可避免地存在誤差，而且球面運(yùn)動(dòng)副間相互運(yùn)動(dòng)需要有足夠的配合間隙，以貯藏潤(rùn)滑劑，故產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)給出球面配合尺寸的公差及公差帶，控制球面運(yùn)動(dòng)副的間隙。球籠式等速萬(wàn)向節(jié)的球面運(yùn)動(dòng)副配合間隙對(duì)其性能有很大的影響，如球面運(yùn)動(dòng)副間隙過(guò)大，回轉(zhuǎn)方向間隙、不等速性變大，等速萬(wàn)向節(jié)會(huì)產(chǎn)生沖擊、噪聲，除此之外，還會(huì)受其他驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的影響產(chǎn)生振動(dòng);如果球面運(yùn)動(dòng)副間隙過(guò)小，使零件磨損加大、壽命降低等。因此，球籠式等速萬(wàn)向節(jié)球面運(yùn)動(dòng)副配合間隙在設(shè)計(jì)上要有較嚴(yán)格的要求，以保證最佳的配合間隙。RF固定球籠式萬(wàn)向節(jié)與其他結(jié)構(gòu)的固定式球籠萬(wàn)向相比由于滾道在徑向截面上為圓形，鋼球

球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第9頁(yè)共20頁(yè)與滾道為兩點(diǎn)接觸的中心固定型等速萬(wàn)向節(jié)，所以制造工藝簡(jiǎn)單，承載能力也較強(qiáng)，使用壽命比較長(zhǎng)。而DOJ型的伸縮式萬(wàn)向節(jié)由于采用的是直滾道所以設(shè)計(jì)制造簡(jiǎn)單，成本較低。RF型球籠式萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算RF球籠式萬(wàn)向節(jié)在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)六個(gè)傳力鋼球均勻受載，則鋼球的直徑可按下式確定T s 2.1x104式中，d為傳力鋼球直徑(mm)；Ts為萬(wàn)向節(jié)的計(jì)算轉(zhuǎn)矩(N?mm),TS=min[Tse,Tss]。當(dāng)球籠式萬(wàn)向節(jié)中鋼球的直徑d確定后，其中的球籠、星形套等零件及有關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸可參見(jiàn)下表一。表一：球籠式萬(wàn)向節(jié)主要參數(shù)表計(jì)算內(nèi)容計(jì)算公式RF型球籠式萬(wàn)向節(jié)DOJ伸縮式球籠方向節(jié)鋼球的直徑(mm)d-1Tci' s32.1x10417.46217.462鋼球中心分布圓半徑(mm)R=1.71d3030

球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第10頁(yè)共20頁(yè)星形套寬度（mm）B=1.8d3131萬(wàn)向節(jié)外徑（mm）D=4.9d8686球籠寬度（mm）Bjl.8d3131星形套滾道底徑（mm）Dl=2.5d4444球籠厚度（mm）b=0.185d33球籠槽寬度（mm）b=d11717球籠槽長(zhǎng)度（mm）L=1.3d2323滾道中心偏移距（mm）h=0.18d3 軸頸直徑（mm）d‘N1.4d2525星形套花鍵外徑（mm）D產(chǎn)1.55d2724球形殼外滾道長(zhǎng)度（mm）L=2.4d14242中心偏移角（°）3三6° 球籠式萬(wàn)向節(jié)的壽命校核給定如下某汽車(chē)參數(shù)表如下所示表二：某汽車(chē)總體參數(shù)表最大發(fā)動(dòng)機(jī)功率Peff=86KW(n=5500r/min)最大轉(zhuǎn)矩M=145N,m(n=3300r/min)汽車(chē)總質(zhì)量G=16758N前軸許用載荷G=7200NF驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)比iA=4.111滿(mǎn)載重心高度h=0.5m滾動(dòng)半徑R=0.249mr

表三：變速器變速比檔位12345變速箱i3.5452.1051.3000.9430.789球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第11頁(yè)共20頁(yè)各檔的利用率為1~5檔分別是1%、6%、18%、30%和45%,汽車(chē)至少有10萬(wàn)km的壽命。轉(zhuǎn)矩校核。摩擦系數(shù)口=1；振動(dòng)系數(shù)Ks=1.2。汽車(chē)以口=1和Ks=1.2時(shí)最大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)，以最大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的2/3驅(qū)動(dòng)而各擋勻速，計(jì)算其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩MA和附加轉(zhuǎn)矩MH。計(jì)算額定轉(zhuǎn)矩為MN=2650N-mM=±Mii=1X145X4.111X3.545^2113(N?m)W2650(N?m)AmASP 1M=KPGR=1.2X1X16758X0.24971218(N-mX2650(Nu)4.111故滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求校核使用壽命，具體計(jì)算結(jié)構(gòu)如下表表四:汽車(chē)的校核使用壽命計(jì)算表?yè)跷?2345a0.010.060.180.300.45ix=isXiA14.578.565.343.883.28n=n/i2263866188511006Vx=0.377Rrnx79.994.4

球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第12頁(yè)共20頁(yè)1M=-Mix3Mx71341425818815925339L= hxn0.577XW10C470756L=hxnX三10c]MxJ0r/min)fAM^1Mx，0r/min)3(nx)3(nx/120.6452.41424.73061.64583.6a-各檔傳動(dòng)利用率；i-總傳動(dòng)比；n-最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速；v-路面行駛速度；M-轉(zhuǎn)矩；L-使用壽命；Md-動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。 X X X由表可得=53.8=53.8X10-5x_+ x+x+x+xLh1Lh2L^Lh4LJ所以Lh=1858.7h,汽車(chē)的平均行駛速度為Vav_0.01X21.2+0.06X42.1+0.18X58.0+0.3X79.9+0.45X94.4=79.63(km/h)其使用壽命為L(zhǎng)「1858.7X79.63'148011(km)>10萬(wàn)km故滿(mǎn)足使用要求。同理，伸縮性萬(wàn)向節(jié)的使用壽命為L(zhǎng)=1858.7X79.63X(367/360)3\156813(km)>10萬(wàn)kms同樣滿(mǎn)足使用要求。傳動(dòng)軸的校核。由于等速萬(wàn)向節(jié)總成采用雙向萬(wàn)向節(jié)，傳動(dòng)軸只受扭矩而不受彎矩。因此，只要對(duì)其進(jìn)行扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核。軸徑最小處為D=25mm,抗扭截面模量為

16max球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第13頁(yè)共20頁(yè)n16max球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第13頁(yè)共20頁(yè)nx(0.0025)316氏3.1x10-9(m3)12183.1x10-9工39.2(MPa)4.零件的三維造型及二維裝配圖繪制概論三維造型實(shí)體模型除了可以將用戶(hù)的設(shè)計(jì)思想一最真實(shí)的模型在計(jì)算機(jī)上表現(xiàn)出來(lái)之外，借助于系統(tǒng)參數(shù)，用戶(hù)還可以隨時(shí)計(jì)算出產(chǎn)品的體積、面積、重心、慣性大小等，以了解產(chǎn)品的真實(shí)性，并彌補(bǔ)傳統(tǒng)面結(jié)構(gòu)、線結(jié)構(gòu)的不足。用戶(hù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以隨時(shí)掌握以上重點(diǎn)，設(shè)計(jì)物理參數(shù)，并減少許多人為的計(jì)算時(shí)間。利用三維造型實(shí)體模型生成二維工程圖，并且自動(dòng)標(biāo)注工程尺寸。不論在三維造型還是二維圖形上做尺寸修改，其相關(guān)的二維和三維造型實(shí)體模型均自動(dòng)修改，同時(shí)，裝配、制造等相關(guān)設(shè)計(jì)也會(huì)自動(dòng)修改，這樣可以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，避免反復(fù)修改耗時(shí)。由于單一數(shù)據(jù)庫(kù)，提供了雙向關(guān)聯(lián)性的功能，這也符合了現(xiàn)代產(chǎn)品中的同步工程思想。通過(guò)前面的球籠式萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算，已初步確定了各零件的主要尺寸，接下來(lái)將對(duì)各零件生成三維造型，在設(shè)計(jì)過(guò)程中許多尺寸需進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，所以采用了參數(shù)化設(shè)計(jì)。運(yùn)用Pro/e和AutoCAD對(duì)該設(shè)計(jì)進(jìn)行了輔助分析。RF型球籠式萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)4.2.1模型三維裝配圖球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第14頁(yè)共20頁(yè)圖8RF型球籠式萬(wàn)向節(jié)鋼球的設(shè)計(jì)圖9圖9RF型球籠式萬(wàn)向節(jié)保持架的設(shè)計(jì)圖104.2.4RF圖104.2.4RF型球籠式萬(wàn)向節(jié)星型套的設(shè)計(jì)球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第15頁(yè)共20頁(yè)圖11球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第15頁(yè)共20頁(yè)圖114.2.4RF型球籠式萬(wàn)向節(jié)球形罩的設(shè)計(jì)圖12DOJ型球籠式等速萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)模型三維裝配圖球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第16球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第16頁(yè)共20頁(yè)圖13DOJ型球籠式等速萬(wàn)向節(jié)筒型罩的設(shè)計(jì)圖14DOJ型球籠式等速萬(wàn)向節(jié)星型套的設(shè)計(jì)圖15三維造型DOJ型球籠式萬(wàn)向節(jié)保持架的設(shè)計(jì)球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第17頁(yè)共球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第17頁(yè)共20頁(yè)圖16DOJ型球籠式萬(wàn)向節(jié)擋蓋的設(shè)計(jì)圖17圖17球籠式等速萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸其他零件的設(shè)計(jì)卡簧的設(shè)計(jì)圖18防塵罩的設(shè)計(jì)球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第18頁(yè)共20頁(yè)圖19球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第18頁(yè)共20頁(yè)圖194.4.3傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)圖20總體結(jié)構(gòu)模型三維裝配圖結(jié)論在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我設(shè)計(jì)的題目是：球籠式等速萬(wàn)向節(jié)。雖然在之前所學(xué)的課程中很少涉及這方面的知識(shí)，但是通過(guò)了本次設(shè)計(jì)我對(duì)萬(wàn)向節(jié)都有了很深一步的理解，而且知道了萬(wàn)向節(jié)的等速原理，萬(wàn)向節(jié)的各方面都有了不同的見(jiàn)解。球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第19頁(yè)共20頁(yè)而且這次設(shè)計(jì)讓我對(duì)所學(xué)習(xí)的繪圖軟件AutoCAD和Pro-e更加的熟悉，在我以后的工作和生活中都會(huì)有很大的幫助。這次設(shè)計(jì)給我最大的感觸就是，只要心中有不放棄、不服輸?shù)膭艃?，我們就能成功我們就能克服所有困難。還有就是對(duì)陌生事物的自學(xué)能力，我相信這次設(shè)計(jì)將會(huì)對(duì)我以后的工作和日常生活都會(huì)有很大的幫助。致謝為期三個(gè)多月的畢業(yè)的設(shè)計(jì)，我非常感謝我的導(dǎo)師黃莉莉。由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，在設(shè)計(jì)過(guò)程中難免有許多問(wèn)題會(huì)考慮不周，如果沒(méi)有黃老師的悉心指導(dǎo)與督促，畢業(yè)設(shè)計(jì)不會(huì)這么順利的完成。畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，黃老師耐心的指導(dǎo)使我受益匪淺，她扎實(shí)的理論知識(shí)與豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)給我留下了深刻的印象，也正是老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的教學(xué)態(tài)度使我從畢業(yè)設(shè)計(jì)中真正的學(xué)會(huì)了學(xué)以致用，將課本知識(shí)與實(shí)踐中所遇到的問(wèn)題相聯(lián)系，整合了自己在校所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，同時(shí)提高了我發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。在此，我向黃老師致以最真誠(chéng)的敬意。在最后我要感謝學(xué)校、學(xué)院對(duì)我們的培養(yǎng)，為我們的學(xué)習(xí)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)造良好環(huán)境、提供便利條件。伴隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)束，我們也將離開(kāi)校園，有過(guò)少耕耘就有多少收獲，相信我們走出校園后能將自己的價(jià)值體現(xiàn)出來(lái)，回報(bào)父母、回報(bào)學(xué)校，為社會(huì)做自己力所能及的貢獻(xiàn)。再一次感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)們，祝大家在今后的工作和生活中一切順利。參考文獻(xiàn)1陳家瑞，高瑩，馬天飛，尹法欣.汽車(chē)構(gòu)造.第3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,20112劉鴻文，林建立，曹曼玲，陳乃立.材料力學(xué)I.第5版.北京：高等教育出版社，20103鄭文緯，吳克堅(jiān).機(jī)械原理.第7版.北京：高等教育出版社，20124孫靖民，梁迎春.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì).第5版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20125成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:化學(xué)工業(yè)出版社，20046楊志姝，吳華.Pro/ENGINEERWildfire2.0中文版標(biāo)準(zhǔn)教程.北京:清華大學(xué)出版社,20057翟文杰，韓寶玲,方昆凡，王三民，郭寶霞.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第5版.北京：機(jī)械出版社,20108周四新.Pro/ENGINEERWildfire基礎(chǔ)設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20039周四新.Pro/ENGINEERWildfire高級(jí)設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200310RamPrasadDiwakaran,MichaelD.Johnson.Analyzingtheeffectof球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)第20頁(yè)共20頁(yè)alternativegoalsandmodelattributesonCADmodelcreationandalteration[J].Computer-AidedDesign,2012WangHuanling,XuWeiya.3-DGeologicalVisualModelandNumericalModelBasedontheSec