球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上球籠式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)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 ）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，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)。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)

2、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)DO

3、J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。 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

4、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1a)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

5、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1b)。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(xiàn)與過(guò)球心的徑向線(xiàn)成45角，橢圓在接觸點(diǎn)處的曲率半徑選為鋼球半徑的103105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

6、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)1500rmin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)(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

7、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)

8、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 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 = minTse，Tss。 計(jì)算所

9、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GB754987。 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)基本尺寸鋼球中心分布圓半徑 R=171d 星形套寬度 B=18d 球籠寬度 B1=18d 星形套滾道底徑 Dl=25d 萬(wàn)向節(jié)外徑 D=49d 球籠厚度 b=0185d 球籠槽寬度 b1=d 球籠槽長(zhǎng)度 L=(133180)d (普通型取下限，長(zhǎng)型取上限) 滾道中心偏移距 h=018d 軸頸直徑 d 14d 星形套花鍵外徑 D2155d 球形殼外滾道長(zhǎng)度 L1=24d中心偏移角 6°3

10、.1球籠式萬(wàn)向節(jié)的等速性的分析3.1.1 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 R 1 , 鐘形殼溝道和鋼球的共軛接觸點(diǎn)的半徑為 R 2 ,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 鐘A =球A , 同 理 星B =球B ,同一個(gè)鋼球具有同一個(gè)角速度 ,即 球A =球B ,因此存在 鐘 =球 =星 , 這就充分 證明球籠式萬(wàn)

11、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33.1.2 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

12、,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43.1.3 球籠式萬(wàn)向節(jié)線(xiàn)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(xiàn) OO 2 和星形套軸線(xiàn) 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(xiàn)速度為 VA =1·OA(對(duì)于 主動(dòng)軸), VA =2·OA(對(duì)于從動(dòng)軸), 由于存在 1 =2 , 因此存在 VA =VA , 說(shuō)明 B 平面(主動(dòng) 軸)的線(xiàn)速度和 A 平面(從動(dòng)軸)的線(xiàn)速度經(jīng)投影后

13、在 C 平面上的線(xiàn)速度是相等的。在 B 平面和A 平面中 ,主動(dòng)軸線(xiàn)速度 V 1=O 1 A ·1，線(xiàn)速度 V2 =O2A·2，由于球籠等速萬(wàn)向節(jié)存在1=2 ,所以存在下式設(shè) OA =R (鋼球回轉(zhuǎn)半徑), 設(shè)偏心距 OO 1=e1, OO 2 =e2 由幾何關(guān)系可得:O 1 A =R/cosA1，O2A=R/cosA2，由上式得，所以上式表明 ,在 C 平面上的 A 點(diǎn)沿 1 角投影 為 B 平面上的主動(dòng)軸線(xiàn)速度, 沿 2 角投影為 A 平面上的從動(dòng)軸線(xiàn)速度, 反過(guò)來(lái)也可認(rèn)為由 1 角 和 2 角就可以確定 C 平面。上式表明 ,主動(dòng)軸的線(xiàn)速度 V1 和從動(dòng)軸的 線(xiàn)速度

14、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 =2 這一特性。如果 e1 e2 ,就 必然存在 V 1 V 2 , 2 ,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 時(shí), 鋼球轉(zhuǎn)角 為 , 鋼球從點(diǎn) A 移至點(diǎn) B 。在 B 點(diǎn)時(shí), VB1/VB2 =O1 B/BG ,由于 O1 B =O1 A , 在文獻(xiàn)中已經(jīng)證明 B G =O 2 A , 因此在形成軸間角的過(guò)程 中,(1)式永遠(yuǎn)成立。由于 B1 1, B2 2, 在鋼球轉(zhuǎn)動(dòng)形成 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

15、改寫(xiě)為V1/ V 2 =cosA2/cos A1 =cosB2/cosB1 。也可以 認(rèn)為 O1 A 和O 2 A 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。圖53.2球籠式萬(wàn)向節(jié)方案分析與形式選擇3.2.1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角稍大于11&

16、#176;，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(xiàn)與過(guò)球心的徑向線(xiàn)成45角，橢圓在接觸點(diǎn)處的曲率半徑選為鋼球半徑的103105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)1500rmin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

17、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)。3.2.2零部件的結(jié)構(gòu)分析與形式選擇。

18、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(xiàn)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

19、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。圖6圖73

20、.3RF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 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 = minTse，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伸縮式球籠萬(wàn)向節(jié)鋼球的直徑（mm）17.46217.462鋼球中心分布圓半徑（mm）R=171d3030星形套寬度（mm）B=18d3131萬(wàn)向節(jié)外徑 （mm）D=49d8686球籠寬度 （mm）B1=18d3131星形

21、套滾道底徑（mm）Dl=25d4444球籠厚度 （mm）b=0185d33球籠槽寬度 （mm）b1=d1717球籠槽長(zhǎng)度（mm）L=1.3d2323滾道中心偏移距（mm）h=018d3軸頸直徑 （mm）d 14d2525星形套花鍵外徑（mm）D2155d2724球形殼外滾道長(zhǎng)度（mm）L1=24d4242中心偏移角 （°）6°3.4球籠式萬(wàn)向節(jié)的壽命校核3.4.1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Mmax=145N·m（nm=3300r/min）汽車(chē)總質(zhì)量G=16758N前軸許用載荷

22、GF=7200N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Rr=0.249m表三：變速器變速比檔位12345變速箱is3.5452.1051.3000.9430.789各檔的利用率為15檔分別是1%、6%、18%、30%和45%，汽車(chē)至少有10萬(wàn)km的壽命。3.4.2轉(zhuǎn)矩校核。摩擦系數(shù)=1；振動(dòng)系數(shù)Ks=1.2。汽車(chē)以=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·m MA=MmiAiS=×145×4.111×3.5452113(N·m

23、）2650（N·m） Mh=KSRr=1.2×1××0.2491218(N·m）2650（N·m）故滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求3.4.3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?2345ax0.010.060.180.300.45ix=is×iA14.578.565.343.883.28nx=nm/ix2263866188511006vx=0.377Rrnx79.994.4Mx=MMix713414258188159Lhx=（nx1000r/min)Lhx=（nx1000r/min)120

24、.6452.41424.73061.64583.6ax-各檔傳動(dòng)利用率；ix-總傳動(dòng)比；nx-最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速；vx-路面行駛速度；Mx-轉(zhuǎn)矩；Lhx-使用壽命；Md-動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。由表可得所以Lh=1858.7h，汽車(chē)的平均行駛速度為Vav=0.01×21.2+0.06×42.1+0.18×58.0+0.3×79.9+0.45×94.4=79.63（km/h）其使用壽命為L(zhǎng)s=1858.7×79.63（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)s=1858.7×79.63×（367/360)3（

25、km）10萬(wàn)km同樣滿(mǎn)足使用要求。3.4.4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Wp=max=4.零件的三維造型及二維裝配圖繪制4.1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(xiàn)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

26、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。4.2RF型球籠式萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì) 4.2.1模型三維裝配圖圖84.2.2RF型球籠式萬(wàn)向節(jié)鋼球的設(shè)計(jì)圖94.2.3RF型球籠式萬(wàn)向節(jié)保持架的設(shè)計(jì)圖104.2.4R

27、F型球籠式萬(wàn)向節(jié)星型套的設(shè)計(jì)圖114.2.4RF型球籠式萬(wàn)向節(jié)球形罩的設(shè)計(jì)圖124.3DOJ型球籠式等速萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)4.3.1模型三維裝配圖圖134.3.2DOJ型球籠式等速萬(wàn)向節(jié)筒型罩的設(shè)計(jì)圖144.3.3DOJ型球籠式等速萬(wàn)向節(jié)星型套的設(shè)計(jì)圖154.3.4三維造型DOJ型球籠式萬(wàn)向節(jié)保持架的設(shè)計(jì)圖164.3.5DOJ型球籠式萬(wàn)向節(jié)擋蓋的設(shè)計(jì)圖174.4球籠式等速萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸其他零件的設(shè)計(jì)4.4.1卡簧的設(shè)計(jì)圖184.4.2防塵罩的設(shè)計(jì)圖194.4.3傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)圖204.5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

28、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。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

29、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

30、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/ENGINEER Wildfire2.0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

31、 周四新.Pro/ENGINEER Wildfire基礎(chǔ)設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，20039 周四新.Pro/ENGINEER Wildfire高級(jí)設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，200310 Ram Prasad Diwakaran,Michael D. Johnson.Analyzing the effect of alternative goals and model attributes on CAD model creation and alterationJ.Computer-Aided Design,201211 Wang Huanling,Xu Weiya.3-D Geological Visual Model and Numerical Model Based on the Secondary Development Technology of CADC./2010 Second WRI World