球笼式等速万向节三点接触沟道的设计分析
球笼式等速万向节是前置前驱动轿车的关键部件之一
球笼式等速万向节是前置前驱动轿车的关键部件之一，其性能和寿命与接触应力密切相关，万向节疲劳破坏的特征是常在滚道表面造成麻坑、剥落和点蚀。
因此，球笼式等速万向节接触应力的分析与计算对于等速万向节的设计显得尤为重要[2]。
万向节和传动轴的作用是在不在同一轴线上的轴之间传递运动和转矩。
由于球笼式和三枢轴式等速万向节的结构形式不同，因而它们的转矩传递方式也不尽相同。
对于球笼式万向节，传递扭矩的元件是钟型壳、钢球与星形套；对于三枢轴式万向节，传递元件是筒形壳、球形套圈、滚针和三轴柱。
因此，在确定滚动体与滚道之间的接触应力时应区别对待。
关于球笼式万向节的接触应力，国内的王良模、卢强等对伯菲尔德等速万向节采用解析方法，假设接触区处于弹性应力状态，且接触面尺寸比物体接[13]触点曲率半径小得多，引用Hertzian 理论求解出接触应力，接触面的最大应力发生在接触椭圆中心。
由于内滚道接触点的曲率半径小于外滚道接触点的纵向曲率半径，因此内滚道的接触椭圆比外滚道的接触椭圆小，内滚道的接触应力大于外滚道上的应力值，从而使内滚道就比外滚道易于磨损，疲劳寿命较短。
当滚动体与轨道间为点接触时，运用经典的Hertzian 理论可以求得滚动体汽车等速驱动轴的结构强度主要取决于万向节关键零件间的接触强度，对于球笼式等速万向节来说其分析的重点是钢球与星形套和钟形壳滚道之间的接触应力，尤其是钢球和星形套滚道之间的接触应力②球笼式万向节球笼式等速万向节（亦称球笼式万向联轴器）如图1-7所示，是一类容许两相交轴间有较大角位移的联轴器，它是目前应用最为广泛的等速万向节。
球笼式等速万向节主要由钟形壳、星形套、钢球和保持架（亦称球笼）构成。
钟形壳的内径球面与保持架的外径球面组成一个转动定心球面副；保持架的内径球面与星形套的外径球面也组成一个转动定心球面副。
两个球面副的球心重合于两轴轴线的交点。
钢球一般为六个，相应地，保持架有六个周向腰鼓形槽，以在其轴向方向夹持六个钢球。
球笼(等速万向节)技术资料
球笼（等速万向节）技术资料本为主要介绍等球笼(以下称等速万向节)，的相关技术参数及分析资料。
第一节等速万向节设计的最新动态与方向等速万向节广泛应用于前置前驱轿车的转向驱动桥中。
驱动桥中。
靠近车轮侧，一、靠近车轮侧，即外侧的等速万向节通常采用Birfield(固定型)球笼式万向节，(固定型)球笼式万向节，通常采用允许传动轴(驱动轴)夹角变化。
允许传动轴(驱动轴)夹角变化。
桑塔纳2000奥迪、奥拓、丰田、2000、桑塔纳2000、奥迪、奥拓、丰田、日产等上海捷迈公司生产的固定型球笼式万向节InnerRaceBallsCageOuterRace圆弧槽滚道型球叉式万向节，圆弧槽滚道型球叉式万向节，也是等速万向但每次只有两个钢球传力，节，但每次只有两个钢球传力，传递转矩能力较小;钢球磨损较快，使钢球与滚道间的预紧较小;钢球磨损较快，力减小，会破坏传动的等速性。
力减小，会破坏传动的等速性。
不适合高速和连续运转工况，较少采用。
连续运转工况，较少采用。
二、靠近差速器侧，即内侧的等速万向节靠近差速器侧，通常采用三叉式(三球销式通常采用三叉式(三球销式，Tripod)或伸缩)型球笼式万向节允许传动轴(驱动轴)万向节，型球笼式万向节，允许传动轴(驱动轴)长度和夹角的变化，夹角的变化，以补偿由于前轮跳动和载荷变化引起的轮距变化。
起的轮距变化。
三球销式组成：三球销支架、三个滚柱轴承、万向节壳。
组成：三球销支架、三个滚柱轴承、万向节壳。
壳为主动件，壳为主动件，沿内圆周均匀开有三条平行于轴线的槽;支架的内花键孔与传动轴内端花键配合，线的槽;支架的内花键孔与传动轴内端花键配合，球销垂直于半轴轴线，滚柱轴承可沿球销移动，球销垂直于半轴轴线，滚柱轴承可沿球销移动，还由平行槽带动运动。
还由平行槽带动运动。
PlungeJoint运动：当车轮向上跳动时，轮毂和传动轴的距运动：当车轮向上跳动时，离变大，三销轴向外移动。
离变大，三销轴向外移动。
轿车传动轴的设计与校核
潍坊科技学院学士学位论文毕业设计轿车传动轴的设计与校核2012年5月摘要传动轴是组成机器零件的主要零件之，一切做回转运动的传动零件（例如：齿轮，蜗轮等）都必须安装在传动轴上才能进行运动及动力的传动，传动轴常用于变速箱与驱动桥之间的连接。
这种轴一般较长，且转速高，只能承受扭矩而不承受弯矩。
应该使传动轴具有足够的刚度和高临界转速，在强度计算中，由于所取的安全系数较大，从而使轴的尺寸过大，本文讨论的传动轴工艺设计方法，并根据现行规范增添了些表面处理的方式比如表面发兰。
提出一种三点接触沟道截面形式的球笼式等速万向节，其钟形壳外沟道的沟道截面形式为圆弧沟道，星形套内沟道的沟道截面形式为椭圆沟道或双心弧沟道。
对其内、外沟道结构进行设计，并利用 H e r t z 接触理论进行接触应力的计算。
结果表明，三点接触沟道能减小内、外沟道接触应力，改善其内部接触状况。
关键词：球笼式等速万向节；三点接触沟道；接触应力；计算ABSTRACTDrive shaft is composed of the main parts of the machine parts, all do rotary movement of the transmission parts (such as: gear, worm gear, etc.) must be installed on the shaft to movement and power transmission, driving shaft is often used in the connection between the transmission and drive axle. The shaft is longer than the general, and high speed, can withstand the torque under bending moment. Should make the shaft has enough stiffness and high critical speed, the strength calculation, due to take the safety coefficient is larger, so that the size of the shaft is too big, this article discusses the transmission process design method, and according to the current specification adds some surface treatment way, such as hair surface.Put forward a three-point contact channel cross section form of ball cage patterned constant speed universal joint, the bell-shaped shell outside the channel cross section form of the channel is a circular arc channel, stars form within the set of channel of the channel or dual channel cross section form of ellipse arc channel. Was carried out on the inside and outside channel structure design, and using the theory of t H e r z contact for the calculation of contact stress. Results show that three contact channel can reduce the contact stress, the internal and external channel to improve the internal contact condition.Key words:Birfield ball-joint; 3 contact channel; Contact stress; Calculation目录引言........................................................ 错误!未定义书签。
球笼式等速万向节滚道接触应力的有限元分析
Ｍａ．０ １ ｒ １ ２
机 械 设 计 与 制 造
５ １
析， 设置对应的时间步和载荷 步 ， 将不同的滚 道截 面类 型的万 向 ３ 有限元分析结果与赫兹接触理论计算值的比较分析 ． ３ 节按照以上方法建立对应的有 限元模 型， 然后分别运行求解 。计 将以上通过有限元分析方法计算出的不 同滚道截面类型 的 算结束后 ， Ａ Ｓ Ｓ 在 Ｎ Ｙ 后处理模块 中， 查看球笼式万 向节受力状态 万 向节的内外滚道 的最大接触应力 的数值解 同参照文献 中通过 下的等效应力云图， 本文计算出的接触应力 ， 采用 ｙｎＭｉ ｓ ｏ ｓ 屈服 赫兹接触理论方法计算出的理论值进行比较 ， 以验证有 限元方 ｅ 用 准则表示为等效应力 。 其不同滚道截面类型的万向节 内外滚道接 法的可行可信性 。将数值解与理论值通过相对误差公式 ：
进行误差比对 。其接触应力大小及误差 比较 ， 如表 １ 所示 。
ＭＰ ） 如图 ９ 图 １ 所示 ， 、 ２ 双心弧型截面滚道类型的万 向节 内滚道 表 １接触应力数值解与理论值比较（ ａ
如图 ｌ 、 １ 所示 ， ０图 ３ 椭圆型截面滚道类型 的万 向节 内滚道 最大接触应力 为 ３ ＭＰ ， ３６ ａ外滚道最大接触应力为 ２０ Ｍ ａ １ ７８ Ｐ 。 由有 限元分析结果可知 ，三种不 同滚道截面类 型的万 向节 的内滚道的接触应力都普遍 大于外滚道上 的接触应力 ， 星形套 内
１９ （ ） １— ３ ９ ９ ３ ：２ １
３ 陈静． 轿车驱动轴等速 万向节结构强度的有限元分析 ［ ］ Ｄ ． 大学学 吉林
报 ，０ ５ ８ ２０ （ ）
４ 汤双清 ， 欢． 胡 球笼式 等速万 向节三点 接触沟道 的设计 分析［ ］ 承 ， Ｊ． 轴
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。
探究球笼式等速万向节的球面配合
探究球笼式等速万向节的球面配合球笼式等速万向节是一种常用的机械传动装置，在汽车和机械设备上被广泛应用。
它的主要作用是连接两个轴线不一致的部件，并且可以在不同的角度下传递动力。
球面配合是球笼式等速万向节中最关键的部件之一，它通过球面间的配合来实现传递力矩和角速度的功能。
在本文中，将探究球笼式等速万向节的球面配合的结构特点、工作原理以及相关的设计和制造技术。
一、球笼式等速万向节的结构特点球笼式等速万向节通常由内外球笼、球道和球形接触面等几个主要部件组成。
内、外球笼分别固定在两个连接轴上，通过球道内的滚珠或滚子，在不同角度下实现对传动力的传递。
球面配合是球笼式等速万向节中最关键的部件之一，它承担着传递力矩和角速度的功能。
球面配合通常由轴承钢、合金钢或其他特殊合金材料制成，具有良好的耐磨性和抗疲劳性能。
二、球面配合的工作原理球面配合通过球道内的滚珠或滚子，在不同角度下实现对传动力的传递。
当两个轴线呈不同角度时，球面配合可以通过球道内的滚珠或滚子实现角度偏移，从而实现动力的传递。
由于滚动的接触方式，球面配合在工作时产生较小的摩擦力和磨损，使得其具有较长的使用寿命和稳定的传动性能。
三、球面配合的设计和制造技术球面配合的设计和制造技术是影响球笼式等速万向节传动性能的关键因素之一。
球面配合的设计需要考虑到载荷、转速、工作温度等因素，选择合适的材料和配合形状，确保其具有良好的耐磨性和抗疲劳性能。
球面配合的制造需要采用精密加工工艺，确保其表面光洁度和尺寸精度，以减小摩擦力和磨损，并提高传动效率。
球面配合的装配和润滑也是影响其工作性能的重要因素，必须严格按照设计要求进行装配，并选用合适的润滑剂，保证其良好的工作状态。
球笼式等速万向节的球面配合是实现其传动功能的关键部件，其结构特点、工作原理和设计制造技术对其传动性能具有重要影响。
通过深入研究和优化设计制造技术，可以提高球笼式等速万向节的传动效率和使用寿命，满足不同机械设备对传动性能的要求。
高效能球笼式等速万向节的沟道设计
二 三 Ｚ
轴承
２ ０ １ ７ 年８ 期
ＣＮ４１— １１ ４８ ／ＴＨ Ｂｅ ａ ｒ ｉ ｎｇ ２０１ ７． Ｎｏ．８
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． １ ９ ５ ３ ３ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ｌ ０ ０ ０—３ ７ ６ ２ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ８ ． ０ ０ ３
平分面内， 使球笼式等 速万 向节具有 瞬时等速传 递 旋转 运 动 的特性 。但 钟 形 壳 和 星形 套 的各 沟 道
配 对构 成 的 楔 形会 对 相 应 的 钢 球 产 生 轴 向 推 力 ，
ｔ ｈ ｅ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｉ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ａ ｓ ｈ ｙ ｂ ｉ ｒ ｄ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｗ ｉ ｔ ｈ ｏ ｆ ｓ ｅ ｔ ｒ ａ ｃ ｅ ｗ ａ ｙ ａ ｎ ｄ ｗ ｉ ｈｏ ｔ ｕ ｔ ｏ ｆ ｓ ｅ ｔ ｒ ａ ｃ ｅ ｗ ａ ｙ ．Ｗｈ ｉ ｌ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ ｖ ｅ ・ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｙ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｎｄ ａ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎｃ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｌ ａ ａ ｘ ｉ ｌ ａ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｏ ｆ ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｓ ｒ ｌ ａ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｄ ｕ ｉ ｒ ｎ ｇ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｎ ａ ｂ ｅ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｌ ｙ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｌ ａ ｍ ｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ｎｃ ａ ｅ ｏ ｆ ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｓ ｒ ｌ ａ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｉ ｓ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｗ ｏ ｒ ｋ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｉ ｓ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ． Ｋｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ： ｒ ｚ ｅ ｐ ｐ ａ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ ｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｙ ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｓｉ ｒ ｔ ｙ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ； ｒ ａ ｃ ｅ ｗ ａ ｙ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ； ｇ ｏ ｆ ｓ ｅ ｔ
球笼式等速万向节运动受力分析及应用
技术创新138 2015年21期球笼式等速万向节运动受力分析及应用王林林王瑛保定长城汽车桥业有限公司，河北保定 071000摘要：万向传动轴一般是由万向节,传动轴和中间支承组成.主要用于在工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传递转矩和旋转运动.万向传动轴设计应满足如下基本要求:保证所连接的两根轴相对位置在预计范围内变动时,能可靠地传递动力.保证所连接两轴尽可能等速运转.由于万向节夹角而产生的附加载荷,振动和噪声应在允许范围内.传动效率高,使用寿命长,结构简单,制造方便,维修容易等.变速器或分动器输出轴与驱动桥输入轴之间普遍采用十字轴万向传动轴.在转向驱动桥中,多采用等速万向传动轴.当后驱动桥为独立的弹性,采用万向传动轴.关键词：球笼式；万向节；受力分析；应用中图分类号：U463.216.3 文献标识码：A 文章编号：1671-5780(2015)21-0138-021 球笼式等速万向节的润滑及密封技术现状卫视球笼式等速万向节都能可靠的正常工作，必须使其保持良好的润滑状态，否则就会造成金属元件的直接接触，加剧万向节原件的磨损或擦伤，降低其工作寿命。
因此对此种万向节的润滑、密封应给与足够的重视。
球笼式等速万向节所才用的润滑剂主要取决于转速和角度。
在转速髙达150〇r/inin时，使用一种优良的油脂，这种油脂能防锈。
若转速和角度都较大时，则使用润滑油。
同时，万向节的密封装置应包成润滑剂步泄漏。
常用筒式波纹型橡胶密封罩。
2 万向节结构与设计参数确定2.1 结构选择伸缩型球笼式万向节结构与一般球笼式相近，仅仅外滚道为直糟。
在传递转矩时，星形套与筒形壳可以沿轴向相对移动，故可省去其他万向传动装置的清动花键。
这不仅结构筒单，而且由于轴向相对移动是通过钢球沿内、外滚道滚动实现的，所以与清动花键相比，其滚动阻力小，传动效率髙。
这种万向节允许的工作最大夹角为20°。
RzeppaS球笼式万向节主要应用于转向驱动桥中，目前应用较少。