毕业论文：汽车球面滚轮式等速万向节设计文档【45页】

由此，它和滚针结构主参数的设计计算如下球环外球面径球环外球面径可按下式计算式中在此取，有本题选择系列，所以球环宽度球环宽度可按下公式计算所以球环宽度球环外球面中心位置球环的外球面般设计成对称结构，显然，其曲率中心至端面的距离为所以滚针直径滚针直径可根据三柱槽壳最大外径值的大小取标准值，当时，。

滚针长度滚针长度可按下式计算，式中计算所得应接近的标准值。

关键词三球销式万向节球面滚轮式万向节结构主参数标准化系列化设计计算符号说明上对其结构的了解对其尺寸做定的分析与设计各零件主参数的设计计算球面滚轮式万向节外部结构包括台阶面，柄部和花键等主参数均是已知的，不需要设计，结构主参数的设计实质上市已知外部结构主参数对内部结构主参数的设计计算，事实上，若万向节外形尺寸定，要承受的扭矩为定值。

显然，若内部结构主参数设计合理即可满足产品的可靠性，设计时还要根据该万向节的强度条件，对重要的结构主参数进行校核。

固定型球面滚轮式等速万向节设计摘要根据型球面滚轮式万向节的结构特征，主要外形尺寸和性能要求，介绍了各零部件结构设计的原理和主参数的计算方法，推导出系列计算公式，并给出常见的个尺寸系列三球销式万向节产品的参数的计算方法，推导出系列计算公式，并给出常见的个尺寸系列三球销式万向节产品的标准化，系列化设计结果。

固定型球面滚轮式等速万向节显然，若内部结构主参数设计合理即可满足产品的可靠性，设计时还要根据该万向节的强度条件，对重要的结构主参数进行校核。

部分内容简介此我们当对其作定分析。

下面根据以上对其结构的了解对其尺寸做定的分析与设计各零件主参数的设计计算球面滚轮式万向节外部结构包括台阶面，柄部和花键等主参数均是已知的，不需要设计，结构主参数的设计实质上市已知外部结构主参数对内部结构主参数的设计计算，事实上，若万向节外形尺寸定，要承受的扭矩为定值。

显然，若内部结构主参数设计合理即可满足产品的可靠性，设计时还要根据该万向节的强度条件，对重要的结构主参数进行校核。

固定型球面滚轮式等速万向节设计摘要根据型球面滚轮式万向节的结构特征，主要外形尺寸和性能要求，介绍了各零部件结构设计的原理和主参数的计算方法，推导出系列计算公式，并给出常见的个尺寸系列三球销式万向节产品的标准化，系列化设计结果。

关键词三球销式万向节球面滚轮式万向节结构主参数标准化系列化设计计算符号说明球环宽度，球环外球面曲率中心至端面的距离，三销架宽度，三销架三销轴中心至端面的距离，三柱槽壳沟道中心圆直径，球环外球面径球环滚道直径，三柱槽壳内腔最大径，三柱槽壳内腔最小径，三柱槽壳内腔圆锥面与大端面交点直径，挡圆内径，三柱槽壳沟道直径，卡簧内径，滚针组节圆滚针中心圆直径，三柱槽壳最大外径，卡簧钢丝直径，三销架三销轴直径三销架三销轴顶端球面径，三销架轴毂直径，三销架三销轴卡簧槽直径，三销架三销轴凸台直径，挡圈外径，挡圈圆柱面外径，滚针组节圆滚针中心圆上每相邻两滚针间的平均间隙，挡圈总高度，卡簧开口宽度，三柱槽壳内腔最大径与沟道交点至球环端面的最小距离，三柱槽壳内腔最小径与沟道交点至球环端面的最小距离，三销架三销轴轴肩凸台平面至三销架中心的距离，三销架三销轴凸台高度，球环直径系数三销架宽度系数三柱槽壳内腔圆锥面轴向长度，三销架三销轴卡簧槽外端至凸台距离，三销架三销轴卡簧槽宽度三柱槽壳沟道轴向长度，滚针长度，三销架三销轴中心圆半径，三销架三销轴毂曲率半径，三销架三销轴卡簧槽截面曲率半径，三销架三销轴中心圆半经，万向节的计算转矩，每列滚针数三柱槽壳内腔圆锥面与轴线夹角三销架轴毂曲率中心至三销架中心的距离，挡圈外径计算增量，三球销式万向节轴向伸缩量，滚针长度加长值，挡圈板厚，ε球环与三柱槽壳沟道配合间隙，ε三销架与三柱槽壳内腔最大径的间隙，ε三销架轴毂与三柱槽壳内腔最小径的间隙，ε球环与三销架三销轴凸台得间隙，ε滚针伸缩量计算值，ε卡簧与卡簧槽配合的过盈量，ε滚针间总间隙，三销架材料的屈服极限，三销架材料的许用弯曲应力，球环和滚针球环的结构如下图，是典型的堆成型外球面结构。

由此，它和滚针结构主参数的设计计算如下球环外球面径球环外球面径可按下式计算式中在此取，有本题选择系列，所以球环宽度球环宽度可按下公式计算所以球环宽度球环外球面中心位置球环的外球面般设计成对称结构，显然，其曲率中心至端面的距离为所以滚针直径滚针直径可根据三柱槽壳最大外径值的大小取标准值，当时，。

滚针长度滚针长度可按下式计算，式中计算所得应接近的标准值。

取球环滚道直径球环滚道直径可按下式计算首先应确定三销架三销轴直径值，由于三销架三销轴直径近似等于球环外球面径的半。

而三销架的主要失效形式是三销轴轴颈在轴肩处得弯曲强度不足，造成疲劳失效。

为提高抗弯曲强度，轴颈的取值应略大于球环外球面径的半，可按下式近似计算。

此处取每列滚针数每列滚针数可按下式初步确定式中因为为自然数所以取平均间隙和总间隙在满装滚针轴承的设计中。

若滚针直径节圆直径和滚针数已知，则滚针间的间隙ε为εε若已知滚针数和节圆上每组相邻两滚针间的平均间隙，即可得滚针总间隙ε为ε平均间隙和总间隙ε可按表所列的范围控制应该指出的是，在计算确定三销架三销轴直径和球环滚道直径时，应参照表所列数据，根据ε式核算ε，如ε值过大或过小，可多次改变滚针组节圆直径和数量，直到满足表要求为止。

三柱槽壳三柱槽壳的截面形状如图所示，其结构主参数可进行如下的设计计算沟道直径由于球环在三柱槽壳沟道内既滚动又滑动，显然，球环与三柱槽壳沟道是间隙配合，所以，三柱槽壳沟道直径可按下式公式计算ε当时，ε当时，ε。

此处取ε。

内腔最大径随着转角和摆动角度的变化而变化的，其中随摆角变化最大，随转角变化最小。

可以说输入转速恒定，输出转速不恒定。

所谓等速万向节只不过是在摆角较小时可以实现输入与输出的近似等速。

所以三球销式等速万向节的实际用摆角范围般在到之间。

同理，如果将间隙的公式变为三球销转动角度既心轴转角由图可以看出即为与摆角的关系式，只需得到向量和的表达式即可。

假设向量的单位为，则假设向量的单位向量为，在平面和平面的交线上，即为平面和平面法向量的叉积。

由图可得，平面的单位法向量为则整理得那么代入式得该公式为与和的关系式，根据计算结果可知，由式式所得计算结果在以内几乎完全致。

这也从另个侧面证明了等速万向节的等速性。

所以在分析圆周间隙时，只需考虑三球销相对三柱槽壳的圆周间隙与转角和摆动角度之间的关系。

把式代入式得式就是任意条件下单个球环与三柱槽壳滚道德相对间隙计算式。

由式可看出，该间隙除了与和有关，还与和有关。

单个球环圆周间隙角度分析上述分析计算中，仅给出了圆周间隙弧长计算公式。

而在实际生产中检验间隙时多使用角度值来评价间隙大小。

当球环存在转角和摆角时，球环的运动轨迹为椭圆，等于除以该点的椭圆半径而椭圆半径又随着和摆角的变化而变化。

下面对这问题进行讨论。

如图所示，为球环转角为，摆角为时，球环中心椭圆运动轨迹上的点。

由于间隙较小，可近似等于除以向量方向上球环外壁点到的距离得到。

圆周间隙角度值为由式可知，与的大小无关。

当时，圆周间隙角度值变化规律般情况下，三球销式万向节实际实用的摆角范围多为。

当，，时，的变化规律如图所示由图可知，对于单个球环，当时，由于球环运动轨迹为半径的圆形轨迹，间隙值在变化时保持不变，所以始终为，等于，符合实际情况。

当时，从逐渐增大，球环在滚道中滑动的同时还要沿三销架做轴向滑动，保持不变，而回转半径逐渐增大，故逐渐减小，当时出现最小值，此时由于摆角的存在，球环的运动轨迹已经由原来圆形轨道变成椭圆轨道，切线方向也由圆切线方向变成了椭圆切线方向，当转角由变化到，圆周间隙值在切线方向逐渐增大到最大，而半径由椭圆的长半轴逐渐变为短半轴，所以当转角时，为最大值。

当从到时，圆周间隙值由最大逐渐减少到最小，半径也由椭圆的短半轴逐渐变化为长半轴，所以又由最大变为最小。

与情况致。

由此可知，由此可知，随着和的变化而变化当时，随的变化而变动加大，最大值出现在，时，其值为而最小值出现在，时，其值为三球销式等速万向节有三个球环，而每个球环的间隙值角度值变化规律都相同，只是每个球环较前球环超前而已。

图为三个球环在，时的变化规律。

考虑到三个球环相互约束时，对万向节总成其作用的实际圆周间隙角度值应为三球环间隙的最小值，既图所示三条曲线的最低部分。

由图形可知，在，时，万向节总成实际圆周间隙值共出现次波动，其中最大值为，最小值为轴的设计及校核轴的设计轴的材料轴的材料主要采用碳素钢和合金钢。

碳素钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较小，所以广泛使用。

常用的碳素钢钢，最常用的是钢。

为保证其力学性能，应进行调质或正火处理。

不重要的或受力较小的轴以及般传动轴可以使用钢。

合金钢具有较高的机械强度，可淬性也较好，可以在传递大功率并要求减少质量和提高轴颈耐磨性时采用。

常用的合金钢有和等。

等速传动轴及其总成质量检验等速传动轴及其总成组装后运动灵活，且无异常声响。

等速传动轴及其总成密封罩内填注含的锂基润滑脂，注脂为其空间等速传动轴及其总成在的轴向力作用下，轴向窜动量不大于等速传动轴及其总成的旋转间隙应不大于等速传动轴及其总成的许用工作角度应符合下表规定类型许用工作角度中心固定型等速传动轴为为半轴最小直径等速传动轴总成的最小静扭