伸縮型球籠式等速萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)伸縮型球籠式等速萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)系 ( 院):機(jī)械工程系專業(yè)：機(jī)械制造與自動(dòng)化班級(jí):08112學(xué)號(hào)： 22姓名: 0.0指導(dǎo)教師： 0.0成都工業(yè)學(xué)院2010年 5 月 25日0摘要伸縮型球籠式等速萬(wàn)向節(jié)是汽車(chē)的關(guān)鍵部件之一，它直接影響車(chē)輛的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)性能。本設(shè)計(jì)根據(jù)在汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的布置，確定球籠式等速萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與參數(shù)等。對(duì)球籠式等速萬(wàn)向節(jié)的等速性、運(yùn)動(dòng)規(guī)律、受力情況、效率和壽命進(jìn)行了深入分析。對(duì)重要零件進(jìn)行了材料的選擇和工藝性分析。并且運(yùn)用三維制圖軟件 Pro-e 和二維制圖軟件caxa，進(jìn)行了輔助分析。關(guān)鍵詞等速萬(wàn)向節(jié)汽車(chē)設(shè)計(jì)分析效率使用壽命軟件1ABSTRACTTele

2、scopic type of ball cage patterned constant speeduniversal joint is one of the key components of cars, whichdirectly affect vehicles to drive performance.Thisdesignaccordingtothestructureinautotransmissionsystem,todeterminethelayoutofballcagepatternedconstantspeeduniversaljointstructurecharacteristi

3、csand parametersetc.Of ballcage patternedconstantspeeduniversaljointofconstantsex,motion,stress, efficiency and analyzes the service life.Animportantpartoftheanalysisofthechoiceofmaterialsand workmanship.And touse 3d drawingsoftwarePro-eand2dgraphicssoftwarecaxa,theauxiliaryanalysis.Keywords: rzeppa

4、 constant velocity joins; Car; Design; Analysis; Efficiency; Service life; software.2目錄摘要 ?10 引言 ?40.1汽車(chē)萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸技術(shù)發(fā)展綜述 ?40.2球籠式等速萬(wàn)向節(jié)的發(fā)展?fàn)顩r ?50.3球籠式等速萬(wàn)向節(jié)的潤(rùn)滑及密封技術(shù)現(xiàn)狀?61 萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)參數(shù)確定 ?71.1結(jié)構(gòu)選擇 ?71.2等速證明 ?91.3等速萬(wàn)向節(jié)等速的保證 ?101.4參數(shù)確定 ?131.4.1萬(wàn)向節(jié)軸徑和鋼球直徑 ?131.4.2鋼球回轉(zhuǎn)中心徑 ?151.4.3筒形外殼溝道溝槽形狀及設(shè)計(jì)參數(shù)?161.4.4溝道偏心距 ?171

5、.4.5萬(wàn)向節(jié)基本尺寸的確定 ?182 萬(wàn)向節(jié)運(yùn)動(dòng)分析與力學(xué)分析 ?222.1鋼球的運(yùn)動(dòng)分析 ?2232.1.1鋼球的運(yùn)動(dòng)軌跡 ?222.1.2鋼球沿 y 軸方向運(yùn)動(dòng) ?242.1.3鋼球沿徑向運(yùn)動(dòng) ?252.1.4鋼球的切向速度與切向加速度 ?262.2萬(wàn)向節(jié)受力分析 ?282.2.1鋼球位置計(jì)算 ?282.2.2鋼球運(yùn)動(dòng)平面與原始平面對(duì)應(yīng)半徑的夾角 ?302.2.4橢圓上各鋼球的圓周力 ?312.3保持架運(yùn)動(dòng)和受力分析 ?323 萬(wàn)向節(jié)主要零件的材料選擇及工藝流程 ?343.1筒形外殼 ?343.1.1筒形外殼材料的選擇 ?343.1.2筒形外殼工藝流程 ?343.2球籠 ?363.2.1

6、球籠材料的選擇 ?363.3星形套 ?383.3.1星形套材料選擇 ?383.3.2星形套工藝流程 ?393.4半軸 ?403.4.1半軸材料的選擇 ?4043.5鋼球 ?413.5.1 鋼球材料選擇 ?413.6星形套與半軸的固定 ?414制造技術(shù) ?415球籠式萬(wàn)向節(jié)的潤(rùn)滑 ?426等速萬(wàn)向節(jié)的效率 ?436.1效率公式的推導(dǎo) ; ?446.2扭矩?fù)p失公式的推導(dǎo) : ?446.3鋼球與內(nèi)外滾道之間的摩擦損失：?456.4鋼球與保持架之間的摩擦損失：?466.5外滾道與保持架之間的摩擦損失：?466.6內(nèi)滾道與保持架之間的摩擦損失：?477萬(wàn)向節(jié)壽命分析 ?488設(shè)計(jì)總結(jié) ?5410 謝詞

7、?5511 參考文獻(xiàn) ?575引言0.1 汽車(chē)萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸技術(shù)發(fā)展綜述在汽車(chē)傳動(dòng)系和驅(qū)動(dòng)系中， 萬(wàn)向節(jié)和傳動(dòng)軸作為一種重要的工程部件獲得了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，萬(wàn)向節(jié)可劃分為非等速、等速和準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)三種，單個(gè)虎克萬(wàn)向節(jié)的非等速性最早是由Ponceler 借助球面三角所證明。面球籠式（Rzeppa）萬(wàn)向節(jié)和三樞軸（Tripode ）萬(wàn)向節(jié)的等特征則分別由后來(lái)的Metzner 和 MicheOrain獲得證明。根據(jù)萬(wàn)向節(jié)類型，傳動(dòng)軸可分為：虎克萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸 ；球籠式萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸；三樞軸式萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸。大家知道，傳動(dòng)軸的主要功能是在輸入軸和輸出軸之間距離與夾角改變時(shí)能盡可能均勻滴傳遞扭矩和

8、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展， 特別是前輪驅(qū)動(dòng)橋車(chē)大量生產(chǎn)一來(lái)，萬(wàn)向節(jié)和傳動(dòng)軸，尤其是等速萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)理論和制造技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展。當(dāng)今國(guó)際上，萬(wàn)向節(jié)和傳動(dòng)軸生產(chǎn)廠加之間的競(jìng)爭(zhēng)日趨6勢(shì)激烈：把一種新產(chǎn)品投放市場(chǎng)，不僅要求騎強(qiáng)度和壽命應(yīng)滿足各種使用要求的規(guī)定，而且還要求產(chǎn)品的價(jià)格更具有競(jìng)爭(zhēng)性和輕量化。我國(guó)“八五 ”開(kāi)始重視轎車(chē)的發(fā)展， 作為關(guān)鍵零部件之一的等速萬(wàn)向節(jié)被國(guó)家列為重點(diǎn)扶持的關(guān)鍵零部件項(xiàng)目之一。但由于起步較晚，與國(guó)外相比，無(wú)論是從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、 還是制造技術(shù)都存在一定的差距。0.2 球籠式等速萬(wàn)向節(jié)的發(fā)展?fàn)顩r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)

9、稱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Birfield型：或普通型，簡(jiǎn)稱 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)、 銷售，并于 1965 年又試制成功了可作軸向滑動(dòng)的伸縮型（亦稱雙效補(bǔ)償型，簡(jiǎn)稱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7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

10、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。0.3球籠式等速萬(wàn)向節(jié)的潤(rùn)滑及密封技術(shù)現(xiàn)狀衛(wèi)視球籠式等速萬(wàn)向節(jié)都能可靠的正常工作，必須使其保持良好的潤(rùn)滑狀態(tài)，否則就會(huì)造成金屬元件的直接接觸，加劇萬(wàn)向節(jié)原件的磨損或擦傷，降低其工作壽命。因此對(duì)此種萬(wàn)向節(jié)的潤(rùn)滑、密封應(yīng)

11、給與足夠的重視。球籠式等速萬(wàn)向節(jié)所才用的潤(rùn)滑劑主要取決于轉(zhuǎn)速和角度。在轉(zhuǎn)速高達(dá) 1500r/min 時(shí)，使用一種優(yōu)良的油脂，這種油脂能防銹。若轉(zhuǎn)速和角度都較大時(shí)，則使用潤(rùn)滑油。同時(shí)，萬(wàn)向節(jié)的密封裝置應(yīng)包成潤(rùn)滑8劑步泄漏。常用筒式波紋型橡膠密封罩。萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)參數(shù)確定1.1 結(jié)構(gòu)選擇伸縮型球籠式萬(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)裝置的滑動(dòng)花鍵。這不僅結(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

12、式萬(wàn)向節(jié)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)。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。伸縮型球籠式等速萬(wàn)向節(jié)屬于等速萬(wàn)向節(jié)，其工作特點(diǎn)是所有傳力點(diǎn)總是位于兩軸夾角的等分平面上，這樣被萬(wàn)向節(jié)所聯(lián)接的兩軸的角速度就永遠(yuǎn)相等。在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋、斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋等的車(chē)輪傳動(dòng)裝置9中，廣泛地才用等速萬(wàn)向節(jié)。某輕型汽車(chē)采用的伸縮型球籠式等速萬(wàn)向節(jié)，其結(jié)構(gòu)件圖見(jiàn)圖1。球籠式萬(wàn)向節(jié)由于汽油六個(gè)鋼球同時(shí)承載，承載能力及耐沖擊能力強(qiáng)、傳動(dòng)效

13、率高、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便，工作角很大。適合輕型汽車(chē)上應(yīng)用。101、從動(dòng)軸2 、筒形外殼3 、密封圈4 、球籠5 、星型套6、傳力鋼球7 、主動(dòng)軸圖 1 伸縮型球籠式等角速萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖1.2 等速證明伸縮型球籠式等角速萬(wàn)向節(jié)的等速傳動(dòng)原理如圖1 所示。外滾到中心 A 與內(nèi)滾到的中心B 分別位于萬(wàn)向節(jié)中心O的兩邊，且與 O等距離。傳力鋼球的中心C位于 A、B 兩點(diǎn)的距離也相等。 保持架的內(nèi)外球11面、星型套的外球面和筒形外殼的內(nèi)球面均以萬(wàn)向節(jié)O為球心。因此，當(dāng)兩軸夾角變化時(shí)，保持架科研內(nèi)、外球面滑動(dòng)，以保持傳力鋼球在一定位置。由圖 1 可見(jiàn)，由于 OA=OB,CA=CB,則三角形COACOB

14、，因此，COACOB , 即兩軸相交任意角時(shí)，其傳力鋼球的中心C都位于夾角的平分面上。此時(shí)，傳力鋼球到主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的距離a 和 b 相等，根據(jù)公式： vr ，. 由于傳力鋼球的速度（ v ）相同，半徑 r a b ，從而保證了主、從動(dòng)軸以相等的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。1.3 等速萬(wàn)向節(jié)等速的保證圖 2內(nèi)外環(huán)與鋼球的工作原理圖12已知偏移角和中心偏置距是保證等速性的關(guān)鍵尺寸?？筛鶕?jù)鋼球在內(nèi)外環(huán)鋼球滾道中的工作狀況，先求出鋼球在楔緊狀態(tài)下的楔角的極限值，再選擇一個(gè)大于 /2 楔角的角度作為偏移角，并求其相對(duì)應(yīng)的中心偏置距。最大楔角的確定方法如下：由圖 2 可見(jiàn)，鋼球在楔角時(shí)剛好楔緊。由于在楔緊狀態(tài)下內(nèi)外環(huán)作

15、用在鋼球上的法相壓力有將鋼球推向分離的趨勢(shì)，因此在接觸點(diǎn)E和 F 處的摩擦力則傾向于阻止鋼球分離，兩種里綜合作用的結(jié)果，是鋼球保持平衡狀態(tài)。在圖中建立坐標(biāo)系XOY，則當(dāng)鋼球處于楔緊狀態(tài)時(shí)，應(yīng)滿足下式：Pxf2 N 2N1 sinf1 N1 sin0（1-1 ）PyN 2N1 cosf1N1 sin0（1-2 ）M e( f 2 N2f1 N1)r0（1-3 ）式中：N1 、 N2 內(nèi)環(huán)、外環(huán)與鋼球接觸點(diǎn)上的壓力；f1 內(nèi)環(huán)與鋼球接觸點(diǎn)處的摩擦系數(shù)；13f2 外環(huán)與鋼球接觸點(diǎn)處的摩擦系數(shù)； 楔角； 半徑。由式（ 1-1 ）、（1-2 ）可得：由式（ 1-1 ）、（1-3 ）可得：f1f 2tg1

16、f 2 f 2tgf12tgf1-4 ）（1-5 ）2由式（ 1-2 ）、（1-3 ）可得：2（1-6 ）在楔緊狀態(tài)下，鋼球與內(nèi)外環(huán)之間均為靜止滑動(dòng)摩擦，故有：f1 f 2fetg e（1-7）即（ 1-4 ）、（1-7 ）可得楔進(jìn)條件為：tg2 fe2tgetg 2 e1 fe21 tg 2e即2e（1-8 ）由式（ 1-3 ）、（1-7 ）可得：N1N2由式（1-8 ）可知，當(dāng)2 e 時(shí)，鋼球處于鎖止?fàn)顟B(tài)。故保證了等速萬(wàn)向節(jié)的等速性。141.4 參數(shù)確定1.4.1萬(wàn)向節(jié)軸徑和鋼球直徑對(duì)于球籠式萬(wàn)向節(jié)，其軸徑尺寸S(萬(wàn)向節(jié)的名義尺寸 ) 可按下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：SM max SFmm8.72

17、10 2式中， SF 為使用因素影響系數(shù)，對(duì)傳動(dòng)軸而言， SF 的值越大， 允許負(fù)荷就越小?？紤]輕型汽車(chē)使用條件主要為城區(qū)道路，故取SF =1.2 ；M max 為傳動(dòng)軸傳遞的最大扭矩。取動(dòng)力輸出最大轉(zhuǎn)矩158N m，額定轉(zhuǎn)速 n4000 r/min ，主減速器傳動(dòng)比i3.5 ，變速器一檔傳動(dòng)比i g 3.2 。所以傳動(dòng)軸最大扭矩為M maxM i i g0.5 885（N m）經(jīng)計(jì)算 S23.02mm ，由于球籠式萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系列標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表1。取 S23.8mm，鋼球直徑為 d18.000 mm。15表 1 球籠萬(wàn)向節(jié)系列數(shù)據(jù)（部分）尺寸名義758795100113125150單位與星型套

18、聯(lián)接的軸mm19.122.223.825.428.631.838.1徑直接鋼球直徑mm14.28816.66918.00019.05021.43123.81228.575最大22.42/26.67/26.67/30.48/33.15/37.16/46.10/mm直徑22.3526.5926.5930.3533.0237.0845.97星最小20.22 、 24.67/24.67/25.53/30.61/33.35/41.28/mm型套直接20.0924.5624.5625.4030.4833.2241.1522.75/22.75/22.75/10.50/槽距mm20/4020/4013/264

19、5.545.545.521花鍵齒數(shù)192323232518球殼外徑mm70818892103115137161.4.2鋼球回轉(zhuǎn)中心徑筒形外殼與星型套通過(guò)各自溝道曲率中心的鋼球回轉(zhuǎn)中心徑可按下式計(jì)算DK ( DeiDk )其中： K 鋼球回轉(zhuǎn)中心徑系數(shù)，一般取K0.52 ；Dei 星型套內(nèi)花鍵大經(jīng)，為26.60mm；Dk 筒形外殼最大外徑，為88mm。計(jì)算得， D59.59 mm?。?D60。1.4.3筒形外殼溝道溝槽形狀及設(shè)計(jì)參數(shù)由于星型套滾道接觸點(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的要小，即前者的接觸應(yīng)力大于后者。因而與外滾道相比，內(nèi)滾道磨損較大，疲勞壽命

20、較短，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)著重控制鋼球與星型套滾道表面的接觸應(yīng)力，并以此確定萬(wàn)向節(jié)的承載能力。本設(shè)計(jì)采用雙偏心弧形的滾道形式，其主參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算如下。171）溝道截面圓弧半徑筒形外殼溝道圓弧半徑可按下式計(jì)算Rkfk d取 fk0.52，得 Rk 9.36mm。2）溝道接觸角鋼球與筒形外殼溝道截面圓弧的切點(diǎn)和鋼球中心線與鋼球縱向中心線的夾角為接觸角，一般45 。3）溝道圓弧與鋼球兩中心距的水平距離筒形外殼溝道截面圓弧中心與鋼球中心距的水平距離為hRk1 d sin2代入數(shù)據(jù)得： h0.255mm。4）溝底間隙筒形外殼底部與鋼球的間隙可通過(guò)結(jié)構(gòu)分析由下式計(jì)算：22dRkhh代入數(shù)據(jù)得：0.102mm1.4.4溝

21、道偏心距18由于球籠式萬(wàn)向節(jié)等速性的基本原理得，筒形外殼和星型套的溝道中心與各自球面中心的距離（偏心距）相等。由圖1 的幾何關(guān)系可得偏心距 e為eAOBO1 D sin2取17 ，計(jì)算得 e 3.60mm 。星型套通過(guò)其溝道曲率中心的溝道截面形狀是同筒形外殼一樣的，也是關(guān)于鋼球中心對(duì)稱的雙偏心圓弧型，其主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算與筒形外殼相同。1.4.5萬(wàn)向節(jié)基本尺寸的確定1）傳力鋼球分布半徑由經(jīng)驗(yàn)公式： R(1.651.71)d又知： d18 得： R29.730.78?。?R 30 2）球籠厚度19圖 3 球籠基本尺寸由公式： b0.185d又 d 18 得： b3.33 ?。?b 3 3）星型套

22、基本尺寸20圖 4 星型套基本尺寸星型套寬度由公式： B 1.8d推出： B32.4 又知球籠厚度為3，鋼球分布半徑30，可推出星型套外徑D157）球籠寬度由公式：B1 B推出：B1 32.421）球籠槽的寬度由公式：b1 d推出： b118）球籠槽長(zhǎng)度由公式：l1 (1.33 1.8)d推出： l123.9432.4?。?l124）中心偏移距由公式： h(0.120.15)d推出： h 2.162.7 ?。?h2.4 8）軸頸由公式：d1 1.4d推出： d125.2 星型套花鍵外徑由公式：d2 1.55d22推出： d227.9 ?。?d230 ）筒形外殼滾道長(zhǎng)度圖 5 筒形外殼基本尺寸由

23、公式： l2.4d推出： l 43.2 l43.2 取： l58 中心偏移角由公式：45.5萬(wàn)向節(jié)運(yùn)動(dòng)分析與力學(xué)分析232.1 鋼球的運(yùn)動(dòng)分析2.1.1鋼球的運(yùn)動(dòng)軌跡在球籠式等速萬(wàn)向節(jié)中，鋼球是主要的傳力部件，鋼球的運(yùn)動(dòng)對(duì)萬(wàn)向節(jié)的工作能力和性能騎著舉足輕重的作用。在工作時(shí)，鋼球的每個(gè)方向都有機(jī)會(huì)傳遞扭矩。因此對(duì)鋼球的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和手里情況必須進(jìn)行細(xì)致的分析。圖 6 鋼球的運(yùn)動(dòng)如圖 6（a）所示，當(dāng)主動(dòng)軸與從動(dòng)軸之間沒(méi)有夾角時(shí)，鋼球的運(yùn)動(dòng)平面?zhèn)鲃?dòng)軸垂直，此時(shí)，鋼球的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓。x2z2r 2 （2-1 ）當(dāng)主動(dòng)軸與從動(dòng)軸之間存在夾角0 之后，鋼球的運(yùn)動(dòng)平面不再與24軸垂直（對(duì)于球籠式等速萬(wàn)向節(jié)，存

24、在0 / 2 偏差），因此，當(dāng)豬都周旋轉(zhuǎn)時(shí)，鋼球有三種運(yùn)動(dòng)分量：（1） 收轉(zhuǎn)軸的牽連，繞軸線作周而復(fù)始的圓周運(yùn)動(dòng)，鋼球的運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓，如圖6（a）。（2） 沿軸向（平行于軸線）作往復(fù)的曲線運(yùn)動(dòng)，鋼球處于橢圓的短軸位置時(shí)，產(chǎn)生軸向位移，橢圓長(zhǎng)軸的兩端點(diǎn)，對(duì)應(yīng)軸向運(yùn)動(dòng)的邊界轉(zhuǎn)動(dòng)一周，每個(gè)鋼球在此區(qū)間內(nèi)，往返一次，如圖6（c）。（3） 沿徑向（垂直與軸線）作往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)，鋼球處于橢圓的短軸位置時(shí)，為運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)；處于橢圓的長(zhǎng)軸位置時(shí)，為運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)；轉(zhuǎn)動(dòng)一周，每個(gè)鋼球在最高和最低點(diǎn)的區(qū)間里，往返兩次，如圖 6（d）。對(duì)應(yīng)于上述三種運(yùn)動(dòng)變量， 分別計(jì)算鋼球的線速度和線加速度，由于為考慮兩軸間夾角變

25、化，此處不計(jì)哥氏加速度。假設(shè)鋼球的軌跡方程式為：x2z21a2b2（2-2 ）zx tan 0 t （2-3 ）25式中： a 橢圓短軸； 橢圓長(zhǎng)軸； 傳動(dòng)軸角速度。又a rb r / cos(0/2)（r 為鋼球分布圓半徑）x2z2r推出cos 0t cos2 (0 / 2)t sin 20 t（2-4）式中：為橢圓上任意點(diǎn)到萬(wàn)向節(jié)中心的距離。2.1.2鋼球沿 y 軸方向運(yùn)動(dòng)當(dāng)萬(wàn)向節(jié)輛傳動(dòng)軸之間沒(méi)有夾角時(shí)，萬(wàn)向節(jié)的傳力平面與傳動(dòng)軸垂直，鋼球沒(méi)有軸向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)傳動(dòng)之間夾角為0 時(shí)，鋼球產(chǎn)生軸向運(yùn)動(dòng)。在 y 軸方向，鋼球主要受內(nèi)滾道軌道的限制。此時(shí)，鋼球沿內(nèi)滾道作曲線運(yùn)動(dòng)，如圖6（c）所示。由鋼球

26、的運(yùn)動(dòng)軌跡和圖6（c）可知，ysin0z sin022 （2-5 ）zsin0tysin0t sin02 （2-6）26對(duì) y 求導(dǎo)，解得鋼球的y 向速度和 y 向加速度為：dy0 sin0cos0 tsin 2 (2 0t )sin 4 ( 0t )r13dt2(cos20tcos20 sin2(cos30t cos2 0 sin 20t ) 20t) 222（2-7）1(cos20 tcos20 sin 20t )3d2y2r0 sin0 sin0t2dt 22 (20 t)0t )sin 20t)sin(20t)sin 4 ( 0t )22(sincos(2(cos20t (cos2 0

27、 sin 23(cos3cos2 0 sin250 t ) 20t0 t ) 222（2-8）2.1.3鋼球沿徑向運(yùn)動(dòng)如前所述，鋼球在徑向，即在z 方向上，做往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，有力學(xué)分析可得：徑向速度：dpr sin(20t )sin202Vr3dt(cos20t cos2 0 sin 20t) 22（2-9 ）徑向加速度：27(sin(20t)sin 20 )225(cos2tcos2 0sin22t ) 2dp020r2ar20dtsin2 (20t )2cos(20t )sin 202(cos2cos20sin 230t0t)22（2-10 ）2.1.4鋼球的切向速度與切向加速度由于

28、鋼球在任意瞬時(shí)，即有沿軸向的運(yùn)動(dòng)，又有沿徑向的運(yùn)動(dòng)，還有與傳動(dòng)軸在一起的牽連運(yùn)動(dòng)。將其簡(jiǎn)化，可以認(rèn)為在傳力平面上，鋼球的速度為切向速度，加速度為切向加速度，如圖7 所示。28圖 7 鋼球的瞬時(shí)速度與加速度由理論力學(xué)可得：切向速度：v（2-11 ）29切向加速度：2.2萬(wàn)向節(jié)受力分析2.2.1鋼球位置計(jì)算ardvdddtdtdt0 sin 20ttan2(cos2cos20 sin210t0t)2r 02 sin2sin(20t )sin202(cos2cos20 sin230t0t )22（2-12 ）由上述可知，在兩軸之間存在夾角時(shí)，鋼球運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓，且鋼球還有軸向和徑向運(yùn)動(dòng)，所以騎運(yùn)動(dòng)非

29、常復(fù)雜。在對(duì)萬(wàn)向節(jié)進(jìn)行受力分析時(shí)，必須首相確定某一瞬時(shí)鋼球的位置。如前所述，鋼球的橢圓軌跡為：橢圓方程：式中：x2z21a2b2（2-13 ）arbr / cos( 0 / 2)30圖鋼球位置計(jì)算如圖 8 所示，過(guò)每一鋼球和萬(wàn)向節(jié)中心連線，得：zkx式中：ktan( o(i1)3式中：o 假設(shè)中的第一個(gè)鋼球在某一時(shí)刻的角度。將br / cos( 0 / 2) 代入 （2-13 ）式中x2(z cos 0 )2r 2得：2將zktan( o(i 1)kx和3代入上式，x2 (1tan2 ( o(i 1) cos20 )r 2得：32（2-14 ）31212( o (i 1)20上式中，令tan)

30、 cos32由此，可得鋼球位置為：xir（2-15 ）zik rr tan( o (i 1) )3（2-16 ）由式（ 2-9 ），可得yizsin0r tan( o (i 1) ) cos20（2-17 ）2322.2.2鋼球運(yùn)動(dòng)平面與原始平面對(duì)應(yīng)半徑的夾角當(dāng)主、從傳動(dòng)軸之間存在夾角時(shí)，每個(gè)鋼球的運(yùn)動(dòng)半徑與對(duì)應(yīng)的原始半徑之間存在夾角i ，由萬(wàn)向節(jié)中鋼球的空間位置可知，sin 1 ( y1 )1（2-18 ）2.2.3橢圓上諸點(diǎn)到轉(zhuǎn)軸的距離由萬(wàn)向節(jié)鋼球的空間位置和圖9 可知，hiicos i（2-19）32式中：i1.6圖 9 鋼球的受力2.2.4橢圓上各鋼球的圓周力由力和力矩的關(guān)機(jī)可以得到：

31、Ti hiT1h1T2 h2Tn hnmr（2-20 ）將式（ 2-19 ）代入上式，并結(jié)合圖9，可以得到：T1 :T2 :T3 :T4 : T5 : T6h1 : h2 : h3: h4: h5: h6（2-21）33T1h1Th22Th33mrT4h4T5h5T6h6即：hhi1(h2h 2h 2h2h 2h2 )式中：；123456解得：T1mT h1h22h3 2h4 2h52h62 )( h12T2mT h2h22h32h4 2h52h62 )( h12T6mT h62h22h32h4 2h52h62 )（2-22 ）( h1所得 T1、T2、T3、 T4、 T5、T6 即為六個(gè)鋼球

32、的受力情況。2.3 保持架運(yùn)動(dòng)和受力分析在球籠式等速萬(wàn)向節(jié)中，6 個(gè)鋼球受保持架6 個(gè)窗口的限制，并使 6 個(gè)球心連接起來(lái)組成的“連心面”始終垂直于保持架的中心線。當(dāng)傳遞扭矩時(shí)，由于保持架本身受到外環(huán)內(nèi)球面、 內(nèi)環(huán)外球面的支承，因此可阻止鋼球從滾道中跳出。保持架的主要功能是在任何負(fù)載和角34度下使球保持在一個(gè)平面上。雖然咋一看上去增加了零件的數(shù)目，然而沒(méi)有球籠導(dǎo)致了許多不理的情況：、沒(méi)有球籠，只有半球在一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上傳遞力矩。、軌道在一個(gè)限定的公差范圍內(nèi)制造。、由于每對(duì)軌道在任意負(fù)載和角度下要保證正確的定位而使得軌道傾斜角度很大。在有球籠式的傳動(dòng)系中，軌道將通過(guò)球籠和其他軌道共同作用。當(dāng)主、從

33、動(dòng)軸之間存在某個(gè)角度時(shí)，鋼球在滾道上滾道，保持架的內(nèi)外球面一萬(wàn)向節(jié)中心為求新在對(duì)應(yīng)的球面的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)萬(wàn)向節(jié)在某一角度下告訴轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鋼球?qū)a(chǎn)生很大的軸向力，是鋼球脫離滾道。保持架吃屎收到內(nèi)、外滾道一級(jí)鋼球的作用力，并且保持架的受力與萬(wàn)向節(jié)的壓力角、偏置距有關(guān)。由于保持架的受力較復(fù)雜，由國(guó)外資料可知騎經(jīng)驗(yàn)公式為：Fc =Tsine tan tan式中： T 扭矩；35e 偏置距；1= cos （ 2e/ D）式中： D 鋼球分布圓半徑；= tan 0 / sin式中：0 壓力角； 兩軸夾角萬(wàn)向節(jié)主要零件的材料選擇及工藝流程3.1 筒形外殼3.1.1筒形外殼材料的選擇材料通常選擇的是CF53，毛坯通常

34、為留有加工余量的鍛件，或者是大規(guī)模生產(chǎn)的精密成形件。對(duì)毛坯在低硬度條件下加工后，對(duì)內(nèi)球面軌道滾道進(jìn)行熱處理，熱處理至表面硬度62HRC，淬硬深度Rht550=1.1+1.0 。接著對(duì)內(nèi)球面、軌道和支承部位進(jìn)行磨削。3.1.2筒形外殼工藝流程36圖 10筒形外殼序號(hào)工序主要內(nèi)容01鑄造02熱處理時(shí)效03銑銑前后端面04車(chē)外圓及倒角先進(jìn)行大端車(chē)削再小端05車(chē)內(nèi)圓半精車(chē)至 5406鏜孔小端孔半精鏜精鏜至 36H73707拉花鍵立式拉床08清洗清洗機(jī)上清洗09軌道和花鍵表面進(jìn)筒形外殼淬火機(jī)床行高頻淬火10回火低溫回火11磨端面和外圓數(shù)控磨端面外圓磨床12磨內(nèi)球面及內(nèi)球道筒形外殼式立式磨加工專機(jī)13清洗

35、清洗機(jī)14鉗工去毛刺15磁力探傷磁力探傷機(jī)16檢驗(yàn)17流入裝配區(qū)3.2 球籠3.2.1球籠材料的選擇材料選擇為 20CrMnTi。窗孔沖壓達(dá)到 RF125的尺寸。在硬度低的38條件下加工后，對(duì)球籠進(jìn)行滲碳處理。然后對(duì)內(nèi)、外球面和窗孔進(jìn)行磨削。磨削表面的滲碳深度為Eht=0.6+0.4 ，表面硬度為62HRC。3.2.2球籠工藝流程圖 11球籠序號(hào)工序主要內(nèi)容01鑄造02熱處理時(shí)效03車(chē)車(chē)端面以及內(nèi)球面04車(chē)車(chē)另一端面及外球面3905沖窗孔窗口沖床06拉窗孔窗孔專用拉床07去窗孔處毛刺去毛刺機(jī)08滲碳箱式多用爐熱處理線09磨外球面保持架外球面專用磨床10磨內(nèi)球面保持架內(nèi)球面專用磨床11磨削窗孔平

36、面窗孔磨床12清洗清洗機(jī)13磁力探傷磁力探傷機(jī)14檢驗(yàn)15流入裝配區(qū)3.3 星形套3.3.1星形套材料選擇棒料或精密鍛件用于小尺寸的萬(wàn)向節(jié)：大尺寸的萬(wàn)向節(jié)，使用傳統(tǒng)的鍛造方法。 Cf53 鋼主要用于大型系列產(chǎn)品萬(wàn)向節(jié)的生產(chǎn)上。滲碳40鋼 SAE8620H或 DIN21NiCrMo6一般用于中、小系列產(chǎn)品。熱處理和硬度參數(shù)與筒形外殼相同。達(dá)到 RF-125 級(jí)別時(shí)，內(nèi)花鍵按 SAEDp24/48標(biāo)準(zhǔn)，通常采用拉削方法制成。3.3.2星形套工藝流程圖 12 星型套41序號(hào)工序主要內(nèi)容01鑄造02熱處理時(shí)效03車(chē)車(chē)端面以及內(nèi)圓04車(chē)車(chē)另一端面以及外球面05拉花鍵立式拉床06滲碳箱式多用爐熱處理07磨

37、外球面星型套外球面專用磨床08莫外滾到星型套外球道專用磨床09清洗清洗機(jī)10磁力探傷磁力探傷機(jī)11檢驗(yàn)12流入裝配區(qū)3.4 半軸3.4.1半軸材料的選擇短剛性傳動(dòng)軸主要用45 鋼制成，其表面淬硬深度42Rhtr450=2.5+2.0 ，表面硬度值為58HRC。長(zhǎng)傳動(dòng)軸使用焊接花鍵軸的薄壁鋼管。外花鍵按 SAEDp24/48標(biāo)準(zhǔn)，用冷成行（搓齒）方法是將轉(zhuǎn)矩傳給傳動(dòng)軸的推薦方法。3.5 鋼球3.5.1鋼球材料選擇用滾動(dòng)軸承制品，品質(zhì)/ ，采用 DIN5401 標(biāo)準(zhǔn)。萬(wàn)向節(jié)安裝要求幾乎沒(méi)有游隙。可以來(lái)回慢慢的變換萬(wàn)向節(jié)夾角來(lái)檢測(cè)游隙。在這種情況下，游隙約達(dá)3%軸間夾角。3.6 星形套與半軸的固定為

38、了便于拆卸，在這里選擇圓形彈性擋圈聯(lián)接的。但和方形卡環(huán)相比較在承軸向載荷方面不如方形卡環(huán)。制造技術(shù)以德國(guó)大眾公司等速萬(wàn)向節(jié)制造技術(shù)為實(shí)例。該公司所屬一子公司共有員工 550 人，生產(chǎn)等速萬(wàn)向節(jié)170 種，其中固定式萬(wàn)向節(jié)12 種，軸向伸縮型萬(wàn)向節(jié)8 種，半軸 65 種（可組成 170 種等速萬(wàn)向節(jié)）。每43天生產(chǎn) 2.1 萬(wàn)根。毛坯外協(xié)。筒形外殼、星形套的內(nèi)外道銑、磨及花鍵滾扎、螺紋加工均采用德國(guó)Excello磨床公司的數(shù)控機(jī)床。筒形外殼滾到銑削、磨削工藝先進(jìn)，機(jī)床自動(dòng)化程度高。球槽銑削分組、精銑，采用三工位四軸數(shù)控球槽銑床加工，生產(chǎn)效率每小時(shí)達(dá) 200 件以上。滾到磨削采用數(shù)控球槽磨床，使用

39、高效 CBN砂輪，一臺(tái)機(jī)床同時(shí)加工兩個(gè)工件， 每小時(shí)加工 70-100 件，滾到和花鍵柄部高頻感應(yīng)熱處理在生產(chǎn)線上進(jìn)行。星形套鍛后直接進(jìn)行磨削內(nèi)滾道，采用普通砂輪，一臺(tái)機(jī)床同時(shí)加工兩個(gè)工件，集中熱處理。球籠窗口磨削采用數(shù)控六軸窗口磨床，每小時(shí)加工230-300 件，集中熱處理。半軸分實(shí)心和空心兩種，空心軸為三段電弧焊而成?；ㄦI加工則采用先進(jìn)、高效的搓齒機(jī)。 使用西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng)加工， 實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)，多軸加工。球籠式萬(wàn)向節(jié)的潤(rùn)滑44因?yàn)榍蚧\式有滑動(dòng)的擺動(dòng)， 在外部工作和密封， 一般才用脂潤(rùn)滑。采用優(yōu)質(zhì)的汽車(chē)鋰基潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑， 并用 2.5%的 MoS2 作為鋰基潤(rùn)滑脂的添加劑。注意加脂量不能過(guò)多，以

40、防止產(chǎn)生過(guò)熱事故，影響潤(rùn)滑效果。MoS2 是一種固體潤(rùn)滑劑，過(guò)去在推廣使用中，主要是把它加入潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂中作為提高潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂性能的添加劑?，F(xiàn)在又廣泛作為摩擦表面薄膜潤(rùn)滑劑在復(fù)合自潤(rùn)滑材料等方面使用，并已成功地用于軸承潤(rùn)滑。該種潤(rùn)滑的大致作法是 ：在摩擦面上先涂上微量的MoS2運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中仍采用規(guī)定的潤(rùn)滑劑。實(shí)踐證明：軸承不僅得到兩號(hào)的潤(rùn)滑效果，而且降低了軸承噪音，延長(zhǎng)了軸承使用壽命。等速萬(wàn)向節(jié)的效率Birfield加接觸等速萬(wàn)向節(jié)的效率很高。據(jù)國(guó)外臺(tái)架實(shí)驗(yàn)測(cè)得，在其工作角度為5-10 度時(shí)，其效率可達(dá)到98%；而在其工作家督為0度的理想狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，其效率近似達(dá)到100%。效率的高低主要取

41、決于結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)本身的內(nèi)摩擦，而內(nèi)摩擦受到求得負(fù)載、速度和角度的影響，還受潤(rùn)滑劑粘性阻力的影響。由45萬(wàn)向節(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可知，鋼球在內(nèi)外滾道內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)中，既有滑動(dòng)又有滾動(dòng)。由于壓力角的正確選擇，萬(wàn)向節(jié)能控制滾動(dòng)與滑動(dòng)之比，大約為 4：1。由于外滾到長(zhǎng)度大于內(nèi)滾道的長(zhǎng)度，可以認(rèn)為鋼球與內(nèi)滾到之間只有滾動(dòng)，而球與外滾道之間的的滑動(dòng)距離等于內(nèi)外滾道弧長(zhǎng)之差。鋼球與內(nèi)外滾道之間既有滾動(dòng)摩擦又有滑動(dòng)摩擦?；瑒?dòng)摩擦主要與潤(rùn)滑介質(zhì)有關(guān)，在潤(rùn)滑良好的狀況下，滾道摩擦和滑動(dòng)摩擦相比要小的多，可以忽略不計(jì)。由實(shí)驗(yàn)可得，萬(wàn)向節(jié)受潤(rùn)滑劑粘性阻力的影響很小，也可以忽略不計(jì)。由此殼認(rèn)為在萬(wàn)向節(jié)中滑動(dòng)摩擦是效率損失

42、中關(guān)鍵的部分?；瑒?dòng)摩擦主要產(chǎn)生于鋼球與滾道之間、保持架與內(nèi)外滾道之間以及鋼球與保持架之間。6.1 效率公式的推導(dǎo) ;在萬(wàn)向節(jié)中，導(dǎo)致其效率降低的原因是扭矩的損失。效率與扭矩?fù)p失的關(guān)系是：1TTm式中：（6-1 ）效率扭矩?fù)p失Tm 輸入扭矩6.2 扭矩?fù)p失公式的推導(dǎo) :由上所述，扭矩?fù)p失主要由鋼球與滾道之間、保持架與內(nèi)外滾道46之間以及鋼球與保持架之間的滑動(dòng)摩擦所產(chǎn)生。故必須首先明確機(jī)構(gòu)中的受力情況。在萬(wàn)向節(jié)中，萬(wàn)向節(jié)內(nèi)部摩擦受力情況如圖13 的四種情況：圖 13 萬(wàn)向節(jié)內(nèi)部的摩擦受力情況6.3 鋼球與內(nèi)外滾道之間的摩擦損失：在上圖 13（1）中，鋼球在滾道中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。鋼球與滾道間的受力如圖所示

43、。由于萬(wàn)向節(jié)的壓力角為 45 ，萬(wàn)向節(jié)中心到內(nèi)、外滾道的接觸半徑分別為 R1 ， R0 。并且由圖可得：R=( d ) 2( Dd11sin)222d2R0 ( d ) 2( Dd1sin ) 2 22d2式中：d鋼球直徑D鋼球分布直徑壓力角（45 ）在萬(wàn)向節(jié)工作角度為時(shí)，鋼球與滾道面間的扭矩為：47T16(FR0COSCOS 0FCOSR1COS 1 )sin式中：鋼球與滾道之間摩擦副摩擦系數(shù)；鋼球與內(nèi)外滾道的正壓力。由圖上可知，式中：R0 cos 0R1 cos 1d cos上式可以寫(xiě)成：T11F d sin62式中： F=PCOS6.4 鋼球與保持架之間的摩擦損失：由前所述，外滾道的長(zhǎng)度

44、大于內(nèi)滾道的長(zhǎng)度，當(dāng)鋼球在外滾道滑動(dòng)時(shí)，在鋼球與保持架的接觸區(qū)域內(nèi)，鋼球與保持架之間也有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。且其之間的力的作用為F, 如圖 13（2）所示。當(dāng)萬(wàn)向節(jié)工作角BC度為時(shí)，鋼球與保持架之間的滑動(dòng)摩擦損失為：T2Fbc d sin2式中：鋼球與保持架之間摩擦副摩擦系數(shù)FBC鋼球與保持架之間的作用力其中 ： F BC =2FC6.5 外滾道與保持架之間的摩擦損失：由于外滾道、保持架與鋼球之間均為球面副配合。 當(dāng)萬(wàn)向節(jié)存在工作角度時(shí)，外滾道和保持架之間產(chǎn)生摩擦，從而造成摩擦損失，如48圖 13（3）所示。由力的平衡原理， FCO 、 FCO 與 Fc 在水平方向上平衡。由此可以得到：FCFCOcos

45、 COsinCD式中：外滾道與保持架之間摩擦副摩擦系數(shù)CO 如圖所示，與外滾道的長(zhǎng)度、 鋼球的分布半徑和萬(wàn)向節(jié)的工作角度有關(guān)當(dāng)萬(wàn)向節(jié)存在工作角度 時(shí)，外滾道與保持架之間的滑動(dòng)摩擦損失為：FC RT3sincos COsinCO式中： R 外滾道曲率半徑6.6 內(nèi)滾道與保持架之間的摩擦損失：如外滾道與保持架之間的關(guān)系一樣，由于內(nèi)滾道、保持架與鋼球之間也為球面副配合。當(dāng)萬(wàn)向節(jié)存在工作角度時(shí)，內(nèi)滾道和保持架之間也產(chǎn)生摩擦，從而造成摩擦損失，如圖 13（4）所示。由力的平衡原理， FCi 、 FCi 與 FC 在水平方向平衡。由此可以得到：FCiFCcos CisinCi式中：內(nèi)滾道與保持架之間摩擦副

46、摩擦系數(shù)Ci 如圖所示，與內(nèi)滾道的長(zhǎng)度、鋼球的分布半徑和萬(wàn)向節(jié)的工作角度有關(guān)49當(dāng)萬(wàn)向節(jié)存在工作角度時(shí)，外滾道與保持架之間的滑動(dòng)摩擦損失為：FC RT4sincos CisinCi綜上所述，萬(wàn)向節(jié)扭矩?fù)p失主要由上述4 中情況產(chǎn)生。因此，萬(wàn)向節(jié)扭矩?fù)p失為：TT1T2T3T4將T 式代入（ 6-1 ）式中，就可以計(jì)算出萬(wàn)向節(jié)的效率萬(wàn)向節(jié)壽命分析伯菲爾德等速萬(wàn)向節(jié)采用了正常值這一概念來(lái)設(shè)計(jì)。所謂正常值即表示在一般情況下萬(wàn)向節(jié)多能達(dá)到預(yù)計(jì)壽命的功率或扭距數(shù)值。壽命是指受疲勞因素所制約的使用時(shí)間，即是在一給定轉(zhuǎn)速下的使用小時(shí)數(shù)。為了確定一個(gè)壽命基準(zhǔn)，表面應(yīng)力c 規(guī)定為 0.8437 。此時(shí)，若萬(wàn)向節(jié)在一

47、定的應(yīng)用扭矩和100r/min 的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，其壽命為 25200h。這種壽命僅是一種比較基準(zhǔn)，衡量能否達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的合理壽命。若扭矩比設(shè)計(jì)的扭矩高，轉(zhuǎn)速等于或高于100r/min 時(shí)，則壽命將顯著縮短。計(jì)算時(shí)必須作必要的修正。圖 14 所示為合速度系數(shù)X C 與壽命的關(guān)系。 所謂合速度系數(shù)是指50為計(jì)算特定的角度和扭矩的速度系數(shù)，熟讀在這里是指應(yīng)力循環(huán)數(shù)或每分鐘的轉(zhuǎn)速。在萬(wàn)向節(jié)尺寸初步確定后可在上表中查到對(duì)應(yīng)的扭矩。供設(shè)計(jì)時(shí)參考。達(dá)到預(yù)計(jì)壽命時(shí)的扭矩或功率可按下式計(jì)算：M100XC K()M1.056kgf mNXK n同時(shí)：N100C式中： M 100 表示轉(zhuǎn)速為100r/min ， K

48、 =1，能得到 1500h 計(jì)算壽命的扭矩（ kg m）， M 100 =0.0026S 3 ,K考慮萬(wàn)向節(jié)夾角對(duì)壽命的影響因素，稱為角度因素。圖15表示出了在任何角度下運(yùn)轉(zhuǎn)的速度極限。它用代表萬(wàn)向節(jié)不同尺寸的曲線表示，可以查出它的具體的值；轉(zhuǎn)速；X C 合速度系數(shù)。它取決于萬(wàn)向節(jié)的工作角度和動(dòng)力性能；N100 在 M 100 時(shí)的比功率，N100 = 0.00037S 3萬(wàn)向節(jié)軸頸直徑（ mm）51圖 14 波菲爾德等角速萬(wàn)向節(jié)的和速度系數(shù)和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的關(guān)系在 n=100r/min ；U=1500h； K =1 時(shí)，可以根據(jù)圖 14 查出 X C =1.056.如果在已知扭矩M,轉(zhuǎn)速 n 和角度因素 K 或比功率 N，轉(zhuǎn)速 n 和角度因素 K，選擇萬(wàn)向節(jié)所要求的壽命，則可用下式計(jì)算出合速度X C ：1.056MX CM100K或52105.6NX CN100Kn對(duì)于等扭矩、等速和等角度傳動(dòng)的萬(wàn)向節(jié)，可以按圖14 來(lái)估計(jì)壽命。當(dāng)萬(wàn)向節(jié)在不同工況下工作時(shí)，可按下面介紹的方法來(lái)確定萬(wàn)向節(jié)的壽命。首先根據(jù)上式來(lái)計(jì)算出各種工況下的合速度系數(shù)X C然后，利用線圖 14，根據(jù)已知的各種工況下的轉(zhuǎn)速 n 便可以得到各種工況下萬(wàn)向節(jié)的使用壽命 U令 1 為萬(wàn)向節(jié)的破壞比。U萬(wàn)向節(jié)在 1 下運(yùn)轉(zhuǎn)，與總所的壽命時(shí)間U0 的比例，可得在這個(gè)時(shí)間U內(nèi)萬(wàn)