【正文】 目前結(jié)構(gòu)較為簡單、應(yīng)用較為廣泛的是 Birfield型球籠式萬向節(jié) (圖 4— 7b)。它取消了分度桿，球形殼和星形套的滾道做得不同心，令其圓心對稱地偏離萬向節(jié)中心。這樣，即使軸間夾角為 0176。 ，靠內(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，內(nèi)、外滾道決定的鋼球中心軌跡的夾角稍大于 11176。 ，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)和球心的連線與過球心的徑汽車萬向節(jié)滑動叉結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計 第 8 頁 共 49 頁 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，鋼球與滾道的接觸點(diǎn)實(shí)際上為橢圓形接觸區(qū)。由于工作時球的每個方向都有機(jī)會傳遞轉(zhuǎn)矩，且由于球和球籠的配合是球形的，因此對這種萬向節(jié)的潤滑應(yīng)給予足夠的重視。潤滑劑的使用主要取決于傳動的轉(zhuǎn)速和角度。在轉(zhuǎn)速高達(dá) 1500r／ min時，一般使用防銹油脂。若轉(zhuǎn)速和角度都較大時，則使用潤滑油。比較好的方法是采用油浴和循環(huán)油潤滑。另外，萬向節(jié)的密封裝置應(yīng)保證潤滑劑不漏出，根據(jù)傳動角度的大小采取不同形式的密封裝置。這種萬向節(jié)允許的工作角可達(dá) 42176。 。由于傳遞轉(zhuǎn)矩時六個鋼球均同時參加工作，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。 伸縮型球籠式萬向節(jié) (圖 4— 7c)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，星形套與筒形殼可以沿軸向相對移動，故可省去其它萬向傳動裝置中的滑動花鍵。這不僅 使結(jié)構(gòu)簡單，而且由于軸向相對移動是通過鋼球沿內(nèi)、外滾道滾動實(shí)現(xiàn)的，所以與滑動花鍵相比，其滾動阻力小，傳動效率高。這種萬向節(jié)允許的工作最大夾角為20176。 。 Rzeppa型球籠式萬向節(jié)以前主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中， 目前應(yīng)用較少。 Birfield型球籠式萬向節(jié)和伸縮型球籠式萬向節(jié)被廣泛地應(yīng)用在具有獨(dú)立懸架的轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中，在靠近轉(zhuǎn)向輪一側(cè)采用 Birfield型萬向節(jié)，靠近差速器一側(cè)則采用伸縮型球籠式萬向節(jié)，以補(bǔ)償由于前輪跳動及載荷變化而引起的輪距變化。伸縮型萬向節(jié)還被廣泛地應(yīng)用到斷開式驅(qū)動橋中。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁 共 49 頁 四、 撓性萬向節(jié) 撓性萬向節(jié)依靠其中彈性元件的彈性變形來保證在相交兩軸間傳動時不發(fā)生干涉。彈性元件可以是橡膠盤、橡膠金屬套筒、鉸接塊、六角環(huán)形橡膠圈等多種形狀。 盤式撓性萬向節(jié)的彈性元件通常是 4～ 12層的橡膠纖維或橡膠簾布片結(jié)構(gòu)，并用金屬零件加固。在撓性萬向節(jié)裝配時，通常使纖維層依次錯開，以便于當(dāng)撓性盤變形時，保證纖維簾布層承受最小的力。六角環(huán)形橡膠撓性萬向節(jié)的橡膠與用鋼或鋁合金制成的金屬骨架硫化在一起。為了使橡膠與金屬可靠地結(jié)合，在硫化之前，骨架鍍一層黃銅覆蓋層。使用這種萬向節(jié)時，為了保證高速轉(zhuǎn)動時傳 動軸總成有良好的動平衡，常在萬向節(jié)所連接的兩軸端部設(shè)專門機(jī)構(gòu)保證對正中心。圖 4— 8a為具有球面對中機(jī)構(gòu)的環(huán)形撓性萬向節(jié)。這種結(jié)構(gòu)中裝有無需潤滑的球形滑動對中軸承，如能正確選擇軸承配合，可使其內(nèi)部在裝配后具有適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力。為使萬向節(jié)有必要的壽命，總是設(shè)法使其軸向位汽車萬向節(jié)滑動叉結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計 第 10 頁 共 49 頁 移引起的軸向力、側(cè)向位移引起的側(cè)向力和萬向節(jié)工作角引起的力矩盡可能小，使撓性萬向節(jié)主要傳遞工作轉(zhuǎn)矩。有的結(jié)構(gòu)允許有一定的軸向變形 (圖 4— 8b)。當(dāng)這種環(huán)形撓性萬向節(jié)的軸向變形量滿足使用要求時，可省去伸縮花健。 撓性萬向節(jié)能減小傳動系的扭轉(zhuǎn)振動、動載荷 和噪聲，結(jié)構(gòu)簡單，使用中不需潤滑，一 般用于兩軸間夾角不大 (一般為 3176。 ～ 5176。) 和很小軸向位移的萬向傳動場合。如它常在轎車萬向節(jié)傳動中，被用來作為靠近變速器的第一萬向節(jié)，或在重型汽車中用于發(fā)動機(jī)與變速器之間，越野汽車中用于變速器與分動器之間，以消除制造安裝誤差和車架變形對傳動的影響。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 11 頁 共 49 頁 轉(zhuǎn)矩分析 萬向節(jié)滑動叉位于傳動軸的端部 ,端部聯(lián)接的唯一功能是傳遞轉(zhuǎn)矩。它們應(yīng)該使傳動軸有很好的對中性，并且通過摩擦或是剛性、或者二者兼有的聯(lián)接，經(jīng)傳動軸把輸入軸和輸出軸聯(lián)接起來。聯(lián)接傳動軸有五種可能的實(shí)用形式： ① 凸緣。傳動軸端部用帶有耳叉的凸緣聯(lián)接，由于結(jié)構(gòu)形式簡單，制造及裝配容易，是一種廣泛采用的聯(lián)接形式。按定心方式區(qū)分，有內(nèi)圓定心和外圓定心兩種；根據(jù)傳力的方式不同，又有剛性傳遞和摩擦傳遞之分。 ② 開槽叉。傳動軸端部與轂聯(lián)接，轂上開有槽，閉合時鎖緊，張開時松開，多用在農(nóng)業(yè)機(jī)械上，并且這種能快速分離的花鍵轂已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。 ③ 花鍵半軸。帶有一個單萬向節(jié)滑動叉或者是一個雙聯(lián)式萬向節(jié)滑動叉的傳動軸，其端部是通過兩個軸上的鍵或花鍵聯(lián)接的，轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋多用這種形式。 ④ 翼形軸承。傳動軸端 部用兩個帶有小型翼狀的軸承的組合件聯(lián)接，并可作為組合件更換，這種形式多用于工程機(jī)械。 ⑤ 端部節(jié)叉。端部是一個節(jié)叉，靠十字軸與被聯(lián)接件聯(lián)接。主動軸端的十字軸安裝在套筒里，用ｕ形螺栓把十字軸上的套筒固定在從動軸端部節(jié)叉的兩個半圓槽內(nèi)，且由套筒對中心，這種聯(lián)接形式多用于美國。 工程機(jī)械的主傳動軸，其端部聯(lián)接多采用凸緣或翼形軸承。傳動軸端部形式的選擇要考慮： ① 傳遞轉(zhuǎn)矩的平衡性 端部形式的對中性影響傳遞轉(zhuǎn)矩的平衡性。凸緣式傳動軸通過調(diào)整軸承組合件的軸向間隙及具有精確、自由對中性的特點(diǎn)， 因而運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)；開槽叉和花鍵半軸聯(lián)接靠輸入軸、輸出軸對中心，由于制造公差的原因，軸的對中心性偏底，傳動軸的平衡性也會降低；翼形軸承和ｕ形螺栓聯(lián)接的情形與開槽叉類似，由于十字軸的軸向間隙不可調(diào)整，因而也達(dá)不到高水平的平衡品質(zhì)。 ② 傳遞轉(zhuǎn)矩的可靠性 對端部聯(lián)接的設(shè)計計算要么按剛性傳遞計算，要么按摩擦傳遞計算，二者不宜同時計入。摩擦傳遞受摩擦系數(shù)離散度的影響，不易按傳遞轉(zhuǎn)矩準(zhǔn)確設(shè)計聯(lián)接參數(shù)，為安全起見，要采取保守設(shè)計，結(jié)構(gòu)偏大。而剛性傳遞靠平鍵或花鍵等傳力，傳遞轉(zhuǎn)矩更大、更可靠，因而在傳遞大轉(zhuǎn)矩時，剛性傳遞優(yōu) 于摩擦傳遞。 徐工Ｆ系列裝載機(jī)傳動軸端部多為摩擦凸緣式，一些Ｇ系列裝載機(jī)傳動軸的端汽車萬向節(jié)滑動叉結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計 第 12 頁 共 49 頁 部雖為翼形軸承式，但在傳動軸和箱橋之間另有一個聯(lián)結(jié)盤過渡，這個聯(lián)結(jié)盤是靠摩擦傳遞轉(zhuǎn)矩的。 ③ 其他因素 端部聯(lián)接形式還應(yīng)考慮布置空問、配套供應(yīng)、成本等其他因素。 2 萬向節(jié)滑動叉的總體設(shè)計 零件的工藝分析 萬向節(jié)滑動叉滑動叉共有兩組加工表面，它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下： (1) 以∮ 39mm 孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括：兩個∮ 39 ?? mm的孔及其倒角，尺寸為 ? mm 的與兩個孔∮ 39 ?? mm相垂直的平面，還有在平面上的四個 M8 螺孔。其中，主要加工表面為∮ 39 ?? mm 的兩個孔。 (2) 以∮ 50mm 花鍵孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括：∮ 50 ? mm十六齒方齒花鍵孔，∮ 55mm 階梯孔，以及∮ 65mm 的外圓表面和 M60 1mm 的外螺紋表面。 這兩組加工表面之間有著一定 的位置要求，主要是： ∮ 50 ? mm 花鍵孔與∮ 39 ?? mm 二孔中心連線的垂直度公差為 100： ； ∮ 39mm 二孔外端面對∮ 39mm 孔垂直度公差為 ； ∮ 50 ? mm 花鍵槽寬中心線與∮ 39mm 中心線偏轉(zhuǎn)角度公差為 2176。 由以上分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的位置精度要求。 工藝規(guī)程的設(shè)計 確定毛坯的制造形式 零件一般是由毛胚加工而成。在現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下，毛胚主要有鑄件，鍛件和沖壓件等幾個種類。鑄件是把熔化的金屬液澆注到預(yù)先制作的鑄型腔中，待其冷卻凝固后獲得的零件毛胚。在一般機(jī)械中，鑄件的重量大都占總機(jī)重量的 50%以上，它是零件毛胚的最主要來源。鑄件的突出優(yōu)點(diǎn)是它可以是各種形狀復(fù)雜的零件毛胚，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件毛胚，此外，鑄件成本低廉。其缺點(diǎn)是在其生產(chǎn)過畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁 共 49 頁 程中，工序多，鑄件質(zhì)量難以控制，鑄件機(jī)械性能較差，鍛件是利用沖擊力或壓力使用，加熱后的金屬胚料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得的零件毛胚。 鍛件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度往往不及鑄件。但是，鍛件具有良好的內(nèi)部組織，從而具有良好的機(jī)械性能。所以用于做承受重載和沖擊載荷的重要機(jī)器零件和工具的毛胚，沖壓件是利用沖床和專用模具，使金屬板料產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得的制體。沖壓通常是在常溫下進(jìn)行，沖壓件具有重量輕，剛性好，尺寸精度高等優(yōu)點(diǎn)，在很多情況下沖壓件可直接作為零件使用。選擇毛胚還應(yīng)該考慮的原因 （ 1）零件的力學(xué)性能要求 相同的的 材料 采用不同的毛胚制造的方法，其力學(xué)性能有所不同。鑄鐵的強(qiáng)度，離心澆注，壓力澆注的鑄體，金屬型澆注的鑄體，沙型澆注的鑄體依次 遞減；鋼質(zhì)零件的鍛造毛胚，其力學(xué)性能高于鋼質(zhì)棒料和鑄鋼體。 （ 2）零件的結(jié)構(gòu)形狀和外廓尺寸，直徑相差不大的階梯軸宜采用棒料。相差較大時宜采用鍛件。形狀復(fù)雜的毛胚不宜采用金屬型鑄造。尺寸較大的毛胚，不宜采用摸鍛，壓鑄和精鑄。多采用沙型鑄造和自由鍛造。外型復(fù)雜的小零件宜采用精密鑄造的方法 （ 3）生產(chǎn)綱領(lǐng)和批量 生產(chǎn)綱領(lǐng)大時宜采用高精度與高生產(chǎn)率的毛胚制造方法，生產(chǎn)綱領(lǐng)小時，宜采用設(shè)備投資小的毛胚制造方法 （ 4）現(xiàn)場生產(chǎn)條件和發(fā)展 應(yīng)該經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和論證 零件材料為 45 鋼?？紤]到汽車在 運(yùn)行中要經(jīng)常加速及正、反向行駛，零件在工作過程中則經(jīng)常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此應(yīng)該選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。由于領(lǐng)獎年產(chǎn)量為 4000 件，已達(dá)到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成型。這對提供生產(chǎn)率、保證加工質(zhì)量也是有利的。 基準(zhǔn)的選擇 (1)粗基準(zhǔn)的選擇 對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。但對于零件來說，如果以∮ 65mm 外圓（或∮ 62mm 外圓）表面作基準(zhǔn)（四點(diǎn)定位），則可能造成這一組內(nèi)外圓柱表面與零件的叉部外形不對稱。按照有關(guān) 粗基準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干個不加工表面時，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)），現(xiàn)選取叉部這汽車萬向節(jié)滑動叉結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計 第 14 頁 共 49 頁 兩個∮ 39 ?? mm孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩個短 V 形塊支撐這兩個∮ 39 ?? mm 的外輪廓作主要定位面，以消除 X? X? Y? Y? 四個自由度；再用一對自動定心的窄口卡爪夾持在∮ 65mm 外圓柱面上，用以消除 Z? Z? 兩個自由度，達(dá)到完全定位。 (2)精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。 制定工藝路線 工藝路線的提出 由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故采用萬能機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)降低生產(chǎn)成 本。 (1)工藝路線方案一： 工序 1：車外圓∮ 62mm，∮ 60mm，車螺紋 M60 1mm 工序 2：兩次鉆孔并擴(kuò)鉆花鍵底孔∮ 43mm，锪沉頭孔∮ 55mm 工序 3：倒角 5 30176。 工序 4：鉆 Rc1/8 底孔 工序 5：拉花鍵孔 工序 6：粗銑∮ 39mm 二孔端面 工序 7：精銑∮ 39mm 二孔端面 工序 8：鉆、擴(kuò)、粗銑、精銑兩個∮ 39mm 孔至圖樣尺寸并锪倒角 2 45176。 工序 9：鉆 M8mm 底孔∮ ，倒角 120176。 工序 10：攻螺紋 M8mm， Rc1/8 工序 11：沖箭頭 工序 12：終檢 (2)工藝路線方案 2 工序 1：粗銑 ∮ 39mm 二孔端面 工序 2：精銑∮ 39mm 二孔端面 工序 3：鉆∮ 39mm 二孔（不到尺寸） 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 15 頁 共 49 頁 工序 4：鏜∮ 39mm 二孔（不到尺寸） 工序 5：精鏜∮ 39mm 二孔，倒角 2 45176。 工序 6：車外圓∮ 62mm，∮ 60mm，車螺紋 M60 1mm 工序 7：鉆，鏜孔∮ 43mm，并锪沉頭孔∮ 55mm 工序 8：倒角 5 30176。 工序 9：鉆 Rc1/8 底孔 工序 10：拉花鍵孔 工序 11：鉆 M8mm 底孔∮ ，倒角 120176。 工序 12：攻螺紋 M8mm， Rc1/8 工序 13：沖箭頭 工序 14：終檢 工藝方案的比較與分析 上 述兩個工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先加工藝花鍵孔為中心的一組表面，然后以此為基面加工∮ 39mm 二孔；而方案二則與其相反，先加工∮ 39 孔，然后再以此二孔為基準(zhǔn)加工花鍵孔及其外表面。經(jīng)比較可見，先加工花鍵孔后再以花鍵孔定位加工∮ 39mm 二孔，這是的位置精度較易保證，并且定位及裝夾都較方便。但方案一中的工序 8 雖然代替了方案二種的工序 5，加少了裝夾次數(shù)，但工序內(nèi)容太多，不設(shè)計組合機(jī)床也只能選用轉(zhuǎn)塔車床，而轉(zhuǎn)塔車床大多用于粗加工，用來