近年来，随着汽车工业设计研发技术的逐步提高以及零部件制造业的蓬勃发展，万向传动装置已经成为车辆生产设计中不可或缺的重要零部件之一。其最为重要的构件是万向节，其中球笼式和三枢轴式等速万向节则是现阶段流行于世界范围内的佼佼者。然而，我国对等速万向节的理论知识和应用研究起步较晚，与国外先进技术之间仍有较大的差距{2}。

在汽车工业发展迅速的今天，人们对汽车舒适性和汽车使用性能要求日益提高。而万向节和传动轴的设计如果搭配不良，不仅仅会导致车辆的使用性能和安全性能大大下降，也会产生振动和噪声。所以万向节的设计是汽车设计中重要的一环。

本次设计就是在特定的新能源汽车的基础上设计出高性能、噪声小、结构简单、寿命高的万向节传动装置。 设计之中要掌握等速万向节工作原理，建立等速万向节三维几何模型，对等速万向节关键零件进行强度计算分析，对等速万向节进行运动学分析。

等速万向节的作用是将轴间有夹角或相互位置有变化的两转轴连接起来，并使两轴以相同的角速度传递动力，它可以克服普通十字轴式万向节存在的不等速性问题，特别适合于转向驱动桥的使用。而众多万向节之中球笼式和三枢轴式等速万向节是世界上使用率最高的等速万向节之一。在欧洲，有超过70％以上的乘用车使用球式等速万向节，在美国超过一半以上，在日本几乎覆盖了全部的轿车车型[2]。

本次设计的意义就是结合中外的设计先例和文献，设计出一款符合现代汽车传动要求的球笼式万向节，满足汽车正常使用要求。

国内的石宝枢和赵晓红对球笼式等速万向节的内部结构主参数的设计计算做出了非常详细的诠释和研究[3]，并且和黄钟灵、郭常宁等人运用空间几何学原理及Matlab软件对其轴向、周向间隙进行了较为深入的研究，找出了万向节运转过程中噪声振动、构件窜动与冲击以及疲劳寿命降低的重要原因[4]。卢曦,郑松林也对球笼式万向节的结构轻量化设计有突出贡献[5]。此外卢曦也和张振东对球笼式等速万向节的球面配合进行过分析[6]。国外研究中1881年由H.R.赫兹发表Hertz理论是万向节接触应力理论的基础[7]，1948 年 Constantin Weber对赫兹理论做了更进一步的简化使其得到广泛的应用[8]。1970年 J.W.Macielirski 给出了球式万向节表面应力的最大允许值 3750Mpa[9]。

此外，卢曦,周萍,孙跃东,叶宗才曾对汽车等速万向节的现状与发展进行过研究{10}。湖南大学李勇也就球笼式等速万向节参数化设计与结构分析进行过研究{11}。李科,何志兵,沈海也发表过关于等速万向节总成的设计方法的相关论文{12}。李科,王路军,李淑敏,郭亚利,吴文茁等人对球笼等速万向节的特性分析做出了比较详细的论述和计算{13}。史文库，姚为民的汽车构造一书中对万向节也有综合叙述。王良模,卢强,彭育辉,于鹏晓等人在球笼式等速万向节接触应力分析与计算方面也有突出贡献{15}。

2. 研究的基本内容与方案

本设计以国内某厂生产的新能源轿车为例，对其半轴装配的等速万向节进行设计工作，具体研究内容如下：

1、查询资料，了解掌握等速万向节的工作原理。