球笼相关技术资料

芜湖三行汽配球笼常识交流CONSTANTVELOCITYJOINTS(CVJ)主要内容一等速万向节基础知识介绍（概念、原理、分类、特点）二等速万向节材料三万向节生产工艺流程四质量检验及人本球笼的特点五等速万向节的应用万向传动装置的组成与功用功用由于总体布置上的需要，在工程机械和汽车的传动装置中都装有万向传动装置。其功用主要适用于两轴不同心或有一定夹角的轴间，以及工作中相对位置不断变化的两轴间传递动力。组成万向传动装置一般由万向节和传动轴组成。Z形β2β1输出输入β1w形β2万向节分类万向节不等速等速准等速球叉式球笼式固定式伸缩式双联式十字轴十字轴万向节球叉式万向节球笼式等速万向节概念等速万向节把两个轴线不重合的轴连接起来，并使两轴以相同的角速度传递运动的机构。汽车工业的发展及用户对汽车使用、转向的更高追求，使前轮必须具有转向和驱动两种功能，作为转向轮，要求车轮能在一定的转角范围内任意偏转某一角度；作为驱动轮，则要求半轴在车轮偏转过程中以相同的角速度不断地把动力从主减速器传到车轮。在这样两个轴线不重合，且位置还经常变化的两轴间传递动力的机构就是等速万向节。前左总成前右总成后左总成后右总成CVJHalfshaftViscousCouplingCVJPropshafts半轴连轴节纵向传动轴等速万向节应用等速万向节原理外沟道的中心A与内沟道的中心B分别位于万向节中心O的两边，且与O等距。钢球中心C到A，B两点的距离也相等。保持架（球笼）的内外球面，内沟道的内球面和外沟道的外球面均以万向节中心O为球心。故当两轴交角变化时，保持器可沿内外沟道滑动，以保持钢球在一定位置。由下图可见，由于OA=OB，CA=CB，CO是公共边，则两个三角形△COA与三角形△COB全等。故∠COA等于∠COB，即两轴相交任意交角时，传力的钢球C都位于交角等分面上。此时钢球到主动轴和从动轴的距离a和b相等，从而保证了从动轴与主动轴以相等的角速度旋转。等速万向节原理1-主动轴2-保持架（球笼）3-钢球4-星形套（内滚道）5-球形壳（外滚道）O：万向节中心A：外滚道中心B：内滚道中心C：钢球中心a:两轴夹角（指钝角）偏心距作用1、如果偏心距实际加工时误差较大，导致两边不相等时，会使得万向节发卡，转不动，即使在外界很大作用力下能够转动，寿命也会大大降低。因为钢球要定位在角平分面上，保持架就要对钢球施加一个很大的力，这样当汽车启动或者变速以及急停时，都会是保持架上的力变得更大，很容易使保持架磨损，甚至破裂。2、如果没有偏心距，轨道做到理想状态，并假定摩擦力等于0，那么在万向节工作的时候，钢球能够在保持架的控制下在轨道中运动，但是位置不固定。实际中，因为有摩擦力的作用，所以要实现钢球在轨道中转动，就要采取偏心的方式，使扭矩在轨道方向上有一个分力，使它能够克服摩擦力的作用，在轨道中进行滚动，通过良好润滑条件下钢球的静摩擦系数取0.10~0.12，摩擦角5º43‘~6º50’，所以开口角不能小于11º~14º，但是也不能取值太大，若取值过大，一是导致偏心距过大，万向节2对球面间工作面变小，承载能力降低；二是使扭矩在轨道方向上的分力过大，导致保持架受力变大，加速它的磨损，寿命降低。所以我们设计时常取开口角15º~18º，开口角确定后我们便可通过钢球分布圆半径求出偏心距的大小。等速万向节分类BJDOJTJVL双偏置式万向节三球销式万向节交叉式万向节等速万向节球笼式等速万向节球叉式等速万向节伸缩型固定型中心固定型等速万向节(BJ型)结构：BJ型中心固定型等速万向节由星形套、外套、保持架和钢球组成。特点：由于外套内球面和保持架外球面以及保持架内球面和星形套外球面这两个球面运动副共同控制使等速万向节没有轴向运动,因此称为中心固定型等速万向节，产品极限轴间角大约为45°且可以在两轴夹角高达42度情况下可靠的传递力矩。在工作时，无论传动方向如何，6个钢球全部参加传递力矩，因此它的传递能力强，使用寿命长。BJ型和RF型向心球推力球向心滚子推力滚子结构：DOJ球笼等速万向节由星形套、外套、保持架和钢球组成，星形套、外套沟道按轴线方向排列,由保持架控制钢球运动。保持架内、外球面中心相对窗口中心呈对称分布,以此来实现轴间角的运动特点：此具有滑移阻力小，可轴向移动，滑移量大而极限轴间角(18°)较小等特点可轴向移动的球笼等速万向节(DOJ型)交叉滚道球笼等速万向节(LJ型或VL型)结构：VL交叉滚道球笼等速万向节由星形套、外套、保持架以及钢球组成。其内、外滚道为圆筒形，只是圆筒中心线(滚道中心线)不与轴线平行，而是以相同的角度相对于轴线倾斜着，而且同一零件上相邻的两条滚道的斜方向相反，即成“V”形。装合后，同一周向位置处内、外滚道的倾斜方向正好相反，即对称交叉，而钢球则处于内、外滚道的交叉部位，球笼式等角速万向节实现等角速传递动力的原理，VL型球笼万向节和RF型球笼万向节基本相同。特点：与其它形式的万向节在补偿传动轴轴向尺寸变化所采用的滑动花键结构相比，不仅摩擦损失小，传动效力高，而且工作更可靠，使用寿命长VW-007三球销式万向节(TJ型GI型)结构：发明于1983年，主要用于四驱车的内球笼，适用于扭转角度不大的内球笼的位置，结构紧凑，三球销式万向节由外套、三销架、球环及滚针组成，滚针决定了万向节的承载转矩，最大接触应力出现在滚针和三柱轴的接触点上。特点：具有较大轴向滑移量和较小的滑移阻力，传输能力强，散热快，加工工艺简单，以及安装简单，工作可靠等优点，特别是在采用轻量化设计，以及在布置上比较困难的中小排量轿车上的应用较多。球笼组成结构AC+GIDriveshaft(Exploded)1)FixedJointOuterrace1)FixedJointOuterrace2)FixedJointInnerrace2)FixedJointInnerrace3)FixedJointCage3)FixedJointCage5)FixedJointBoot5)FixedJointBoot7)Interconnectingbarshaft7)Interconnectingbarshaft8)Dynamicabsorber(Damper)8)Dynamicabsorber(Damper)9)Bootclamps9)Bootclamps6)FixedJointGrease6)FixedJointGrease4)Steelballs4)Steelballs10)PlungeJointBoot10)PlungeJointBoot11)PlungeJointAssembly11)PlungeJointAssembly12)PlungeJointGrease12)PlungeJointGrease前轮驱动等速传动轴总成BJ+DOJ或RF+DOJ结构简图前轮驱动等速传动轴总成BJ+VL或RF+VL结构简图BJ+TJ或RF+TJ结构简图后轮驱动等速传动轴总成BJ+DOJ或RF+DOJ结构简图BJ+TJ或RF+TJ结构简图VL+VL结构简图万向节材料1、钟形壳----55#钢或CF532、星形套----20CrMnTi3、保持器----20CrMnTi4、防尘罩----氯丁橡胶、热塑性聚酯弹性体TPEE5、卡箍----不锈钢1Cr18Ni9Ti或镀锌板6、半轴----40Cr钟形壳生产流程10-发黑处理9-热处理8-搓花键螺纹6-钻孔铣键槽7-铣六球道5-车内圆面4-车外圆面3-钻中心孔1-精锻毛坯2-铣端面11-磨基准端面外圆12-磨内球面13-磨六球道14-磁粉探伤15-清洗BJ式钟形壳生产流程钟形壳磨加工花键机床钟形壳内球面、沟道磨床星形套生产流程BJ式星形套生产流程1-车内圆面端面2-车外圆面端面3-拉花键4-铣六球道5-热处理6-磨外圆面7-磨六球道星形套磨加工星形套外球面磨床星形套沟道磨床保持器生产流程BJ式保持架生产流程1-车内圆面端面2-车外圆面端面3-冲孔4-铣窗孔5-热处理6-磨外圆面7-磨内圆面8-磨六窗孔保持器磨加工保持器外球面磨床保持器内球面磨床保持器窗孔磨床半轴较直机热处理设备装配线视频质量检验1、尺寸几何精度①六等分精度②滚道尺寸③偏心距④间隙控制⑤花键控制⑥保持器窗孔尺寸控制⑦灵活性、顺畅度（对称方向和圆周方向）2、材料、热处理质量3、质量稳定性4、静扭、动态性能实验等速传动轴主要零件材料及技术要求零件名称材料技术要求钟形壳筒形壳CF5355#1花键部位高频淬火至HRC52～582球孔及球滚道中频淬火至HRC58～623尺寸精度及形位误差满足图样要求4探伤应无裂纹保持架星形套三销架20CrMnTi1渗碳淬火渗碳层深0.7～1.2mm淬火硬度HRC58～622尺寸精度及形位误差满足图样要求3探伤应无裂纹半轴40Cr1高频淬火至HRC52～582尺寸精度及形位误差满足图样要求3探伤应无裂纹检验设备马尔测长机Hobson圆度仪Hobson表面粗糙度轮廓仪蔡司材料显微镜Hexagon三坐标性能实验设备疲劳寿命试验机AUTOMAX耐久试验机综合性能试验台球笼特点●钟形壳：采用CF53球笼专用钢或55#钢。锻造后+正火处理，钢性好、强度高、耐磨。采用双弧面四点接触式结构，属于目前外球笼最理想的沟道结构。钟形壳两点受力单点受力星形套两点受力球笼特点钟形壳两点接触示意图钟形壳单点接触示意图两点接触沟底形成约10丝的小沟可充分储存润滑脂两点接触沟底形成约10丝的小沟可充分储存润滑脂四点接触示意图沟道一点接触滚道形式45°45°球笼特点A、承载能力：承载能力大大提高，同等备件下球笼使用寿命大大延长。B、润滑充分：钢球与钟形壳沟道底部形成一个小油沟可以储存润滑脂，可以使球笼工作过程中润滑程度有很大的提高。C、花键+螺纹：花键与螺纹采用一次性加工，减少了定位误差，质量保证能力强，通止规检测。D、旋转顺畅：07年04月工艺改进后，现在我公司球笼旋转顺畅度得到比较大的提高，用手指搬星形套可自由旋转，目前国内能达到这种制造水平的厂家除原厂件外，很少有厂家能达到这个水平，一般都是要借助轴杆（力矩）才能搬动。如果球笼搬动时灵活性很死，安装后一个月内对助力泵、拉杆球笼及方向机磨损非常大，使这些部件使用寿命大大降低，维护费用更高。球笼特点●内轮、保持架：采用20CrMnTi（齿轮钢）+渗碳（渗碳层控制在0.6mm。20CrMnTi与20Cr相比具有淬透性和渗透性强等优点，同等条件渗碳后表面含碳量明显高于20Cr，渗碳后钢材晶粒细化、均匀，具有较好的表面抗拉和弯曲疲劳强度，心部有足够的强度和韧性，提高了耐磨性，硬度梯度平缓。如修高速公路，路基的致密度和厚度直接决定了路面的可承载能力和使用寿命。目前国内除原厂件外很少有厂家采用这种材料。1、两者价格相差；2、后续工艺处理也不一样，相对20Cr该材料加工流程要复杂的多。20CrMnTi20Cr金相对比图片Ti元素可避免热处理过热球笼特点●内球笼:20CrMnTi（与原厂件一致）+温锻+冷锻+渗碳+淬回火,毛坯经冷锻加工再进行渗碳，很好解决了内球笼毛坯成型时经常出现的脱碳现象，再加上外表的防腐处理使得我们的产品更加耐磨、持久长柄内球笼：工艺复杂，制程较长，目前一般采用长柄与钟形壳分别锻造，采用摩擦焊接将两者连接，并经校正和扭力测试。市面上球笼两者连接处多采用花键连接+点焊内球笼标准配置:长柄外壳、过桥轴承、轴承挡圈、三星轴承、防尘罩、油管、弹簧、弹簧帽、大小卡箍、两眼扣环。231967511911球笼特点●油脂：二硫化钼锂基脂，二硫化钼具有良好的润滑性能和优异的耐磨性能，加有MoS2的锂基脂型对于直接冲压成型、不经研磨深加工的金属件有很好的跑合作用；高低温在-30℃~120℃可正常工作。油管采用复合管+进口组隔层，无论温度高低不会产生油脂外渗现象，可延长油脂存放时间。市面上便宜的球笼油脂多采用一般性锂基脂+石墨。我公司球笼油管根据球笼规格大小选用不同重量的配置球笼特点●防尘套：采用进口氯丁橡胶（聚氯丁二烯）+丁