奇瑞汽车有限公司
底盘部设计指南
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汽车工程研究院
1简要说明
1.1万向节和传动轴综述
1.2万向的类型及适用范围
  1.3结构图
  1.4工作原理
2设计构想
  2.1设计原则和开发流程
  2.2基本的设计参数
2.2.1传动轴的布置要点
2.2.2关键性能尺寸的确定
2.2.3粗糙度和形位公差的确定
2.2.4零件号要求
2.2.5传动轴的主要结构参数与计算
  2.3环境条件、材料、热处理及加工要求
3台架试验
  3.1十字轴式万向节传动轴台架试验
  3.2等速万向节传动轴台架实验
4图纸模式
  4.1尺寸公差
  4.2文字说明
1、简要说明
1.1万向节和传动轴综述
汽车上的万向节传动常由万向节和传动轴组成，主要用来在工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传替动力。万向节传动应保证所连接两轴的相对位置在预计范围内变动，能可靠的传替动力；保证所连接两轴尽可能同步（等速）运转；允许相邻两轴存在一定角度；允许存在一定轴向移动。
1.2万向的类型及适用范围
万向节按其在扭转方向上是否由明显的弹性可分为刚性万向节和挠性万向节。刚性万向节又可分为不等速万向节（常用的十字轴式），准等速万向节（双联式、三销轴式等）和等速万向节（球叉式、球笼式等）。等速万向节，英文名称Constant Velocity Universal Joint，简称等速节（CVJ）。
CVJ的种类如下:
   
在发动机前置后轮驱动（或全轮驱动）的汽车上，由于工作时悬架变形，驱动桥主减速器输入轴与变速器（或分动器）输出轴间经常有相对运动，普遍采用万向节传动。在转向驱动桥中，由于驱动轮又是转向轮，左右半轴间的夹角随行驶需要而变，这时多采用球叉式和球笼式等速万向节传动。当后驱动桥为独立悬架结构时，也必须采用万向节传动。万向传动装置除用于汽车的传动系外，还可用于动力输出装置和转向操纵机构。
1.3结构图
1.3.1十字轴式刚性万向节,如图所示：
1.3.2球笼式等速万向节,如图所示：
1.3.3伸缩型球笼式万向节：
1.3.4 一般的Drive Shaft主要构成零件以及机能
【构成零件及其机能】
BJ Assy：允许夹角很大的等速的固定式ＣＶＪ
TJ Assy：等速的Joint中心可以Slide的ＣＶＪ
Intermediate shaft：从TJ Assy汽车传动轴到BJ Assy方向传动驱动力。
Damper： 减小由于Intermediate Shaft的弯曲共振产生的振动噪音。
Boot(BJ)：满足BJ Assy夹角较大时的回转，且保持BJ润滑用Grease。
Boot(TJ)：满足TJ Assy回转及Joint中心的Slide，且保持BJ润滑用Grease
Boot Clamp： 把Boot固定在Joint及Shaft上
Circular Clip： 把TJ Assy固定在Differential侧
1.3.5  Front Drive Shaft的支撑方法
Drive Shaft的支撑方法，在BJ侧，Ｗheel Bearing以及Hub压入到Knuckle的Axle Housing内，然后将Drive Shaft的ＢＪ侧的Spline插入到Hub中用Nut固定。在DOJ 或者 TJ侧，将DOJ 或 TJ的 Spline的前端插入到Differential侧的Gear内，然后用Circular Clip固定 。
1.4工作原理
传统的Universal Joint，Yoke和Yoke之间通过十字形的Joint连接，可以传递不同角度方向上的回转运动。
图示的输入轴＝ａ轴在A平面上作旋转运动。输出轴＝ｂ轴在B平面上作旋转运动。
a轴和b轴在同一条直线上时，a轴和b轴的转速相同。
a轴和b轴之间有一定的角度旋转时，ａ轴从Ｖ旋转到Ｗ位置（４５°）时，b轴从 Ｖ旋转到Ｗ´位置（小于４５°＝移动的距离减小）。
a轴和b轴之间有一定的角度旋转时，ａ轴从Ｗ旋转到X位置（４５°）时，b轴从W´旋转到X´位置（大于４５°＝移动的距离增大）。
十字轴式刚性万向节：单个十字轴万向节在有夹角时传动具有不等速性；实现两轴间的等角速传动须满足以下两个条件：第一万向节两轴间夹角α1与第二万向节两轴间夹角α2相等；第一万向节的从动叉与第二万向节的主动叉处于同一平面内。
Joint夹角大的ＦＦ车的Drive Shaft使用Universal Joint时，回转不圆滑，振动噪音大，操舵感觉不好。所以Joint需要使用CVJ(Constant Velocity Joint)。
ＣＶＪ（Birfield Joint、Rzeppa Joint、Double Offset Joint、Tripod Joint）与Joint夹角没有关系，它位于传动钢球的中心随时发生变化的输入轴和输出轴的二等分面上，因此，2轴的中心到中心的距离（旋转运动的传动半径）相同，2轴的回转速度相同。
2、设计构想
2.1设计原则和开发流程
对于转向驱动桥,前轮既是转向轮又是驱动轮,作为转向轮,要求它能在最大转角范围内任意偏转到某一角度;作为驱动轮,则要求半轴在车轮偏转过程中不间断地把动力从差速器传到车轮。因此转向驱动桥的半轴不能制成整体而要分段,中间用万向节连接,以适应汽车行驶时半轴各段的交角不断变化的需要。若采用独立悬架,则在靠近差速器处也需要有万向节;若采用非独立悬架,只需要在转向轮附近装一个万向节。
传动轴设计开发流程见下图：
2.2 基本的设计参数
2.2.1传动轴的布置要点
在结构上，由于悬挂系统的上下运动，使万向节的角度变化，同时从Differential 到Ｗheel 的长度，即传动轴的长度发生变化。ｒ2 ＞ｒ1。为了对应 Shaft的长度的变化，、固定式的ＣＶＪ的Birfield  Joint（ＢＪ）或者 Rzeppa Joint(ＲＪ）等在轴向方向要有可以滑动的 Double Offset Joint (ＤＯＪ)或者Tripod Joint（ＴＪ）。
通常ＦＦ车，车轮侧使用固定式的Joint，Differential侧使用Slide式的Joint。