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目录 1

符号表 1

万向节技术发展编年表 1

第一章 用于传输旋转运动的万向节传动轴 1

1.1第一个有关万向节的早期报告 1

1.1.1虎克（Hook）万向节 4

1.2虎克万向节传输旋转运动的理论 4

1.2.1虎克万向节的不均匀性（根据Poncelet分析） 5

1.2.2双联式虎克万向节消除不均匀性 7

1.2.3 D Ocagnes对匀速条件的拓展 11

1.2.4双联式虎克万向节的简化 12

1.2.4.1 Fenaille凸块式万向节 12

1.2.4.2几种进一步简化方案 15

1.2.4.3三销式万向节（Bouchard s One-and-a-half 16

times Universal Joint） 16

1.2.5向可伸缩式万向节发展 18

1.3材料强度科学首次应用于传动轴设计 21

1.3.1按弯曲强度设计十字轴 22

1.3.2按表面应力设计十字轴 23

1.3.3按耐久性设计传动轴 28

本章参考文献 30

第二章 等速万向节理论 32

2.1等速万向节的起源 32

2.2球叉式（Weiss）和球笼式（Rzeppa）万向节 37

2.3 Metzner，第一种（间接）方法证明匀速性 42

2.3.1直线轨道的有效几何形状 46

2.3.2圆弧轨道的有效几何形状 49

2.4 Orain，第二种（直接）方法证明匀速性 51

2.4.1多枢轴万向节（polypode joints） 55

2.4.2 自由三枢轴（Tripode）万向节 60

本章参考文献 64

第三章 Hertzian理论及其应用范围 65

3.1坐标系统 66

3.2物体的表面方程 67

3.3计算系数cos τ 70

3.4计算接触面的变形δ 73

3.5椭圆单独积分（J1—J4）的解 78

3.6椭圆积分K和E的计算 82

3.7点接触椭圆面半轴的计算 83

3.8椭圆系数μ和v 86

3.9线接触面矩形宽度的计算 90

3.10接触面的表面应力和变形 92

3.10.1点接触 92

3.10.2线接触 93

本章参考文献 94

第四章 万向节和传动轴设计 95

4.1设计原理 95

4.1.1 Franz Karas于1941年对理论和实际所作的比较 96

4.1.2静应力 97

4.1.3动应力和耐久性 98

4.1.4万向节通用转矩方程 101

4.2虎克万向节和与之联接的传动轴 103

4.2.1静态额定转矩Mo 104

4.2.2动态额定转矩Md 107

4.2.3平均等效压力Pm 109

4.2.4平均等效压力Pm近似计算 112

4.2.5动力传递参数CR 115

4.2.5.1虎克万向节传动轴计算实例 117

4.2.6汽车传动轴 119

4.2.6.1商用车虎克万向节传动轴计算方法示例 122

4.2.7速度和轴间夹角的最大值 123

4.2.8临界转速和轴的弯曲振动 125

4.2.9双联式虎克万向节 128

4.3虎克式万向节传动轴轴承支座上的力 133

4.3.1虎克式万向节的相互作用力 133

4.3.2 W型布置的轴承支座力 135

4.3.3 Z型布置的轴承支座力 138

4.4.1静态和动态额定转矩 139

4.4球式万向节 139

4.4.2 Rzeppa型固定式万向节 143

4.4.2.1 AC固定式万向节 144

4.4.2.2 RF固定式万向节 149

4.4.2.3 UF固定式万向节 150

4.4.3 Rzeppa型伸缩式万向节 150

4.4.3.1 DO万向节 150

4.4.3.2 VL万向节 151

4.4.3.3球式万向节传动轴计算 153

4.4.4利用Palmgren/Miner原理计算万向节的使用寿命 159

4.4.5四轮驱动小客车传动轴的计算实例 162

4.4.6 Weiss型球式（球叉式）万向节 172

4.4.6.1固定式万向节 172

4.4.6.2伸缩式万向节 174

4.4.7有轴间夹角时压力角α的变动 175

4.5枢轴式万向节 179

4.5.1双枢轴伸缩式万向节 184

4.5.2三枢轴万向节 185

4.5.2.1无轴间夹角时的静态额定转矩 185

4.5.2.2有轴间夹角时的静态额定转矩 190

4.5.2.3小客车三枢轴万向节传动轴的计算 196

4.6传动轴应用技术指南 199

本章参考文献 201

第五章 万向节和传动轴布置 203

5.1虎克万向节传动轴 205

5.1.1端部联接 205

5.1.2虎克万向节 210

5.1.3伸缩元件 213

5.1.4传动轴设计 215

5.1.4.1一般机械和汽车用传动轴 215

5.1.4.2转向驱动桥用传动轴 220

5.1.4.3美国式传动轴 221

5.1.4.4农业机械用传动轴 225

5.1.4.5汽车转向总成 235

5.1.4.6DIN808标准传动轴 238

5.1.4.7球形凸块式万向节传动轴 241

5.2球式万向节传动轴 243

5.2.1端部联接 243

5.2.2球式万向节 244

5.2.2.1轨道形状 244

5.2.2.2球的控制 247

5.2.2.3球式万向节运动失效的校核 250

5.2.3 Rzeppa型固定式万向节 250

5.2.3.1布置和额定转矩 251

5.2.3.2材料与工艺 254

5.2.3.3润滑、密封 258

5.2.3.4使用和展望 260

5.2.4 Rzeppa型可伸缩式万向节 261

5.2.4.1布置和额定转矩 261

5.2.4.3密封 267

5.2.4.2材料与工艺 267

5.2.4.4使用 269

5.2.5 Weiss型固定式万向节 272

5.2.5.1布置和额定转矩 272

5.2.5.2材料与工艺 272

5.2.6 Weiss型伸缩式万向节 275

5.2.6.1材料与工艺 275

5.3枢轴式万向节传动轴 277

5.2.7球式万向节传动轴的平衡 277

5.3.1端部联接 278

5.3.2 GE固定型 279

5.3.3 GI伸缩型 281

5.3.4三角球式万向节 282

5.3.4.1材料与工艺 283

5.3.5三枢轴式万向节传动轴设计 283

5.4传动系的优化设计与布置指南 286

本章参考文献 287