等速传动轴的建模与仿真分析(3)
等速万向节，即Rzeppa型等速万向节，它可以在两轴交角35°~37° 下传递扭矩[5]。
1953年英国伯菲尔德集团哈迪佩塞公司成功地制造了球笼式万向节，即 Birfield
等速万向节，它是在 Rzeppa万向节基础上经过较大改进后设计成功的[4]。目前，
这两种固定式等速万向节在汽车上运用的较多，主要连接两轴间不存在轴向滑移
的情况。1961 年，Henri Faure 发明了带一对相交滚道的四球伸缩万向节，随后
Lobro 发明了采用优尔个钢球的具有相交滚道的 VL 万向节。1976 年 Michel.Orain
发明了三销轴式等速万向节[5]。
等速万向节的使用性能随着汽车功率的加大和速率的提高而不断改进。特别
是低燃耗和环保经济性的观念深入人心，对万向节也提出了许多的技术问题。
国外现今面临着以NVH （噪音Noise、 振动Vibration、 声振粗糙度Harshness）
为中心的许多亟待解决的问题。由于汽车的最小回转半径取决于转向时最大车轮
偏角，因而要求等速万向节能有尽可能大的活动角；由于发动机横置时左右轴不
等长，会使大功率车左右万向节的安装角度误差增大而影响转向扭矩，因而要求左右轴等长；另外还有万向节的轻量化设计，防护罩耐高温性的加强，回转膨胀
问题及新型润滑脂的研究等[6]。
我国等速万向节的发展经历了漫长的过程。 早在优尔十年代一些技术专家开始
翻译国外等速万向节的资料，并对其国产化配套开展了一系列研究。由于当时国
内还没有等速万向节制造产家，所以这些研究只是理论上的。随着我国轿车工业
的发展，要求其驱动转向部件——等速万向节国产化。我国引进车型多，不同型
号的等速万向节对国产化提出了艰巨的要求，八五期间国家把球笼式等速万向节
作为汽车工业重点零部件研究开发项目。1986 年由洛阳轴承研究所在引进日本
技术的基础上开始了国产化研究工作，襄阳汽车轴承股份有限公司试制，1989
年第一根等速万向节传动轴样品试制成功[1]。
虽然国内各产家都力求制造出产品，通过引进国外数据或进行测绘，再通过
台架、道路试验得到设计数据，在设计理论方面研究很少，而且大多只局限在运
动学分析，动力学研究的深度仅停留在对理想化的简化模型上，这对于等速万向
节这种对误差非常敏感的部件来说，是远远不够。因此，国内万向节的设计还没
有形成一个系统化，规范化的设计理论。总之，我国等速万向节的研究只处于起
步阶段，与国外工业化国家相比，还有很大的差距，要求我国有更多的技术人员
从事等速万向节的研究[1]。
1.3 课题的研究目的及意义
本课题旨在对BJ等速万向节与VL等速万向节传动轴进行仿真分析，依托接
触碰撞原理，建立含间隙运动副机构的动力学模型。在仿真基础上，验证等速万
向节传动轴的等速性，分析各参数对其性能的影响。
本课题的研究意义有两方面，体现为：
首先，本课题基于现代的等速传动轴设计理论，以CATIA创建的三文实体为
基础，在ADAMS的虚拟样机环境中，最大限度地采用数字化途径，减少物理样
机的数量，可以使等速万向节的设计更加灵活，缩短设计周期和研发成本。
其次，本课题对等速传动轴的研究是建立在含间隙运动副机构的接触碰撞问
题上，含间隙运动副机构是当前虚拟样机的热点问题。由于制造工艺及精度等问
题使机构在运行中不可避免地存在间隙，当运动机构失去接触后，待再次接触时