球笼式等速万向节因其等速性、大摆角、承载能力好的结构特点,在汽车、钢铁等行业得到了广泛的应用。伸缩型球笼式等速万向节由星型套、钟形壳内直沟道与钢球啮合接触传递扭矩,具有可沿轴向移动的特点,与其他种类万向节移动花键结构相比,不仅滑移阻力更小,而且布局更加紧凑,适用于钢铁轧制设备上使用。目前针对球笼式等速万向节的分析和研究主要包括沟道接触应力求解,沟道形状的比较分析,等速万向节小型化、轻量化、系列化设计等。本文主要从伸缩型球笼式等速万向节材料热处理工艺、影响万向节五大因素为切入点,分析沟道表面接触应力及次表面最大等效应力深度,提出最合理沟道热处理硬化层深度及结构参数优化设计方案。论文主要研究成果如下:首先,在总结前人对球笼式等速万向节研究的成果上,建立球笼式等速万向节几何模型,对球笼式等速万向节进行运动学及力学分析,确定球笼式等速万向节等速性是其自身结构属性,与其结构参数无关,并以具体实例说明沟道所受到的法向接触应力与轴倾角及旋转角间的变化关系。其次,基于赫兹接触理论,给出了沟道表面接触应力及接触变形椭圆长、短半轴的计算方程。基于沟道三向应力状态分析,从理论上计算次表面最大等效应力及切应力距离沟道表面深度。再次,通过有限元仿真建立星型套、钟形壳沟道与钢球啮合接触应力模型,对沟道分别赋予不进行热处理及进行不同深度的热处理材料属性,分析沟道表面不同硬化处理对表面接触应力的影响效果。最后,解析球笼式等速万向节椭圆沟道方程并结合沟道表面接触应力公式,结合正交试验和极差分析,判断钢球数量、钢球直径、沟道曲率半径系数、钢球回转直径、接触角五大参数与接触应力间的变化关系,并对主要影响参数进行了优化设计,结合产品近一年的使用情况,论证设计的正确性。本文的研究过程及结果对球笼式等速万向节的沟道表面硬化热处理及结构参数优化设计具有一定的参考意义。