傳動軸生產工藝技術專題講座概要.ppt

1、,傳動軸結構及生產工藝方法技術,重慶理工大學汽車學院 陳旭,生產工藝技術專題講座,姓名: 陳 旭 職稱: 教授 E-mail: 電話地址：重慶汽車學院汽車系,受教育經歷 09/1986-07/1990 西安交通大學機械學系 機械設計專業(yè) 學士 09/1995-07/1998 重慶大學機一系 機械制造專業(yè) 碩士 09/1999-06/2003 重慶大學機械學院 車輛工程專業(yè) 博士 01/2005-04/2005 日本北九州JICA中心 清潔化生產 研修 09/2005-09/2006 美國密歇根大學工學院 Wu.MRC 訪問學者,工作經歷 09/1990-07/1995

2、 重慶卡福汽車零部件公司技術處 工藝設計 09/1998-10/2006 重慶大學機械工程學院汽車系 科研教學 10/2003-10/2006 建設工業(yè)有限責任公司技術中心 博士后研究 03/2007-至今 重慶理工大學院汽車學院 科研教學 08/2008-至今 重慶建設摩托車有限公司技術中心 高級顧問 兵裝集團南方摩托車研發(fā)公司 顧問,主要內容,二、傳動軸生產工藝方法及相關技術,一、萬向傳動裝置結構及傳動軸設計,1.功用 在軸線相交且相互位置經常發(fā)生變化的兩轉軸之間傳遞動力。,(一)萬向傳動裝置原理,一、萬向傳動裝置原理及傳動軸結構,2.組成 1)萬向節(jié) 2)傳動軸 3)中間支承,3.在汽車

3、上的應用 1) 變速器與驅動橋之間（42）,2) 變速器與分動器，分動器與驅動橋之間,3) 轉向驅動橋的內、外半軸之間 4) 斷開式驅動橋的半軸之間,13.1 萬向傳動裝置的功用、組成和應用,5) 轉向機構中的轉向軸與轉向器之間,4.萬向節(jié)分類,剛性萬向節(jié),不等速萬向節(jié),等速萬向節(jié),準等速萬向節(jié),撓性萬向節(jié),十字軸式,三銷軸式、雙聯式,球叉式、球籠式,十字軸式萬向節(jié) （1）構造 結構特點： 軸承定位 蓋板式 擋圈式,軸承潤滑 油嘴 十字軸中空 軸端凹槽 密封裝置 油封,應用特點：不等速性，等速條件，各類汽車傳動系統中應用。,準等速萬向節(jié) 根據雙萬向節(jié)實現等速傳動的原理而設計的萬向節(jié)稱為準等速萬

4、向節(jié)。,三銷軸式萬向節(jié) 優(yōu)點：允許相鄰兩軸間有較大的夾角，用于一些越野車的轉向驅動橋。,球籠式萬向節(jié)（RF節(jié)） 特點：在傳遞轉矩的過程中，主從動軸之間 只能相對轉動、不會產生軸向位移。,應用特點：桑塔納，捷達，奧迪，紅旗，富康，夏利,球叉式萬向節(jié) 結構,應用特點：允許軸向有一定的滑動量，斷開式驅動橋主減速器處（內 側），可以省去滑動花鍵。,撓性萬向節(jié) 撓性萬向節(jié)依靠其中彈性件的彈性變形來保證在相交兩軸間傳動時不發(fā)生機械干涉。由于彈性件的彈性變形量有限，故撓性萬向節(jié)一般用于兩軸間夾角不大和只有微量軸向位移的萬向傳動場合。,應用特點：兩軸間夾角不大，常用來連接固定在車架上的兩個部件(發(fā)動機與變速器

5、，變速器與分動器)，重型自卸車等。,(二)傳動軸結構,1傳動軸的組成,傳動軸、花鍵軸、滑動叉、中間支承和萬向節(jié)叉等共同組成了傳動軸。,十字軸式剛性萬向節(jié)傳動軸在汽車傳動系中用得最廣泛。非等速傳動軸一般指的是十字軸式剛性萬向節(jié)傳動軸。 十字軸式剛性萬向節(jié)主要用于傳遞角度的變化，一般由凸緣叉、十字軸帶滾針軸承總成、萬向節(jié)叉或滑動叉、中間連接叉或花鍵軸叉、滾針軸承的軸向固定件等組成。 凸緣叉一般與變速箱、驅動橋或別的傳動軸等連接。凸緣叉是一個帶法蘭的叉形零件，一般采用中碳鋼或中碳合金鋼的鍛造件，也有采用球墨鑄鐵的砂型鑄造件和中碳鋼或中碳優(yōu)質合金鋼的精密鑄造件。凸緣叉一般帶一個平法蘭，也有帶一個端面梯

6、形齒法蘭的。十字軸帶滾針軸承總成一般包括四個滾針軸承、一個十字軸、一個滑脂嘴。滾針軸承一般由若干個滾針、一個軸承碗、一個多刃口橡膠油封（部分帶骨架）組成。在某些滾針軸承中，還有一個帶油槽的圓形墊片，有尼龍的，也有采用銅片或其他材料的，主要用于減小萬向節(jié)軸向間隙，提高傳動軸動平衡品質。,萬向節(jié)叉是一個叉形零件，一般采用中碳鋼或中碳合金鋼的鍛造件，也有采用中碳鋼的精密鑄造件。滾針軸承的軸向固定件一般是孔（或軸）用彈性擋圈（內外卡式），或軸承壓板、鎖片、螺栓等。 傳動軸的另外一個重要的組成部分是滑動花鍵副，由內、外花鍵（矩形、漸開線）組成，用于傳遞長度的變化。 傳動軸的萬向節(jié)擺角和滑動花鍵副的最大伸

7、縮量，是根據整車布置時進行的傳動軸跳動校核而確定的。 傳動軸管一般由低碳鋼板卷制的電焊鋼管制成，對大規(guī)格的軸管，也有采用冷拔無縫管的。軸管的外徑和壁厚（或內徑）是根據傳動軸所傳遞的最大工作扭矩、最高工作轉速等條件確定的?？招牡妮S管具有較小的質量并能傳遞較大的扭矩，并且比相同外徑的實心軸具有更高的臨界轉速的特點。,一般情況下，兩萬向節(jié)中心距不大于1.5m。當距離較近時，一般由兩個萬向節(jié)和一個滑動花鍵副組成，中間無軸管。當距離較遠而使傳動軸的長度超過1.5m時，常常分成兩根或三根，采用三個或四個萬向節(jié)，且最后一根帶滑動花鍵副，其余的帶中間支承的結構型式。 典型的中間支承一般由一個圓柱球軸承、一個軸

8、承座、兩個油封、一個橡膠墊、一個滑脂嘴組成。中間傳動軸由中間支承支架連接到車架橫梁上，要求中間傳動軸軸心線與中間支承平面垂直。一般要求傳動軸中間支承布置在傳動軸系統的一階臨界轉速節(jié)點上。 在使用過程中，一般需要按時保養(yǎng)。在萬向節(jié)、滑動花鍵副、中間支承等有滑脂嘴的地方，要按有關規(guī)定進行定期加注規(guī)定的潤滑脂。也有采用免維護的傳動軸，在萬向節(jié)和中間支承的軸承內有預留的潤滑脂，不需要定期加注潤滑脂。,2傳動軸的中間支承 如果萬向傳動裝置傳遞的動力較遠，傳動軸中間會分段，并 加中間支承。,解放CA1091型汽車傳動軸中間支承的特點是，用蜂窩形橡膠墊支承，補償安裝誤差和運動中的位移。,擺動式中間支承的特點

9、是，中間傳動軸可以通過擺臂繞支承軸擺動；支承軸和擺臂下端均有橡膠襯套，可以改善軸承受力。,斯太爾重型載貨汽車根據驅動形式的不同選擇傳動軸。一般來講42驅動形式的汽車僅有一根主傳動軸。6 4驅動形式的汽車有中間傳動軸、主傳動軸和中、后橋傳動軸。66驅動形式的汽車不僅有中間傳動軸、主傳動軸和中、后橋傳動軸，而且還有前橋驅動傳動軸。在長軸距車輛的中間傳動軸一般設有傳動軸中間支承它是由支承架、軸承和橡膠支承組成。,東風10噸傳動軸總成,東風153前傳動軸總成,東風153萬向節(jié)叉,橋間軸,東風140傳動軸中間凸緣,東風153叉形凸緣,凸緣叉(端面齒，孔徑68),東風153前花鍵軸,東風153后花鍵軸,東

10、風140傳動軸滑動叉,東風140傳動軸萬向節(jié)叉,東風153傳動軸支架,東風153中間支承總成（內深溝軸承3000210）,東風153十字軸,東風天龍傳動軸帶花鍵軸叉總成,3. 傳動軸性能要求 傳動軸軸管不得有裂紋及嚴重的凹癟。 檢查傳動軸的彎曲變形，最大圓跳動為0.8-1.0mm。 超過規(guī)定應對傳動軸進行校正或更換。 傳動軸花鍵與滑動叉花鍵、凸緣叉與所配合花鍵的側隙：轎車應不大于0.15mm，其他類型的汽車應不大于0.30mm，裝配后應能滑動自如。,汽車起步或變速時有撞擊聲,汽車行駛時有異響,汽車行駛時有異響且車身抖動,在轉矩傳遞方向上有較大的間隙導致,間隙在哪,十字軸與軸承 傳動軸與滑動叉

11、螺栓松動,與傳動部件的故障有關,傳動軸的中間支承 萬向節(jié)裝配過緊,更嚴重的傳動部件的故障，主要是振動導致,傳動軸彎曲變形 傳動軸不平衡 中間支承損壞嚴重,故障現象,故障原因,故 障 分 析,4萬向傳動裝置故障對汽車行駛的影響,汽車傳動軸機件的損壞、磨損、變形以及失去動平衡，都會造成汽車在行駛中產生異響和振動，嚴重時會導致相關部件的損壞。汽車行駛中，在起步或急加速時發(fā)出“格登”的聲響，而且明顯表現出機件松曠的感覺，如果不是驅動橋傳動齒輪松曠則顯然是傳動軸機件松曠。松曠的部位不外乎是萬向節(jié)十字軸承或鋼碗與凸緣叉，伸縮套的花鍵軸與花鍵套。 一般來講，十字軸軸徑與軸承曠量不應超過0.13mm,伸縮花鍵

12、軸與花鍵套嚙合間隙不應大于0.3mm。超過使用極限應當修復或更換。 汽車行駛中若底盤發(fā)生“嗡嗡”聲，而且運行速度越高，聲音越大。這一般是由于萬向節(jié)十字軸與軸承磨損松曠、傳動軸中間軸承磨損、中間橡膠支承損壞或吊架松動，或是由于吊架固定的位置不對所致。,64汽車在重負荷時，特別在行駛顛簸中偶爾發(fā)出敲擊聲，應注意檢查中后橋平衡軸是否變位而與傳動軸發(fā)生干涉。汽車運行中若隨著車速的增高而噪聲增大，并且伴隨有抖動，這一般是由于傳動軸失去平衡所致。這種振動在駕駛室內感覺最為明顯。傳動軸動平衡的不平衡量應小于100g.cm. 傳動軸動平衡失效嚴重會導致相關部件的損壞。最常見的是離合器殼裂紋和中間橡膠支承的疲勞

13、損壞。 傳動軸中間吊架的安裝在維修中十分重要。如果吊架安裝位置不當，會增加傳動軸運轉阻力和噪聲，導致軸承的早期損壞。在重新安裝吊架時，首先將吊架固定螺栓不要擰緊，將汽車驅動輪用千斤頂支離地面，掛低速檔，慢慢旋轉傳動軸使傳動軸和吊架自動找正，然后再將吊架固定螺栓擰緊。,(一)傳動軸加工方法,1傳動軸工作原理和技術要求,二、傳動軸生產工藝方法及相關技術,傳動軸總成主要由傳動軸及其兩端焊接的萬向節(jié)叉和花鍵組成。傳動軸中一般設有由滑動叉和花鍵軸組成的滑動花鍵，以實現傳動長度的變化。 傳動軸在工作時，其長度和夾角是在一定范圍變化的。設計時應保證在傳動軸長度處在最大值時，花鍵套與軸有足夠的配合長度；而在長

14、度處在最小時不頂死。傳動軸夾角的大小直接影響到萬向節(jié)的壽命、萬向傳動的效率和十字軸旋轉的不均勻性。 在長度一定時，傳動軸斷面尺寸的選擇應保證傳動軸有足夠的強度和足夠高的臨界轉速。所謂臨界轉速，就是當傳動軸的工作轉速接近于其彎曲固有振動頻率時，即出現共振現象，以致振幅急劇增加而引起傳動軸折斷時的轉速。傳動軸的臨界轉速nk （r/min）為,式中，Lc為傳動軸長度（mm），即兩萬向節(jié)中心之間的距離；dc和Dc分別為傳動軸軸管的內、外徑（mm）。,設計傳動軸時，取安全系數K=nk/nmax=1.22.0，K=1.2用于精確動平衡、高精度的伸縮花鍵及萬向節(jié)間隙比較小時，nmax為傳動軸的最高轉速（r/

15、min）。 當傳動軸長度超過1.5m時，為了提高nk以及總布置上的考慮，常將傳動軸斷開成兩根或三根，萬向節(jié)用三個或四個，而在中間傳動軸上加設中間支承。 傳動軸軸管斷面尺寸除滿足臨界轉速的要求外，還應保證有足夠的扭轉強度。軸管的扭轉切應力應滿足,式中，,為許用扭轉切應力，為300Mpa；其余符號同前。,傳統結構的傳動軸伸縮套是將花鍵套與凸緣叉焊接在一起，將花鍵軸焊在傳動軸管上。而斯太爾傳動軸一改傳統結構，將花鍵套與傳動軸管焊接成一體，將花鍵軸與凸緣叉制成一體。并將矩形齒花鍵改成大壓力角漸開線短齒花鍵，這樣既增加了強度又便于擠壓成形，適應大轉矩工況的需要。在伸縮套管和花鍵軸的牙齒表面，整體涂浸了一

16、層尼龍材料，不僅增加了耐磨性和自潤滑性，而且減少了沖擊負荷對傳動軸的損害，提高了緩沖能力 斯太爾傳動軸在凸緣花鍵軸外增加了一個管形密封保護套，在該保護套端部設置了兩道聚氨酯橡膠油封，使伸縮套內形成廠一個完全密封的空間，使伸縮花鍵軸不受外界沙塵的侵蝕，不僅防塵而且防銹。因此在裝配時在花鍵軸與套內一次性涂抹潤滑脂，就完全可以滿足使用要求，不需要裝油嘴潤滑，減少了保養(yǎng)內容。 斯太爾傳動軸是一個高轉速、少支承的旋轉體，它的動平衡是至關重要的。一般傳動軸在出廠前都要進行動平衡試驗，并在平衡機上進行了調整。因此，一組傳動軸是配套出廠的，在使用中就應特別注意。,五十鈴貨車傳動軸結構特點 五十鈴貨車原始數據及

17、設計要求 發(fā)動機的輸出扭矩：最大扭矩318.5Nm/2000r/min；軸距：3360mm；變速器傳動比: 五擋0.787 ，一擋6.378，輪距：前輪1760毫米，后輪1610毫米，載重量5000千克,由于五十鈴貨車軸距不算太長，且載重量5噸屬中型貨車，所以不選中間支承，只選用一根主傳動軸，貨車發(fā)動機一般為前置后驅,由于懸架不斷變形，變速器或分動器輸出軸軸線之間的相對位置經常變化,根據貨車的總體布置要求，將離合器與變速器、變速器與分動器之間拉開一段距離，考慮到它們之間很難保證軸與軸同心及車架的變形，所以采用十字軸萬向傳動軸，為了避免運動干涉,在傳動軸中設有由滑動叉和花鍵軸組成的伸縮節(jié),以實現

18、傳動軸長度的變化?？招膫鲃虞S具有較小的質量，能傳遞較大的轉矩，比實心傳動軸具有更高的臨界轉速，所以此傳動軸管采用空心傳動軸。,傳動軸的長度和夾角及它們的變化范圍，由汽車總布置設計決定。設計時應保證在傳動軸長度處在最大值時，花鍵套與花鍵軸有足夠的配合長度；而在長度處于最小時，兩者不頂死。傳動軸夾角大小會影響萬向節(jié)十字軸和滾針軸承的壽命、萬向傳動效率和十字軸的不均勻性。變化范圍為3。 傳動軸經常處于高速旋轉狀態(tài)下，所以軸的材料查機械零件手冊選取40CrNi，適用于很重要的軸，具有較高的扭轉強度。 傳動軸管由低碳鋼板制壁厚均勻、壁薄（1.53.0mm）、管徑較大、易質量平衡、扭轉強度高、彎曲剛度高、

19、適用高速旋轉的電焊鋼管制成。 選擇矩形花鍵，用于補償由于汽車行駛時傳動軸兩端萬向節(jié)之間的長度變化。為減小阻力及磨損，對花鍵齒磷化處理或噴涂尼龍，外層設有防塵罩，間隙小一些，以免引起傳動軸的震動?；ㄦI齒與鍵槽按對應標記裝配，以保持傳動軸總成的動平衡。動平衡的不平衡度由電焊在軸管外的平衡片補償。裝車時傳動軸的伸縮花鍵一端應靠近變速器，減小其軸向阻力和磨損。,傳動軸總成的不平衡是傳動系彎曲振動的一個激勵源，當高速旋轉時，將產生明顯的振動和噪聲。萬向節(jié)中十字軸的軸向竄動、傳動軸滑動花鍵中的間隙、傳動軸總成兩端連接處的定心精度、高速回轉時傳動軸的彈性變形、傳動軸上點焊平衡片時的熱影響等因素，都能改變傳動

20、軸總成的不平衡度。提高滑動花鍵的耐磨性和萬向節(jié)花鍵的配合精度、縮短傳動軸長度并增加其彎曲剛度，都能降低傳動軸的不平衡度。為了消除點焊平衡片的熱影響，應在冷卻后再進行動平衡檢驗。 傳動軸的不平衡度，對于五十鈴貨車，在10004000r/min時不大于50100g.cm。傳動軸總成的徑向全跳動不大于0.8mm。軸管兩端的擺差在其兩端不大于0.5mm。用3038Nm的扭矩試驗焊接強度，焊接鋼絲采用H08Mn2Si。,2傳動軸工藝方法設計,1）以保證零件加工質量，達到設計圖紙規(guī)定的各項技 術要求為前提； 2）工藝過程有較高的生產效率和較低的成本； 3）充分考慮和利用現有生產條件，作到平衡生產； 4）盡量減輕工人勞動強度，保證安全生產，創(chuàng)造良好、 文明勞動條件； 5）積極采用先進技術和工藝，減少材料和能源消耗， 符合環(huán)保要求。,(1) 傳動軸工藝方法設計原則,1)產品的全套裝配圖及零件圖 2)產品的驗收質量標準 （傳動軸總成臺架試驗方法國家標準QCT523-1999（2009？） 汽車轉向傳動軸總成性能要求和試驗方法QCT649- 2000 ） 3)產品的生產綱領及生產類型 4)零件毛坯圖