商用車新型傳動(dòng)軸連接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)研究與應(yīng)用

徐世福，陳曉雯，王宏斌

（1.陜西汽車控股集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710200；2.陜汽集團(tuán)商用車有限公司，陜西 寶雞 721013）

前言

隨著商用汽車的發(fā)展，商用車使用的工況也不斷地變化，用途也不斷地變化，目前，某系列商用車傳動(dòng)軸連接機(jī)構(gòu)是用螺栓將上橫梁、左下橫梁、右下橫梁與吊架聯(lián)接固定的方式，但是由于實(shí)際工況以及車架總成受力復(fù)雜，導(dǎo)致傳動(dòng)軸橫梁總成和吊架不斷出現(xiàn)開裂及斷裂的問(wèn)題。不僅上、下橫梁出現(xiàn)開裂情況，吊架也出現(xiàn)開裂及斷裂情況，而且同時(shí)出現(xiàn)聯(lián)接螺栓松動(dòng)或斷裂的問(wèn)題，嚴(yán)重影響車輛的使用性能，同時(shí)給車輛帶來(lái)極大的安全隱患。

1 商用車傳動(dòng)軸連接機(jī)構(gòu)問(wèn)題分析

1.1 設(shè)計(jì)前商用車傳動(dòng)軸連接機(jī)構(gòu)組成如圖1 所示

設(shè)計(jì)前商用車傳動(dòng)軸連接機(jī)構(gòu)斷裂如圖2 所示。

圖1 傳動(dòng)軸連接機(jī)構(gòu)組成

圖2 傳動(dòng)軸連接機(jī)構(gòu)斷裂

1.2 設(shè)計(jì)前商用車傳動(dòng)軸連接機(jī)構(gòu)橫梁應(yīng)力分析如圖3 所示

上橫梁變形主要集中在翻邊處以及中間部分，吊架變形主要集中在翻邊處以及與上橫梁連接處的部分，此區(qū)域是最薄弱的地方；上橫梁與吊架的接觸面積小，導(dǎo)致單位面積的壓強(qiáng)大；吊架與上橫梁組成的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致吊架的懸臂梁結(jié)構(gòu)過(guò)長(zhǎng)，在同等受力情況下，最容易導(dǎo)致上橫梁和吊架的斷裂，六角頭螺栓也容易出現(xiàn)斷裂情況，車輛抖動(dòng)加劇導(dǎo)致六角螺栓與六角螺母的連接出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象；此上橫梁、左下橫梁、右下橫梁結(jié)構(gòu)導(dǎo)致車架總成的抗彎型與抗扭性低，車架總成的可靠性、安全性低，車輛的抖動(dòng)加劇的現(xiàn)象。

圖3 傳動(dòng)軸連接機(jī)構(gòu)橫梁應(yīng)力分析

綜合上述現(xiàn)象情況進(jìn)行分析可知，某系列性商用車使用的傳動(dòng)軸連接機(jī)構(gòu)由于傳動(dòng)軸橫梁總成設(shè)計(jì)不合理以及在車架總成的結(jié)構(gòu)中承擔(dān)主要的抗彎性抗扭性的作用，上橫梁、左下橫梁、右下橫梁及吊架整體處于抗彎型抗扭性偏弱的狀態(tài)，其次上橫梁、左下橫梁、右下橫梁及吊架本身結(jié)構(gòu)導(dǎo)致自重大、抗彎性、抗扭性低，再次上橫梁、左下橫梁、右下橫梁及吊架的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致車輛裝配管線困難和維修不方便的綜合問(wèn)題。

2 商用車新型傳動(dòng)軸連接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 商用車新型傳動(dòng)軸連接機(jī)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)如圖4 所示

重新設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸橫梁與吊架的聯(lián)接方式，加強(qiáng)連接板與車架總成連接結(jié)構(gòu)及形式，滿足車輛在各個(gè)區(qū)域以及工況下的使用性能要求。新型傳動(dòng)軸連接機(jī)構(gòu)中的傳動(dòng)軸橫梁、左上連接板、左下連接板、右上連接板、右下連接板、六角法蘭面承面帶齒螺栓、全金屬六角法蘭面鎖緊螺母、吊架總成（吊架板、加強(qiáng)筋）為關(guān)鍵件。

圖4 新型傳動(dòng)軸連接機(jī)構(gòu)組成

左上、下及右上、下連接板主要作用是起到結(jié)構(gòu)上連接以及加強(qiáng)傳動(dòng)軸橫梁總成，增加傳動(dòng)軸橫梁與車架總成的接觸面積，增加傳動(dòng)軸橫梁總成的抗彎型及抗扭性；傳動(dòng)軸橫梁主要作用是在增加傳動(dòng)軸橫梁總成抗彎型以及抗扭性，增大與吊架總成的接觸面積，增加傳動(dòng)軸橫梁與吊架總成的螺栓連接的數(shù)量；加強(qiáng)筋主要作用是起到加強(qiáng)吊架總成的強(qiáng)度，提高抗彎性；六角法蘭面承面帶齒螺栓主要作用是防止吊架總成和傳動(dòng)軸橫梁出現(xiàn)松動(dòng)以及斷裂問(wèn)題；傳動(dòng)軸橫梁與吊架總成的連接結(jié)構(gòu)可以有效的降低懸臂梁長(zhǎng)度，增強(qiáng)傳動(dòng)軸橫梁及吊架總成的抗彎型，提高強(qiáng)度。

3 新型傳動(dòng)軸連接機(jī)構(gòu)的效果

通過(guò)以上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根本性的消除傳動(dòng)軸橫梁總成斷裂問(wèn)題，消除吊架總成斷裂問(wèn)題，消除傳動(dòng)軸橫梁總成結(jié)構(gòu)與吊架總成聯(lián)接松動(dòng)問(wèn)題，不改變現(xiàn)有的車架總成結(jié)構(gòu)以及傳動(dòng)軸的技術(shù)狀態(tài)情況下達(dá)到通用化模塊化設(shè)計(jì)。提高車輛車架傳動(dòng)軸橫梁總成和吊架總成的強(qiáng)度，不出現(xiàn)開裂以及斷裂現(xiàn)象，聯(lián)接螺栓不出現(xiàn)松動(dòng)或斷裂問(wèn)題，提高車架總成的抗彎性抗扭性，提高車架橫梁總成通用性、降低車架總成以及傳動(dòng)軸橫梁總成的開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本，可以根據(jù)車輛工況以及車架設(shè)計(jì)強(qiáng)度靈活調(diào)整加強(qiáng)傳動(dòng)軸橫梁總成以及吊架總成設(shè)計(jì)方案。

通過(guò)對(duì)某商用車傳動(dòng)軸連接機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，相比改進(jìn)前降低重量3.8kg。成本降低45.6 元，經(jīng)過(guò)實(shí)際車輛驗(yàn)證整車各個(gè)性能指標(biāo)達(dá)到 預(yù)期要求并且安全可靠，根據(jù)實(shí)際驗(yàn)證計(jì)劃在某系列的車型上全面推廣體現(xiàn)。

4 結(jié)論

文章主要介紹了某系列商用車新型傳動(dòng)軸連接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，通過(guò)此設(shè)計(jì)方案可以提高車輛傳動(dòng)系統(tǒng)使用的安全性、可靠性和穩(wěn)定性；提高車架抗彎性、抗扭性，降低車架重量，降低成本，達(dá)到降本增效，車輛輕量化要求，車架總成的穩(wěn)定性顯著提高、可靠性得到改善、延長(zhǎng)使用壽命、提高了車輛作業(yè)效率和安全性。從而使操作、使用更加方便，性能更 加穩(wěn)定可靠，提供一種有效的綜合性的解決方案。