前橋驅(qū)動半軸.doc

核心提示：文對三球銷式等速萬向節(jié)的基本結(jié)構(gòu)、振動特性、常見的失效形式及機(jī)理進(jìn)行了分析，并總結(jié)了其設(shè)計特征和主要零件的加工工藝?；疚膶θ蜾N式等速萬向節(jié)的基本結(jié)構(gòu)、振動特性、常見的失效形式及機(jī)理進(jìn)行了分析，并總結(jié)了其設(shè)計特征和主要零件的加工工藝。基本結(jié)構(gòu)轎車用等速驅(qū)動軸的移動端等速萬向節(jié)通常有3種類型，分別是三球銷式等速萬向節(jié)（見圖1）、直滾道式等速萬向節(jié)和斜滾道式等速萬向節(jié)。三球銷式等速萬向節(jié)主要是由三柱槽殼、三叉節(jié)、球環(huán)、滾針、滾針擋圈和卡簧等零件組成。三柱槽殼和三球銷如圖2所示，各零件組成如圖3所示。三柱槽殼的球道與三球銷內(nèi)組件的球環(huán)之間存在一定的間隙以支持三球銷的滑動，該間隙是三球銷式等速萬向節(jié)設(shè)計的關(guān)鍵。事實上，三球銷式等速萬向節(jié)并不是嚴(yán)格意義上的等速萬向節(jié)。因為在有擺角的情況下，三叉節(jié)的中心并不在三柱槽殼的中心，而是在三柱槽殼內(nèi)呈一環(huán)形移動。在角度小于5時，可以視為等速萬向節(jié)。這就是為什么三球銷式萬向節(jié)只能用在小擺角情況下的原因。振動特性振動是當(dāng)三球銷式萬向節(jié)在前驅(qū)車型中擺角大于5時用以描述NVH（振動、噪聲和舒適性）的術(shù)語之一。在有擺角的情況下，球環(huán)隨著三叉節(jié)移動但不是直線移動。當(dāng)三叉節(jié)移動時，球環(huán)同時也在移動（見圖4），在垂直于三叉節(jié)平面的方向產(chǎn)生滾動，在平行于三柱槽殼滾道方向產(chǎn)生滑動。在前驅(qū)車型中，這種滑動就會產(chǎn)生振動。在一定的擺角下，球環(huán)的滑動對軸向力的產(chǎn)生有明顯影響。雖然所有類型的可移動式萬向節(jié)都會產(chǎn)生軸向力，但三球銷式萬向節(jié)的軸向力最大，原因就是在大擺角情況下球環(huán)的滑動。然而，當(dāng)擺角小于5時，此軸向力幾乎相同。油脂對振動有很大的影響。低摩擦系數(shù)的優(yōu)良的油脂能將振動降低12級，如Castrol BT1LF油脂（低摩擦油脂，摩擦系數(shù)為0.07）能有效改善因軸向力引起的振動。常見的失效形式及機(jī)理1.三柱槽殼球道剝落球道剝落是三柱槽殼的一種非常常見的失效。剛開始時，通常先出現(xiàn)凹陷，然后發(fā)展為剝落。引起球道剝落的原因包括球道熱處理不足、油脂不足或超負(fù)荷條件下運轉(zhuǎn)等。2.三柱槽殼桿部失效桿部斷裂也是三柱槽殼常見的失效形式之一。失效往往從花鍵小徑處開始，呈45方向產(chǎn)生裂紋或斷裂。原因之一可能是桿部強度和花鍵強度不足；此外，如果桿部淬硬層深度不合適或金相組織超差，也容易導(dǎo)致三柱槽殼桿部早期斷裂。3.三叉節(jié)軸頸表面剝落三叉節(jié)最常見的失效模式是與滾針接觸的軸頸表面剝落，此區(qū)域的應(yīng)力最大。如果繼續(xù)使用，則當(dāng)軸頸繼續(xù)剝落時，滾針會隨之?dāng)嗔选?.三叉節(jié)斷裂三叉節(jié)斷裂也是非常常見的失效，如果壁厚不足，它會在花鍵大徑處因疲勞而斷裂；如果花鍵齒過尖、齒根圓弧半徑過小，在受沖擊時會出現(xiàn)細(xì)微的裂紋，也會使之?dāng)嗔?。熱處理也很重要，如果花鍵處淬硬不足，同樣會導(dǎo)致裂紋和疲勞失效。設(shè)計要點在確定了等速驅(qū)動軸總成的規(guī)格后，三球銷式萬向節(jié)的設(shè)計從里到外進(jìn)行。軸根據(jù)等速驅(qū)動軸總成的強度來設(shè)計，對于中碳鋼材料，芯軸采用中頻淬火的熱處理方式。三叉節(jié)花鍵齒根圓弧最小半徑為0.3mm，應(yīng)避免尖角和應(yīng)力增大。三叉節(jié)軸頸部位退刀槽的圓弧應(yīng)不超過R0.8，以防止應(yīng)力集中。軸頸根部的退刀槽是有必要的，否則軸頸根部的圓弧會與滾針發(fā)生干涉，轉(zhuǎn)動時滾針會被卡住。軸頸根部退刀槽的機(jī)加工半徑小于0.8mm。但如果半徑太小，刀具磨損會加快，導(dǎo)致成本增加。為保證強度，以確保進(jìn)行適度的熱處理并將變形降到最低，三柱槽殼球道壁厚至少為5mm。厚度稍小的球道可以鍛造而成，但對感應(yīng)淬火就會有困難，完全淬透會引起應(yīng)力裂紋；硬度太低會導(dǎo)致剝落和凹陷。三柱槽殼球道表面硬度必須為5862HRC，因為它們是球環(huán)支撐面的一部分。如果表面硬度小，球道會凹陷，球環(huán)雖然能滑過，但是會產(chǎn)生振動。大部分殼體的表面硬度區(qū)平均深度為0.75mm，以避免表面/心部過渡區(qū)域從表下層斷裂。三柱槽殼的球道長度應(yīng)基于整車的要求和裝配公差來設(shè)計。主機(jī)廠應(yīng)當(dāng)提供整車伸縮運動的數(shù)據(jù)以及驅(qū)動軸總成與整車的裝配公差（典型的裝配公差為5mm，驅(qū)動軸總成的裝配公差為3mm）。主要零件的加工1.三柱槽殼通常三柱槽殼毛坯經(jīng)過溫鍛和冷擠而成；球道經(jīng)過冷擠而不需要機(jī)加工，球道的最終直徑將取決于熱處理的變形；桿部和防塵罩槽處機(jī)加工；桿部軋花鍵或拉花鍵；桿部和球道部位感應(yīng)淬火；密封檔和軸承檔磨加工或硬