《汽車驅(qū)動軸總成》

1QC/TXXXXX—XXXX汽車驅(qū)動軸總成本文件規(guī)定了汽車驅(qū)動軸總成的術語和定義、符號、技術要求和試驗方法。本文件適用于汽車用驅(qū)動軸總成。2規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1驅(qū)動軸總成driveshaftassembly安裝于差速器或末端減速齒輪與輪轂之間，用于傳遞扭矩和轉(zhuǎn)速的萬向節(jié)、中間軸及其他零件的組合。3.2萬向節(jié)universaljoint在兩軸夾角不變或改變時，能將扭矩和轉(zhuǎn)速從一端傳遞到另一端的關節(jié)機械裝置。3.3固定節(jié)fixingjoint只能改變工作角度的萬向節(jié)。3.4移動節(jié)plungingjoint既能改變工作角度，又能進行軸向滑移運動的萬向節(jié)。3.5中間軸interconnectingshaft聯(lián)接差速器或末端減速齒輪側(cè)萬向節(jié)與輪轂側(cè)萬向節(jié)的軸。3.6密封罩boot固定在萬向節(jié)外殼和中間軸上用于儲存潤滑脂，防止?jié)櫥┏龌蛲馕锴秩氲拿芊饬慵?.7移距displacement移動節(jié)伸縮滑移的行程。3.8擺角bendingangle萬向節(jié)輸入端軸線與輸出端軸線夾角的補角。2QC/TXXXXX—XXXX3.9最大擺角maximumbendingangle萬向節(jié)在幾何空間上允許的極限擺動角度。3.10額定扭矩ratedtorque驅(qū)動軸總成的標稱扭矩（名義扭矩）。3.11約翰遜彈性極限JAEL:Johnson’sapparentelasticlimit在保持彈性變形時，驅(qū)動軸總成能夠承受的最大扭矩。3.12破壞扭矩damagetorque在規(guī)定擺角下，驅(qū)動軸總成斷裂時所承受的最大扭矩。3.13似靜扭強度quasi-statictorsionstrength在低速、大擺角狀態(tài)下，驅(qū)動軸總成的承載能力。3.14擺動力矩bendingtorque在規(guī)定的條件下擺動萬向節(jié)所需的力矩。3.15旋轉(zhuǎn)扭矩rotationaltorque在規(guī)定的條件下，使驅(qū)動軸總成平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)所需的扭矩。3.16圓周間隙rotationalbacklash在一定扭矩作用下，驅(qū)動軸總成的固定節(jié)和移動節(jié)與中間軸之間圓周方向的最大角位移之和。3.17軸向間隙axialclearance在一定軸向力作用下，中間軸與固定節(jié)外殼之間的最大軸向位移量。3.18滑移阻力plungingresistance移動節(jié)伸縮滑移時的內(nèi)部阻力。3.18.1靜態(tài)滑移阻力staticplungingresistance不施加扭矩和轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，移動節(jié)的滑移阻力。3.18.2軸向派生力generatedaxialforce在一定的扭矩和轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，移動節(jié)在不同擺角及相位下的滑移阻力。3.18.3高頻滑移阻力highfrequencyplungingresistance在一定的扭矩和高頻滑移狀態(tài)下，移動節(jié)在不同擺角及相位下的滑移阻力。3.19傳動效率driveefficiency驅(qū)動軸總成輸出扭矩與輸入扭矩的比值。3QC/TXXXXX—XXXX4符號下列符號適用于本文件。K：扭轉(zhuǎn)剛度，單位為牛頓米每度(Nm/。)；Td：破壞扭矩，單位為牛頓米(Nm)；TIi：第i個工況點的輸入扭矩，單位為牛頓米(Nm)；Toi：第i個工況點的輸出扭矩，單位為牛頓米(Nm)；TT：額定扭矩，單位為牛頓米(Nm)；TT1：35%額定扭矩，單位為牛頓米(Nm)；TT2：10%額定扭矩，單位為牛頓米(Nm)；Ts：耐久壽命試驗基準扭矩，單位為牛頓米(Nm)；Tu：軸向派生力試驗基準扭矩，單位為牛頓米(Nm)；Ty：約翰遜彈性極限，單位為牛頓米(Nm)；ηi：第i個工況點的傳動效率；θ1：35%額定扭矩時的扭轉(zhuǎn)角度，單位為度(°)；θ2：10%額定扭矩時的扭轉(zhuǎn)角度,單位為度(°)。5技術要求5.1固定節(jié)擺角固定節(jié)擺角應符合產(chǎn)品技術要求。5.2移動節(jié)移距和擺角移動節(jié)移距和擺角應符合產(chǎn)品技術要求。5.3圓周間隙驅(qū)動軸總成圓周間隙不應大于60′。5.4軸向間隙固定節(jié)軸向間隙不應大于0.6mm。5.5擺動力矩帶密封罩的固定節(jié)擺動力矩不應大于20Nm；不帶密封罩的固定節(jié)擺動力矩不應大于8Nm。5.6旋轉(zhuǎn)扭矩帶密封罩的固定節(jié)旋轉(zhuǎn)扭矩不應大于10Nm；不帶密封罩的固定節(jié)旋轉(zhuǎn)扭矩不應大于5Nm。5.7靜態(tài)滑移阻力靜態(tài)滑移阻力應符合產(chǎn)品技術要求。5.8軸向派生力軸向派生力應符合產(chǎn)品技術要求。4QC/TXXXXX—XXXX5.9高頻滑移阻力高頻滑移阻力應符合產(chǎn)品技術要求。5.10傳動效率驅(qū)動軸總成的傳動效率不應小于98%。5.11靜扭強度驅(qū)動軸總成的約翰遜彈性極限不應小于額定扭矩，破壞扭矩不應小于額定扭矩的1.35倍。5.12扭轉(zhuǎn)剛度扭轉(zhuǎn)剛度應符合產(chǎn)品技術要求。5.13似靜扭強度似靜扭強度應符合產(chǎn)品技術要求。5.14扭轉(zhuǎn)疲勞強度扭轉(zhuǎn)疲勞強度應符合產(chǎn)品技術要求。5.15耐久壽命耐久壽命等級不應小于3級或應符合產(chǎn)品技術要求。5.16密封罩回轉(zhuǎn)膨脹量密封罩回轉(zhuǎn)膨脹量不應大于7mm。5.17密封罩密封性密封罩內(nèi)氣壓無持續(xù)下降趨勢，且密封罩及連接處目測無氣泡冒出。6試驗方法6.1固定節(jié)擺角6.1.1試驗設備6.1.1.1試驗設備應能使試件擺動和旋轉(zhuǎn)。6.1.1.2試驗設備應能實時測量并記錄擺動力矩和擺角。6.1.2試驗方法6.1.2.1按圖1所示將驅(qū)動軸總成（以下簡稱試件）安裝至試驗設備，萬向節(jié)起始擺角為0°,試件在初始狀態(tài)下不應產(chǎn)生附加力。6.1.2.2啟動試驗設備，按實際汽車前進方向以（30～120）r/min之間的某一固定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)試件，并使固定節(jié)從0°開始擺動，直至固定節(jié)與中間軸發(fā)生干涉，此時的擺角即為固定節(jié)擺角。5QC/TXXXXX—XXXX圖1固定節(jié)擺角試驗示意圖6.2移動節(jié)移距和擺角6.2.1試驗設備6.2.1.1試驗設備應能使試件擺動、旋轉(zhuǎn)和軸向移動。6.2.1.2試驗設備應能實時測量并記錄移距和擺角。6.2.2試驗方法6.2.2.1按圖2所示將試件安裝至試驗設備，萬向節(jié)起始擺角為0°,移動節(jié)應處于理論中心位置或按設計要求，試件在初始狀態(tài)下不應產(chǎn)生附加力。圖2移動節(jié)移距和擺角試驗示意圖6.2.2.2啟動試驗設備，按實際汽車前進方向以（30～120）r/min之間的某一固定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)試件，將移動節(jié)移動到底部止點位置，從移動節(jié)底部止點開始拉伸移動節(jié)，在各個移距控制點緩慢擺動移動節(jié)，直至移動節(jié)與中間軸發(fā)生干涉或移動節(jié)內(nèi)部零件發(fā)生干涉或到達移動節(jié)口部止點，記錄此時移動節(jié)的移距及對應的擺角；也可以從移動節(jié)底部止點開始擺動移動節(jié)，在各個擺角控制點緩慢拉伸移動節(jié)，直至6QC/TXXXXX—XXXX移動節(jié)與中間軸發(fā)生干涉或移動節(jié)內(nèi)部零件發(fā)生干涉或到達移動節(jié)口部止點，記錄此時移動節(jié)的擺角及對應的移距。6.2.2.3根據(jù)測量結(jié)果繪制如圖3所示的移距擺角圖，圖中的A、B、C、D為示例移動節(jié)的移距擺角控制點，A為移動節(jié)底部止點控制點，B、C為移動節(jié)內(nèi)部擺角突變控制點,D為移動節(jié)口部止點控制點，可根據(jù)產(chǎn)品圖樣的要求增加其他控制點。擺角(°)BCA0D移距(mm)圖3移距擺角圖6.3圓周間隙6.3.1試驗設備6.3.1.1試驗設備應能使試件旋轉(zhuǎn)，并平穩(wěn)加載扭矩。6.3.1.2試驗設備應能測量并記錄扭矩和各參考點的旋轉(zhuǎn)角度，并能繪制扭矩和角度關系曲線。6.3.2試驗方法6.3.2.1按圖4所示將試件安裝至試驗設備，移動節(jié)及固定節(jié)擺角均為0°,移動節(jié)應處于理論中心位置或按設計要求，試件在初始狀態(tài)下不應產(chǎn)生附加力。圖4圓周間隙試驗示意圖6.3.2.2對試件施加扭矩，從0Nm開始正向加載至規(guī)定扭矩（推薦值為100Nm然后卸載至0Nm，再反向加載至規(guī)定扭矩（推薦值為100Nm），最后卸載至0Nm。加載裝置角度變化速率不應超過60(°)/min。實時記錄扭矩和圖4中各測量點的角度。7QC/TXXXXX—XXXX6.3.2.3繪制扭矩和測點a與測點d之間角度差的關系曲線，參見圖5。圖中A、B、C、D為加卸載曲線直線段延長線與橫坐標的交點。圖5中A、C點角度差和B、D點角度差之較大值即為驅(qū)動軸總成圓周間隙的測量值。扭矩(Nm)DC角度差(′)OB角度差(′)圖5圓周間隙試驗曲線示意圖6.3.2.4繪制扭矩和測點a與測點b之間角度差、扭矩和測點c與測點d之間角度差的關系曲線，可分別得出移動節(jié)的圓周間隙測量值和固定節(jié)的圓周間隙測量值。此時，移動節(jié)的圓周間隙測量值與固定節(jié)的圓周間隙測量值之和即為驅(qū)動軸總成的圓周間隙測量值。6.4軸向間隙6.4.1試驗設備6.4.1.1試驗設備應能對試件施加軸向力。6.4.1.2試驗設備應能實時測量并記錄軸向力和軸向位移。6.4.2試驗方法6.4.2.1按圖6所示將試件安裝至試驗設備，萬向節(jié)擺角為0°。圖6軸向間隙試驗示意圖8QC/TXXXXX—XXXX6.4.2.2對試件固定節(jié)正向施加軸向載荷至100N或按設計要求，然后反向加載至100N或按設計要求，測量中間軸與固定節(jié)外殼的相對軸向位移。6.5擺動力矩6.5.1試驗設備6.5.1.1試驗設備應能使試件動態(tài)擺動，并平穩(wěn)加載力矩。6.5.1.2試驗設備應能實時測量并記錄擺角及擺動力矩。6.5.2試驗方法6.5.2.1按圖7所示將試件安裝至試驗設備，試件在初始狀態(tài)下不應產(chǎn)生附加力。圖7擺動力矩試驗示意圖6.5.2.2啟動試驗設備，按0Nm或按設計要求對試件施加力矩。6.5.2.3以（1～2）(°)/s之間的某一固定速度將試件固定節(jié)從正向最大擺角擺動到反向最大擺角，記錄擺動所需的最大力矩。6.6旋轉(zhuǎn)扭矩6.6.1試驗設備6.6.1.1試驗設備應能使試件擺動、轉(zhuǎn)動。6.6.1.2試件驅(qū)動端和支撐端應為低摩擦支撐裝置，試驗設備應能實時測量并記錄扭矩。6.6.2試驗方法6.6.2.1按圖8所示將試件安裝至試驗設備，固定節(jié)擺角調(diào)整到最大擺角或按設計要求，試件在初始狀態(tài)下不應產(chǎn)生附加力。912345QC/TXXXXX—XXXX6圖8旋轉(zhuǎn)扭矩試驗示意圖6.6.2.2啟動設備，分別按正、反兩個方向以（0.5～15）r/min之間的某一固定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)試件，記錄維持試件平穩(wěn)轉(zhuǎn)動時的扭矩，取試驗數(shù)據(jù)的最大值即為初始旋轉(zhuǎn)扭矩。6.6.2.3將固定節(jié)擺角調(diào)整至0°,重復6.6.2.2，記錄此時的扭矩即為支撐裝置扭矩損失。初始旋轉(zhuǎn)扭矩與扭矩損失的差值即為驅(qū)動軸總成的旋轉(zhuǎn)扭矩；也可以忽略扭矩損失，直接將初始旋轉(zhuǎn)扭矩作為驅(qū)動軸總成的旋轉(zhuǎn)扭矩。6.7靜態(tài)滑移阻力6.7.1試驗設備6.7.1.1試驗設備應能使移動節(jié)和中間軸之間產(chǎn)生相對軸向位移。6.7.1.2試驗設備應能實時測量并記錄軸向力和軸向位移。6.7.2試驗方法6.7.2.1按圖9所示將試件安裝至試驗設備，移動節(jié)應處于理論中心位置或按設計要求，試件在初始狀態(tài)下不應產(chǎn)生附加力。6.7.2.2啟動試驗設備，將移動節(jié)以（0.2～8）mm/s之間的某一固定移動速度，在移動節(jié)的最大拉伸位置與最小壓縮位置之間平穩(wěn)移動或按設計要求。測量并記錄軸向力和軸向位移。QC/TXXXXX—XXXX圖9靜態(tài)滑移阻力試驗示意圖6.8軸向派生力6.8.1試驗設備6.8.1.1試驗設備應能使試件動態(tài)擺動和旋轉(zhuǎn)，并平穩(wěn)加載扭矩。6.8.1.2試驗設備應能設置自動程序，按規(guī)定的試驗條件自動運行。6.8.1.3試驗設備應能實時測量并記錄軸向力和萬向節(jié)的表面溫度。6.8.2試驗方法6.8.2.1按圖10所示將試件安裝至試驗設備，移動節(jié)應處于理論中心位置或按設計要求，試件在初始狀態(tài)下不應產(chǎn)生附加力。圖10軸向派生力試驗示意圖QC/TXXXXX—XXXX6.8.2.2啟動試驗設備，按下列試驗順序進行試驗：a）按表1中的試驗條件進行勻脂；b）按表3中的試驗條件進行試驗，測試每個擺角下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時的軸向力，計算軸向力階次分量均方根值的平均值，此時得到的是新狀態(tài)下移動節(jié)的軸向派生力；c）按表2中的條件進行磨合；d）按表3中的試驗條件進行試驗，測試每個擺角下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時的軸向力，計算軸向力階次分量均方根值的平均值，此時得到的是磨合狀態(tài)下移動節(jié)的軸向派生力。表1潤滑脂均布試驗條件s°℃表2磨合試驗條件h°℃10.5Tu求2Tu表3軸向派生力試驗條件℃Tu6.9高頻滑移阻力6.9.1試驗設備6.9.1.1試驗設備應能使試件動態(tài)擺動和旋轉(zhuǎn)，并平穩(wěn)加載扭矩。6.9.1.2試驗設備應能設置自動程序，按規(guī)定的試驗條件自動運行。6.9.1.3試驗設備應配備振動器，使移動節(jié)能在軸向上以設定頻率和幅值振動。6.9.1.4試驗設備應能實時測量并記錄軸向力。QC/TXXXXX—XXXX6.9.2試驗方法6.9.2.1按圖11所示將試件安裝至試驗設備，移動節(jié)應處于理論中心位置或按設計要求，試件在初始狀態(tài)下不應產(chǎn)生附加力。圖11高頻滑移阻力試驗示意圖6.9.2.2啟動試驗設備，按下列試驗順序進行試驗：a）按表1中的試驗條件進行勻脂；b）按表4中的試驗條件進行試驗，在每個擺角下測試軸向力，軸向力曲線的最大值即為高頻滑移阻力，此時得到的是新狀態(tài)下移動節(jié)的高頻滑移阻力；c）按表2中的條件進行磨合；d）按表4中的試驗條件進行試驗，在每個擺角下測試軸向力，軸向力曲線的最大值即為高頻滑移阻力，此時得到的是磨合狀態(tài)下移動節(jié)的高頻滑移阻力。表4高頻滑移阻力試驗條件℃1— 2130QC/TXXXXX—XXXX幅值(幅值(mm)0.10時間(s)-0.140s120s圖12軸向振動幅值變化示意圖6.10傳動效率6.10.1試驗設備6.10.1.1試驗設備應能使試件動態(tài)擺動和旋轉(zhuǎn)，并加載扭矩。6.10.1.2試驗設備應能設置自動程序，按規(guī)定的試驗條件自動運行。6.10.1.3試驗設備應能實時測量并記錄扭矩、轉(zhuǎn)速和萬向節(jié)表面溫度。6.10.2試驗方法6.10.2.1按圖13所示將試件安裝至試驗設備，移動節(jié)應處于理論中心位置或按設計要求，試件在初始狀態(tài)下不應產(chǎn)生附加力。圖13傳動效率試驗示意圖6.10.2.2啟動試驗設備，按下列試驗順序進行試驗：a）按表1中的試驗條件進行勻脂；b）按表5中的試驗條件進行磨合；QC/TXXXXX—XXXXc）按表6中的試驗條件進行試驗，在每個擺角下測試輸入扭矩及輸出扭矩（即扭矩傳感器1和扭矩傳感器2的數(shù)值），計算傳動效率。注：勻脂、磨合及試驗過程中通過移動節(jié)外殼平移的方式調(diào)整移動節(jié)和固定節(jié)的擺角。表5磨合試驗條件h°℃1121表6傳動效率試驗條件℃126.10.2.3按公式(1)計算單工況點的傳動效率，計算各個單工況點的傳動效率的算術平均值作為驅(qū)動軸總成的傳動效率。ηi=Toi/TIi×100%……(1)6.11靜扭強度6.11.1試驗設備6.11.1.1試驗設備應能使試件擺動，并加載扭矩。6.11.1.2試驗設備應能實時記錄扭矩和轉(zhuǎn)角。6.11.2試驗方法6.11.2.1按圖14所示將試件安裝至試驗設備，萬向節(jié)擺角為0°或按設計要求，移動節(jié)應處于理論中心位置或按設計要求，試件在初始狀態(tài)下不應產(chǎn)生附加力。QC/TXXXXX—XXXX圖14靜扭強度試驗示意圖6.11.2.2啟動設備，按實際汽車前進方向以（30～200）(°)/min范圍內(nèi)的某一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)試件，推薦轉(zhuǎn)速為180(°)/min，使試件加載直至斷裂，記錄扭矩與轉(zhuǎn)角的關系曲線。6.11.2.3根據(jù)所記錄的試驗曲線，按下列方法確定約翰遜彈性極限和破壞扭矩，參見圖15。在50Nm到10%驅(qū)動軸總成額定扭矩區(qū)間取O點，在35%驅(qū)動軸總成額定扭矩到50%破壞扭矩區(qū)間取N點，對O點和N點之間測得的數(shù)據(jù)進行線性回歸，初始變形率等于MN/OM，斜線OQ的變形率比初始變形率大50%，即距離NQ=0.5MN。直線O1Q1平行于直線OQ，并相切于扭矩和轉(zhuǎn)角關系曲線，切點位置對應的扭矩即為約翰遜彈性極限Ty。扭矩和轉(zhuǎn)角關系曲線上最高點處的扭矩即為破壞扭矩Td。扭矩(Nm)TTMOOQNQ轉(zhuǎn)角(°)圖15扭矩和轉(zhuǎn)角關系曲線6.12扭轉(zhuǎn)剛度6.12.1試驗設備6.12.1.1試驗設備應能使試件擺動，并加載扭矩。6.12.1.2試驗設備應能實時記錄扭矩和轉(zhuǎn)角。6.12.2試驗方法6.12.2.1按6.11.2.1安裝試件。QC/TXXXXX—XXXX6.12.2.2啟動設備，按實際汽車前進方向旋轉(zhuǎn)試件，轉(zhuǎn)速?。?0～200）(°)/min范圍內(nèi)的某一固定值，推薦值為180(°)/min，使試件加載至40%額定扭矩以上。6.12.2.3按公式(2)計算扭轉(zhuǎn)剛。=(T1?T2)/(θ1?θ2)……(2)6.13似靜扭強度6.13.1試驗設備6.13.1.1試驗設備應能使試件擺動和旋轉(zhuǎn)，并加載扭矩。6.13.1.2試驗設備應能實時測量并記錄扭矩。6.13.2試驗方法6.13.2.1按圖16將試件安裝至試驗設備，移動節(jié)應處于理論中心位置或按設計要求，固定節(jié)擺角為最大擺角減2°或按設計要求，移動節(jié)擺角為15°或按設計要求，試件在初始狀態(tài)下不應產(chǎn)生附加力。圖16似靜扭強度試驗示意圖6.13.2.2啟動設備，按實際汽車前進方向以（2.5～60）r/min范圍內(nèi)的某一固定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)試件，推薦轉(zhuǎn)速為30r/min，通過加載裝置以每轉(zhuǎn)增大30Nm的加載方式連續(xù)地加載至斷裂，記錄破壞扭矩。6.14扭轉(zhuǎn)疲勞強度6.14.1試驗設備6.14.1.1試驗設備應能使試件擺動，并可施加周期循環(huán)載荷。6.14.1.2試驗設備應能實時測量并記錄循環(huán)載荷的扭矩、頻率、完成的循環(huán)數(shù)和萬向節(jié)的表面溫度。6.14.2試驗方法6.14.2.1按圖17所示將試件安裝至試驗設備，萬向節(jié)擺角為0°或按設計要求，移動節(jié)應處于理論中心位置或按設計要求，試件在初始狀態(tài)下不應產(chǎn)生附加力。QC/TXXXXX—XXXX圖17扭轉(zhuǎn)疲勞強度試驗示意圖6.14.2.2按設計要求加載循環(huán)載荷，循環(huán)載荷正值為按實際汽車前進方向。通過調(diào)整循環(huán)載荷的頻率或風冷強度控制試件表面溫度，不應超過60℃。6.14.2.3達到規(guī)定循環(huán)次數(shù)或試件出現(xiàn)失效時停止試驗。6.15耐久壽命6.15.1試驗設備6.15.1.1試驗設備推薦帶有可編程功能，能自動調(diào)整扭矩、擺角和轉(zhuǎn)速。6.15.1.2試驗設備應能實時測量并記錄扭矩、轉(zhuǎn)速、擺角和萬向節(jié)的表面溫度。6.15.2試驗方法6.15.2.1按圖18所示將試件安裝至試驗設備，移動節(jié)應處于理論中心位置或按設計要求，試件在初始狀態(tài)下不應產(chǎn)生附加力。圖18耐久壽命試驗示意圖QC/TXXXXX—XXXX6.15.2.2按表7或按設計要求確定耐久壽命試驗基準扭矩，特定萬向節(jié)可以在表7基礎上外推或內(nèi)插值。6.15.2.3在正式試驗之前，按表8中扭矩的1/2或按設計要求編制試驗程序進行磨合，磨合時間為24h或直到萬向節(jié)表面溫度