傳動(dòng)軸過(guò)載保護(hù)裝置

徐萬(wàn)強(qiáng),江 靈,嚴(yán)佳微（江蘇大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院,江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

傳動(dòng)軸過(guò)載保護(hù)裝置

徐萬(wàn)強(qiáng),江 靈,嚴(yán)佳微
（江蘇大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院,江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

鑒于車輛過(guò)載時(shí)極易發(fā)生嚴(yán)重事故，威脅駕駛員及相關(guān)人員的生命、財(cái)產(chǎn)安全，提出對(duì)傳動(dòng)軸過(guò)載保護(hù)裝置的優(yōu)化。根據(jù)理論計(jì)算，該裝置有效的起到了保護(hù)作用，降低事故發(fā)生率。

萬(wàn)向傳動(dòng)軸;過(guò)載保護(hù);汽車傳動(dòng)系

0 前言

汽車傳動(dòng)系統(tǒng)是位于發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)車輪之間的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，其基本功用是將發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力傳給驅(qū)動(dòng)車輪。當(dāng)負(fù)載過(guò)大時(shí)，傳動(dòng)軸系統(tǒng)會(huì)有一定的損壞，從而導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)部件磨損甚至斷裂等，以致釀成一系列的事故。通過(guò)本課題的研究，我們將探索在負(fù)載過(guò)大的時(shí)候傳動(dòng)軸的自我保護(hù)功能，使汽車在負(fù)載超出其安全負(fù)載力的情況下限制傳動(dòng)力矩的幅值，保障車輛自身以及相關(guān)行車人員的安全，從而對(duì)現(xiàn)有的汽車傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有研究成果

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于汽車傳動(dòng)軸過(guò)載保護(hù)裝置研究比較成熟，但是應(yīng)用得比較少，沒(méi)有受到足夠的重視。根據(jù)文獻(xiàn),比較前衛(wèi)的有“硅壓力傳感器的過(guò)載保護(hù)設(shè)計(jì)”、“ 一種通用可恢復(fù)式力矩摩擦過(guò)載保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)”。例如專利201420566906提供了一種傳動(dòng)軸過(guò)載保護(hù)裝置及相應(yīng)的車輛傳動(dòng)軸。其中的傳動(dòng)軸過(guò)載保護(hù)裝置包括一次同軸設(shè)置的第一至第三構(gòu)件，第一構(gòu)件與傳動(dòng)軸的法蘭盤固定聯(lián)接，帶有與傳動(dòng)軸同軸設(shè)置并向遠(yuǎn)離傳動(dòng)軸方向延伸的安裝柄，第二構(gòu)件、第三構(gòu)件均套裝于安裝柄上，第二構(gòu)件的軸向兩側(cè)分別經(jīng)第一構(gòu)件、第三構(gòu)件所施加的軸向壓緊力而與第一構(gòu)件、第三構(gòu)件間周向摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)配合，安裝柄上設(shè)有第三構(gòu)件的軸向壓緊限位件。本實(shí)用新型的過(guò)載保護(hù)裝置以限制傳動(dòng)軸扭矩的傳遞,對(duì)傳動(dòng)軸起過(guò)載保護(hù)作用。

2 傳動(dòng)軸過(guò)載保護(hù)裝置

如圖所示，第一軸(直徑較小)通過(guò)梯形鍵把動(dòng)力傳給第二軸(直徑較大)，第一軸的外周面與第二軸的內(nèi)周面設(shè)置有相互連通的鍵槽（可以根據(jù)傳遞的力矩和材料的許用應(yīng)力來(lái)調(diào)整 ），彈簧位于槽內(nèi)，前后設(shè)有相應(yīng)的凸臺(tái)加以定位；第一軸與第二軸通過(guò)卡環(huán)進(jìn)行軸向定位。如果第一軸傳遞的力矩過(guò)大，則該過(guò)載保護(hù)裝置開(kāi)始工作，此時(shí)作用于鍵上的反作用力F2的沿垂直方向的分力F2sina大于彈簧的彈力，垂直方向的分力會(huì)使鍵向下移動(dòng)，直到鍵的斜邊與第二軸的鍵槽完全分離，鍵在第二軸的空腔內(nèi)打滑，當(dāng)鍵滑向下一鍵槽時(shí)，由于F2sina仍大于彈簧的彈力，所以鍵與鍵槽經(jīng)短暫的接觸之后會(huì)立即分開(kāi)，整個(gè)過(guò)程中接觸的時(shí)間極短，可以看作鍵一直在空腔內(nèi)打滑，動(dòng)力傳遞處于中斷狀態(tài)；當(dāng)?shù)谝惠S傳遞的力矩減小到F2sina小于彈簧的彈力，則鍵與鍵槽接觸之后，鍵在彈簧彈力的作用下與鍵槽就不會(huì)分開(kāi)，動(dòng)力傳遞過(guò)程又會(huì)正常進(jìn)行。其中所用鍵為自行設(shè)計(jì)的這叫梯形鍵，該鍵在過(guò)載保護(hù)中起到了重要作用，其斜邊的傾斜度為1/10，則a為確定值。

設(shè)T為所要傳遞的力矩、彈簧的勁度系數(shù)為k、第一軸的直徑為d、梯形鍵的長(zhǎng)寬高分別為l、b、h，鍵的個(gè)數(shù)為n，則

F1=2T/nd , F3=2nk*△x；

F2sina=F3 ,F2cosa=F1；

所以

T=kn^2d△x/tana

結(jié)論：所要傳遞力矩的大小與彈簧的勁度系數(shù)、彈簧的形變量、鍵的個(gè)數(shù)和第一軸的直徑有關(guān)。于是當(dāng)鍵的個(gè)數(shù)和第一軸的直徑確定時(shí)，可以根據(jù)所選彈簧的形變量和彈簧的勁度系數(shù)來(lái)確定所要傳遞力矩的大小，再根據(jù)材料的許用應(yīng)力判斷該設(shè)計(jì)是否符合要求。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)傳動(dòng)軸過(guò)載保護(hù)裝置的優(yōu)化，可以從動(dòng)力傳遞的過(guò)程中切斷動(dòng)力的傳輸，有效的降低車輛過(guò)載而發(fā)生事故的頻率，從而提高了車輛的安全性，同時(shí)保證了駕乘人員的安全和道路的使用壽命。

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