王春輝　王靈龍　劉偉

摘 要：傳動(dòng)軸是將發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力傳動(dòng)給驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)系中的重要組成部件。其強(qiáng)度直接影響整個(gè)汽車的安全；而商用車對(duì)傳動(dòng)軸的要求更高。文章針對(duì)商用車半軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)和扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)研究開(kāi)發(fā)試驗(yàn)裝置。

關(guān)鍵詞：扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度；試驗(yàn)裝置；傳動(dòng)軸

引言

傳動(dòng)軸是汽車傳動(dòng)系中的重要組成部分，成為不可缺少的角色。如果傳動(dòng)軸出現(xiàn)問(wèn)題，直接影響就是會(huì)使汽車失去動(dòng)力導(dǎo)致停車。這種情況對(duì)于行駛中的汽車來(lái)說(shuō)是非常危險(xiǎn)的，所以說(shuō)軸的強(qiáng)度在安全中是至關(guān)重要的。就當(dāng)前試驗(yàn)室情況來(lái)說(shuō)采用的是小型扭轉(zhuǎn)作動(dòng)缸40000N/m，大的也就是16000KN/m，對(duì)于商用車傳動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)來(lái)說(shuō)16000N/m的扭轉(zhuǎn)作動(dòng)器只能滿足扭轉(zhuǎn)疲勞的試驗(yàn)要求，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度則不滿足。文章介紹了扭轉(zhuǎn)剛度通過(guò)試驗(yàn)轉(zhuǎn)換裝置用直線作動(dòng)器來(lái)完成。

1 轉(zhuǎn)換裝置組成部分

裝置由底座、軸承、軸、力臂、法蘭和尾座組成，樣品安裝在法蘭和尾座之間形成一個(gè)剛性回路。力臂和直線作動(dòng)器通過(guò)球角連接，如圖1所示。

1.1 底座

起到支撐和固定的作用。下方與地面連接，上方固定軸承。固定軸承的地方要根據(jù)軸承的寬度和直徑設(shè)計(jì)出凹槽，確定軸承不會(huì)左右移動(dòng)。

1.2 軸承

安裝在軸的兩端與底座的兩個(gè)凹槽連接。選用軸承時(shí)要注意選用滾柱式軸承。

1.3 軸

起到連接作用，將力臂、軸承、底座、法蘭形成一個(gè)整體。實(shí)現(xiàn)動(dòng)力轉(zhuǎn)換。

1.4 力臂

力臂的一端通過(guò)球角與線性作動(dòng)器連接，一端套在軸上通過(guò)鍵和鍵槽定位在底座支架的兩個(gè)凹槽中間。這樣通過(guò)上下擺動(dòng)力臂帶動(dòng)軸在軸承中轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。

1.5 法蘭

指套在軸的尾端，通過(guò)鍵和鍵槽定位，當(dāng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)法蘭跟隨一起轉(zhuǎn)動(dòng)。一端加工螺紋孔。通過(guò)螺栓連接樣品與法蘭。

1.6 尾座

連接軸的后端，固定不跟隨軸旋轉(zhuǎn)。因底座的高度已經(jīng)定了，對(duì)于加工精度和安裝公差不能保證一定的高度，所以底座要做成可調(diào)節(jié)形式的。前期準(zhǔn)備工作完成，包括樣品的安裝。最后調(diào)節(jié)尾座的高度，然后固定。

2 試驗(yàn)系統(tǒng)組成

試驗(yàn)系統(tǒng)主要包括加載裝置、轉(zhuǎn)換裝置和散熱系統(tǒng)等部分。

2.1 加載裝置

加載裝置用的是德國(guó)IST液壓伺服系統(tǒng)。該系統(tǒng)有響應(yīng)速度快、靈敏度高動(dòng)態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確地控制載荷的大小、移動(dòng)量的多少、改變加載速度和更換加載方式。液壓伺服線性作動(dòng)器是加載裝置的執(zhí)行元件，通過(guò)伺服閥將液壓油源的壓力轉(zhuǎn)換為作動(dòng)器的機(jī)械動(dòng)力。根據(jù)設(shè)定的波形對(duì)轉(zhuǎn)換裝置施加作用力。作動(dòng)器上的傳感器測(cè)量位移和力的大小并將信號(hào)作為反饋信號(hào)給控制器得到偏差信號(hào)，再通過(guò)偏差信號(hào)對(duì)液壓油源進(jìn)行補(bǔ)償，使系統(tǒng)向著減小偏差的方向變化，從而使系統(tǒng)的實(shí)際輸出量與設(shè)定值相符。作動(dòng)器可以用移控制和力控制兩種方式，力控制加載相對(duì)位移控制更容易達(dá)到希望值。如圖2所示。

2.2 轉(zhuǎn)換裝置

由上述所提到的底座、軸承、軸、力臂、法蘭等組成。力臂前端與作動(dòng)器連接。作動(dòng)器運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)力臂上下運(yùn)動(dòng)，隨后帶動(dòng)中間軸轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

2.3 散熱系統(tǒng)

采用風(fēng)冷方式，就是在試驗(yàn)系統(tǒng)的側(cè)面固定一個(gè)風(fēng)扇，加快樣品附近空氣流通達(dá)到散熱效果。

3 試驗(yàn)樣件安裝方式

3.1 直接連接

樣品前端連接法蘭5或通過(guò)加工一個(gè)轉(zhuǎn)接盤(pán)連接法蘭。樣品后端通過(guò)花鍵連接花鍵連接盤(pán)再與尾座連接。需要注意的是尾座是可調(diào)節(jié)的，在我們把樣品前面固定好之后，先連接尾座的連接板。尾座的支撐螺桿與連接板是放松狀態(tài)。此時(shí)的尾座連接板的高度就是樣品后方的高度。保證連接板高低不動(dòng)的情況下固定尾座的支撐螺桿，然后固定尾座地板與地面。

3.2 輔助連接

樣品前端連接法蘭5或通過(guò)加工一個(gè)轉(zhuǎn)接盤(pán)連接法蘭。樣品后端與交叉十字軸連接，然后十字軸再與尾座連接板連接。尾座的高低通過(guò)測(cè)量樣品水平面與地面的高度來(lái)確定

4 試驗(yàn)條件驗(yàn)證

系統(tǒng)組建完成。對(duì)于其的試驗(yàn)?zāi)芰σM(jìn)一步的驗(yàn)證。

假如：

扭矩為M；力為F；加載點(diǎn)到旋轉(zhuǎn)中心的距離為L(zhǎng)；M=FL；作動(dòng)器最大力值是63KN，如果L為0.5m，M等于31.5KN·M。

假如：作動(dòng)器動(dòng)作時(shí)與旋轉(zhuǎn)中心的夾角為β；半徑為R；作動(dòng)器的工作范圍為±125mm。L1和L2差值為125mm。Cosbα=（L12+L22-A2）/（2 L1 L2）。其中L1、L2為作動(dòng)器的總長(zhǎng)度A=2r*sina/2（如圖3所示）。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置把直線作動(dòng)器的動(dòng)力裝換成扭轉(zhuǎn)動(dòng)力。力臂長(zhǎng)0.5m，直線作動(dòng)器為63KN可以轉(zhuǎn)換最大扭矩31.5KN·M。對(duì)于半軸的靜剛度試驗(yàn)和扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)都可以滿足。試驗(yàn)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多種波形進(jìn)行試驗(yàn)，加載平穩(wěn)、精確，試驗(yàn)結(jié)果平穩(wěn)可靠，重復(fù)性好。裝置可以通過(guò)法蘭盤(pán)連接不同的半軸，實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用。

參考文獻(xiàn)

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