徐萬強,江 靈,嚴佳微（江蘇大學汽車與交通工程學院,江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

傳動軸過載保護裝置

徐萬強,江 靈,嚴佳微
（江蘇大學汽車與交通工程學院,江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

鑒于車輛過載時極易發(fā)生嚴重事故，威脅駕駛員及相關人員的生命、財產安全，提出對傳動軸過載保護裝置的優(yōu)化。根據理論計算，該裝置有效的起到了保護作用，降低事故發(fā)生率。

萬向傳動軸;過載保護;汽車傳動系

0 前言

汽車傳動系統(tǒng)是位于發(fā)動機和驅動車輪之間的動力傳動裝置，其基本功用是將發(fā)動機發(fā)出的動力傳給驅動車輪。當負載過大時，傳動軸系統(tǒng)會有一定的損壞，從而導致傳動系統(tǒng)部件磨損甚至斷裂等，以致釀成一系列的事故。通過本課題的研究，我們將探索在負載過大的時候傳動軸的自我保護功能，使汽車在負載超出其安全負載力的情況下限制傳動力矩的幅值，保障車輛自身以及相關行車人員的安全，從而對現(xiàn)有的汽車傳動系統(tǒng)實現(xiàn)保護。

1 國內外現(xiàn)有研究成果

目前，國內外關于汽車傳動軸過載保護裝置研究比較成熟，但是應用得比較少，沒有受到足夠的重視。根據文獻,比較前衛(wèi)的有“硅壓力傳感器的過載保護設計”、“ 一種通用可恢復式力矩摩擦過載保護裝置的設計”。例如專利201420566906提供了一種傳動軸過載保護裝置及相應的車輛傳動軸。其中的傳動軸過載保護裝置包括一次同軸設置的第一至第三構件，第一構件與傳動軸的法蘭盤固定聯(lián)接，帶有與傳動軸同軸設置并向遠離傳動軸方向延伸的安裝柄，第二構件、第三構件均套裝于安裝柄上，第二構件的軸向兩側分別經第一構件、第三構件所施加的軸向壓緊力而與第一構件、第三構件間周向摩擦轉動配合，安裝柄上設有第三構件的軸向壓緊限位件。本實用新型的過載保護裝置以限制傳動軸扭矩的傳遞,對傳動軸起過載保護作用。

2 傳動軸過載保護裝置

如圖所示，第一軸(直徑較小)通過梯形鍵把動力傳給第二軸(直徑較大)，第一軸的外周面與第二軸的內周面設置有相互連通的鍵槽（可以根據傳遞的力矩和材料的許用應力來調整 ），彈簧位于槽內，前后設有相應的凸臺加以定位；第一軸與第二軸通過卡環(huán)進行軸向定位。如果第一軸傳遞的力矩過大，則該過載保護裝置開始工作，此時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，垂直方向的分力會使鍵向下移動，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打滑，當鍵滑向下一鍵槽時，由于F2sina仍大于彈簧的彈力，所以鍵與鍵槽經短暫的接觸之后會立即分開，整個過程中接觸的時間極短，可以看作鍵一直在空腔內打滑，動力傳遞處于中斷狀態(tài)；當第一軸傳遞的力矩減小到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分開，動力傳遞過程又會正常進行。其中所用鍵為自行設計的這叫梯形鍵，該鍵在過載保護中起到了重要作用，其斜邊的傾斜度為1/10，則a為確定值。

設T為所要傳遞的力矩、彈簧的勁度系數為k、第一軸的直徑為d、梯形鍵的長寬高分別為l、b、h，鍵的個數為n，則

F1=2T/nd , F3=2nk*△x；

F2sina=F3 ,F2cosa=F1；

所以

T=kn^2d△x/tana

結論：所要傳遞力矩的大小與彈簧的勁度系數、彈簧的形變量、鍵的個數和第一軸的直徑有關。于是當鍵的個數和第一軸的直徑確定時，可以根據所選彈簧的形變量和彈簧的勁度系數來確定所要傳遞力矩的大小，再根據材料的許用應力判斷該設計是否符合要求。

3 結語

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

[1]陳家瑞.汽車構造第三版下冊[M].機械工業(yè)出版社,2013(06).

[2]關文達.汽車構造[M].清華大學出版社，200(01).

[3] 趙升噸,王軍,何予鵬,王驥,駱傳剛,賈展耀.一種通用可恢復式力矩摩擦過載保護裝置的設計[J].機械科學與技術,2003(06).

[4]王徐堅,硅壓力傳感器的過載保護設計[J].儀表技術與傳感器，2010(01).

[5]邱紹虎,蘇春.普通升降臺銑床萬向聯(lián)軸器過載保護裝置[J].金屬加工,2011(03).

[6]余志生.汽車理論[M].機械工業(yè)出版社,2009.