汽车传动轴

• 北京市汽车传动轴厂的李力、丰张诗、敏李洪 （1992-1993） • 1.用焊管深加工生产汽车传动轴管 • 2.用冷拔电焊钢管工艺生产汽车传动轴管 • 3.汽车传动轴管的带芯冷拔工艺
• 采用冷拔法则只需12道工序: • 管料→锤头→退火→矫直→酸洗→清洗 冲洗→磷化→皂化→拔制→切头切尾→ 检查→涂油。
2.强度计算
• （1）临界转速，就是当传动轴的工作转速接近于其弯曲固有振动 频率时，即出现共振现象，以致振幅急剧增加而引起传动轴折断 时的转速。传动轴的临界转速nk （r/min）为
nk 1.2 10
8
Dc2 d c2 L2 c
• （2）轴管的扭转切应力应满足 ：
16DcTs c c 4 4 ( Dc d c )
• 3、直径108x7mm高强度厚壁汽车传动轴 管的试制 （1995）
• （1）过去,国内只能生产壁厚5mm以下的汽车传动轴管,加之所采用 的材料强度偏低,不能满足斯太尔等重型载重汽车的需要。 • （2）为了提高重载汽车的国产化程度, 1991年12月，张家口市宁远 钢厂与济南汽车制造总厂协商,委托宝山钢铁总厂试制钢号B480QZR 热轧卷板,共同开发斯太尔重载汽车用108x7mm汽车传动轴用高强度 厚壁焊管。 • （3）108x7mm高强度厚壁管在国内首次试制成功,填补了我国重型 汽车传动轴管的空白,为重型汽车和其它行业所需的各种规格的高强 度厚壁管的生产开辟了道路,将为我厂和社会创造更好的效益。
• （4）传动轴管精密缩径上限分析 （2000）
• 为了提高传动轴临界转速,要求提高传动轴管两端口尺寸精度,若采用 传统的无芯棒缩径工艺已无法保证制造精度。本文提出一种有芯棒精 密缩径开式挤压工艺,并应用上限理论计算方法可准确预示挤压力,合 理设计出凹模及芯棒几何尺寸。经过上限理论分析及实验,得出最佳 模角A=12°,最佳轴管外径Rf=64.2 mm,挤压前对轴管进行磷化皂化 处理最为理想。
• 成型孔型设计可采用单半径圆周变形法孔型, • 也可采用双半径组合孔型。
（3）工艺流程
四、传动轴管的检查
• 传动轴管在检查台上要逐根按GB9947-88标准检查焊 缝质量、表面质量、尺寸精度和长度。 • （1）焊缝不能有裂缝、开口、裂纹、烧伤和搭焊。表面 不得有结疤、麻坑、压痕和划伤。不超过壁厚允许负偏差 的轻微缺陷可以存在。 • （2）几何尺寸的检查主要是壁厚、内毛刺高度、内径、 椭圆度和长度。用尖头螺旋千分尺测量壁厚和内毛刺高度 多用内径百分表测量内径。而用游标卡尺测量壁厚和内径 都是不准确的。
2、汽车传动轴管用15Ti冷轧带钢的研制 （1993）
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用15Ti冷轧带钢试制直径89x2.5mm汽车传动轴管,取代 23.5号钢。主要是在钢中加人钛,使其形成TiC,并利用TiC, 弥散强化作用,细化晶粒,以提高钢的强度： （1）屈服强度可提高45MPa,屈服扭矩可提高1260N· m。 从而可减薄管壁,提高轴管使用寿命； （2）由于15Ti钢的碳当量略低于23.5号钢,因此可采用高 频焊接汽车传动轴管,有利于改善焊接性能； （3）钛与硫的亲和力大于锰和硫的亲和力,生成钛的硫化 物,减少了MnS夹杂,并改变其形态,从而提高了成型性能。 试脸证明了15Ti钢综合性能合格率为100%，而23.5 号钢为95%左右。锭到材成材率为65.7%, 而23.5号钢为 62.1%。这两项指标均优于23.5号钢。
汽车传动轴之轴管
一、传动轴管简介
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1、传动轴组成
传动轴总成装在变速器和后桥之间，将变速器传来的扭 矩与旋转运动传递给后桥的主减速器。传动轴是由轴管、 伸缩套（伸缩花键)和万向节组成,分段式须加中间支承。 • 在转向驱动桥、断开式驱动桥或微型汽车的万向传动装置 中，通常将传动轴制成实心轴 • 为了得到较高的强度和刚度，传动轴多做成空心的（轴管 用来连接万向节和滑动花键）。 一般用厚度为1.5—3mm 的薄钢板卷焊而成。超重型货车则直接采用无缝钢管。
五、技术发展历程
• 1、汽车传动轴管的带芯冷拔工艺（1993）
针对五十铃N系列汽车直径68.9mmx2.3mm传动轴管，当时国内 尚无厂家生产,而制造传动轴管的传统工艺方法都是采用带钢辊式成 形后高频焊接（24道工序）而成,而厚度为2.3mm的带钢未被列入有 关国家标准，首次提出了采用带芯冷拔的工艺方法生产五十铃车传动 轴管。
• 首先,确立了复合材料的树脂体系配方和固化制度。选用 E-56环氧树脂、甲基六氢苯酐作为固化剂、聚乙二醇缩水 甘油醚作为增韧剂、DMP-30作为促进剂,系统研究了碳纤 维湿法缠绕工艺用中温环氧树脂固化体系。 • 然后,采用经典层合板理论以及有限元方法,对复合材料传 动轴进行铺层设计,研究不同铺层角度、铺层厚度以及铺 层顺序对于传动轴性能的影响 • 最后,以环氧树脂体系、T700碳纤维为原料,设计了6种不 同铺层,采用纤维缠绕工艺,制备了内径30mm、壁厚2mm, 长710mm的碳纤维传动轴,设计专门夹头并组装,进行扭矩 测试 • 扭转测试表明,5号铺层[90/15/-15/15/-15/-45/45/-45/45/90] 的碳纤维传动轴的扭矩最大,达到551Nm。扭转试验表明, 在铺层角度比例完全相同的情况下,不同铺层顺序影响着 碳纤维传动轴的扭矩。碳纤维传动轴扭断后,碳纤维分层 断裂,变成一束束的碳纤维,具有很高的安全性
三、轴管制造（首钢管厂）
• （1）原料选择
• 壁厚为4.0mm~5.0mm的轴管可选择082热轧带钢; • 壁厚在2.smm以下的轴管宜选择冷轧带钢 • 08Ti、10Ti、15Ti钢均属含钦的低合金钢。钢中加入Ti后,使晶粒细化, 提高了钢的屈服强度、抗拉强度和屈强比(约0.8)。
• （2）成型孔型设计
• （4）太钢汽车传动管用4400QZ热轧钢走销 全百度文库市场占有率达80%以上 • （5）提高传动轴管(直径89 mm)合格率 • （6）汽车传动轴、前后桥用精密焊管
六、传动轴生产新技术
• 车用复合材料传动轴研究 （2012）
• 用经典层合板理论和有限元方法,设计和制备了一种用于 动力传输的复合材料传动轴,以期代替传统的钢材车用传 动轴。 • 复合材料传动轴与钢轴相比，除重量轻外，结构也更简单， 轴长可以做得很长从而减少系统中传动轴数目，在水下环 境不易腐蚀，拥有很小的热膨胀系数，可以更好地吸收振 动和共振，运行更安静，在高速运转设备上具有特别的优 势。 • 玻纤增强树脂传动轴由于其非磁特性在扫雷军舰飞机上具 有特别的优势。 • 复合材料传动轴非常方便设计者根据需要通过不同的纤维 铺层数目、铺放角度和壁厚来获得需要的扭矩刚度和弯曲 刚度。
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二、轴管设计
• 1、要求 • ①强度要求：由于汽车传动轴的实际工况较为复杂,在工 作中既要承受随机变化的交变载荷,又要承受起动、制动 及因道路状况所引起的冲击载荷,故要求钢管必须具有较 好的强度和塑性。 • ②精度要求：传动轴是在高速旋转状态下传递扭矩的运动 部件,只有钢管的几何尺寸和形状达到一定的精度,才能使 传动轴的质量中心接近于回转中心,要求轴管质量分布均 匀。减少由于离心力引起的系统振动,保证车辆高速行驶 时的平稳。 • ③工艺性要求：为保证传动轴总成的质量,钢管必须保证 扩口、压扁、静扭等工艺性能试验的合格