浅谈总布置中传动轴上下跳动极限位置的校核

一、适用条件

1、纵置钢板弹簧悬架;

2、左右钢板弹簧对称或不对称度小于10%;

3、弹簧主片中部与后桥夹紧的部分与后桥一起在车轮上下跳动时作前后平移运动。

二、不同结构传动轴的布置形式校方法

传动轴的伸缩端在两万向节中间(图1)


浅谈总布置中传动轴上下跳动极限位置的校核

图1


弹簧主片中心点A的运动轨迹为一圆弧,其圆心O1的位置在纵向与板簧前卷耳中心相距le/4(le为卷耳中心到前U型螺栓中心的距离)。在高度上与板簧前卷耳中心相距e/2(e为卷耳半径),由于后桥随着板簧中部作平移运动,所以后万向节中心B与主片中心A的连线AB也作平移运动,因此AB线可以作为平行四边形的一条边,把AO1线看作平行四边形的另一条边。从O1点作直线平行AB线,从B点作直线平行于O1A,两条直线相交于O2点,这样就形成了一个平行四边形,O2点即是B点的回转中心。以O2点为圆心,O2B为半径画圆弧E1E2,此圆弧即为B点的运动轨迹。过B点作垂直于车架的直线,在线上分别取BF1等于钢板弹簧的动挠度fd,BF2等于钢板弹簧的静挠度fc以及F2F3等于反跳时的挠度10%fc。过F1、F2、F3点作平行于车架的直线与B点的运动轨迹相交于E1、E2、E3三点,这三点分别相当于后悬架处在压紧、自由和反跳三种工况下的万向节中心的位置,其中连线O3E1为传动轴上跳极限位置,O3E2、O3E3即为传动轴下极限位置。通过作图分析,∠E1O3E3为传动轴的最大摆角(此夹角一般不超过150)。以O3点为圆心,O3B为半径画弧,该圆弧是B点绕O3点运动的轨迹,从而得到后悬架在压紧、自由和反跳三种工况下传动轴长度的变化量分别为h1、h2、h3,同时可以在后悬架的压紧、自由、反跳、压平四种工况下得到传动轴的最长、最短的尺寸。

2、 传动轴的伸缩端在变速箱的输出轴内(图2)


浅谈总布置中传动轴上下跳动极限位置的校核

图2

根据方法1作法作出传动轴后万向节中心B点跳动图,分别作出后悬架处在压紧、自由和反跳三种工况下的万向节中心的位置E1、E2、E3,然后分别以E1、E2、E3为圆心,以O3B为半径画弧,分别与变速箱输出轴的轴线相交于一点,若相交点在前万向节的前端,传动轴是被压缩,反之,传动轴被拉长。如图3示,h1、h2、h3分别为后悬架处在压紧、自由和反跳三种工况下传动轴长度的变化量。传动轴跳动的最大摆角作法同方法1,传动轴最长、最短状态是后悬架在压紧、自由、反跳、压平四种工况其中的某一种状态。

3、 传动轴的伸缩端在后桥的输入轴内(图3)


浅谈总布置中传动轴上下跳动极限位置的校核

图3

在后桥输入轴轴线上取一点B,作B点跳动图,作法同方法1,分别作出后悬架处在压紧、自由和反跳三种工况下的万向节中心的位置E1、E2、E3,然后以O3为圆心,以O3O4为半径画弧,分别从E1、E2、E3点上引一平行于后桥输入轴轴线的线段,与以O3作的圆弧相交于E1′、E2′、E3′,E1 E1′、E2 E2′、E3 E3′、O4B进行比较,从而可以得到传动轴的最长、最短状态。传动轴跳动的最大摆角作法同方法1。

三、结束语

上述三种传动轴上下跳动极限位置校核方法,可以准确校核不同结构传动轴的布置形式的极限长度(最短、最长),通过设计验证,传动轴长度设计的经验数据为:防止最短状态下传动轴顶死,花键套内与花键轴端部的间隙不小于15~30mm,为了保证最长状态下传动轴的有效的传递扭矩,防止花键扭曲断裂,花键轴与花键套啮合量不小于60~90mm,若达不到以上要求,需重新设计花键轴与花键套的有效长度。


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