CN108825672A - 一种轻质耐磨万向节 - Google Patents
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Abstract
一种轻质耐磨万向节，包括万向节叉、突缘叉与万向节十字轴，所述的万向节十字轴上设置有万向节叉与突缘叉；其特征在于：所述的突缘叉包括叉耳、安装孔与连接毂，所述的连接毂两侧设置有两个叉耳，所述的叉耳上设置有同轴的安装孔；所述的万向节十字轴上设置有弹性挡圈与安装孔连接固定；所述的叉耳上设置有内凹面，所述的叉耳之间设置有加强筋A；所述的万向节叉上设置有传动轴，所述的传动轴上设置有轴管与花键套，所述的花键套外设置有防尘外壳；所述的连接毂上设置有加工部位。本发明通过参数化设计，优化结构，在减轻万向节重量的同时，维持车辆和部件的原有性能水平。减少原材料的耗用，降低车辆油耗和排放，达到节能环保的效果。
Description
技术领域
本发明涉及万向节领域，特别涉及一种轻质耐磨万向节。
背景技术
突缘叉是汽车上的重要部件，它是连接变速器和驱动桥的主要零件也是承受高速传动的零件。其结构和加工工艺直接影响零件的性能，进而影响整车动力传递的效果，其结构相对简单，但是加工工艺复杂，在选材中，了解其加工工艺，并在工艺设计中，合理安排加工工序，设计合理的夹具，对产品的最终质量具有十分重要的意义。但基于汽车产品轻量化的理念，整车重量和油耗成正比的关系。要使得车辆油耗和排放，达到节能环保的效果，就必须想办法在不影响汽车零件性能的情况下减少汽车零件的重量，因此非常有必要设计一种质量减轻，但性能不变甚至更加优秀的汽车万向节。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种轻质耐磨万向节，以解决现有技术中导致的上述缺陷。
本发明的目的是这样实现的：一种轻质耐磨万向节，包括万向节叉、突缘叉与万向节十字轴，所述的万向节十字轴上设置有万向节叉与突缘叉；其特征在于：所述的突缘叉包括叉耳、安装孔与连接毂，所述的连接毂两侧设置有两个叉耳，所述的叉耳上设置有同轴的安装孔；所述的万向节十字轴上设置有弹性挡圈与安装孔连接固定；所述的叉耳上设置有内凹面，所述的叉耳之间设置有加强筋A；所述的万向节叉上设置有传动轴，所述的传动轴上设置有轴管与花键套，所述的花键套外设置有防尘外壳；所述的连接毂上设置有加工部位。
作为优选的技术方案：所述的叉耳仅中心面去除材料形成内凹面，两侧保留设置有加强筋B；所述的内凹面斜度为10°，所述的内凹面为倒置的U形结构，所述的内凹面顶部与安装孔相切。
作为优选的技术方案：所述的加强筋B筋宽16mm，所述的叉耳的内部圆角设定为R30；所述的加工部位圆角设定为R2。
作为优选的技术方案：所述的突缘叉总成应力1227 Mpa，部件应力最高最低分别为加工部位1199Mpa、内部圆角457Mpa、内凹面192Mpa。加工部位可以保留作为后续优化模型的参考点，对内部圆角、内凹面两点进行优化。
作为优选的技术方案：所述的内凹面点应力富余，在此处去除材料，为了对其相邻的内部圆角不额外增加应力，需保留两侧边一定宽度作为加强筋，设定内凹面斜度18°，加强筋B筋宽12，建立优化部件；用优化部件替换原部件，其它条件不变，继续对模型进行计算分析，得出应力数据；总成应力1303Mpa，部件应力最高最低分别为1268Mpa、465Mpa、225Mpa。总成和更改点应力均上升，证明更改有效果，下一步确定具体数值。
作为优选的技术方案：对加强筋B筋宽参数化设计，设定范围10~18；内部圆角设定范围R25~30；加工部位设定范围R1~5，分析计算，得到应力曲线。
作为优选的技术方案：根据应力曲线，将加强筋B筋宽设定16，内部圆角设定R30；计算应力与最初模型比较，基本持平，证明内凹面仍可加深。根据锻造特性，设定内凹面斜度为10°模型应力略微上升；设定加工部位圆角R2，总成应力下降1/4，改进区域内凹面与部件其它区域应力上升27%。
本发明结合有限元结构理论，应用分析软件，模拟工况，对部件给定边界条件进行分析计算、通过参数化设计，优化结构，在减轻万向节重量的同时，还能维持或提升车辆和部件的原有性能水平。减少原材料的耗用，降低车辆油耗和排放，达到节能环保的效果。
附图说明
图1是本发明传动示意图；
图2是本发明的俯视图；
图3是本发明的结构图；
图4是本发明加强筋B的应力曲线；
图5是本发明内部圆角的应力曲线；
图6是本发明加工部位的应力曲线。
图中：1.万向节叉；2.突缘叉；3.万向节十字轴；4.叉耳；5.安装孔；6.连接毂；7.内凹面；8.加强筋A；9.传动轴；10.轴管；11.花键套；12.防尘外壳；13.加工部位；14.加强筋B；15.弹性挡圈；16.内部圆角。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限制：一种轻质耐磨万向节，包括万向节叉1、突缘叉2与万向节十字轴3，所述的万向节十字轴3上设置有万向节叉1与突缘叉2；其特征在于：所述的突缘叉2包括叉耳4、安装孔5与连接毂6，所述的连接毂6两侧设置有两个叉耳4，所述的叉耳4上设置有同轴的安装孔5；所述的万向节十字轴3上设置有弹性挡圈15与安装孔5连接固定；所述的叉耳4上设置有内凹面7，所述的叉耳4之间设置有加强筋A8；所述的万向节叉1上设置有传动轴9，所述的传动轴9上设置有轴管10与花键套11，所述的花键套11外设置有防尘外壳12；所述的连接毂6上设置有加工部位13。所述的叉耳4仅中心面去除材料形成内凹面7，两侧保留设置有加强筋B14。所述的内凹面7斜度为10°，所述的内凹面7为倒置的U形结构，所述的内凹面7顶部与安装孔5相切。所述的加强筋B14筋宽16mm，所述的叉耳4的内部圆角16设定为R30。所述的加工部位13圆角设定为R2。所述的突缘叉2总成应力1227 Mpa，部件应力最高最低分别为加工部位13 1199Mpa、内部圆角16 457Mpa、内凹面7 192Mpa。加工部位13可以保留作为后续优化模型的参考点，对内部圆角16、内凹面7两点进行优化。所述的内凹面7点应力富余，在此处去除材料，为了对其相邻的内部圆角16不额外增加应力，需保留两侧边一定宽度作为加强筋，设定内凹面7斜度18°，加强筋B14筋宽12，建立优化部件；用优化部件替换原部件，其它条件不变，继续对模型进行计算分析，得出应力数据；总成应力1303Mpa，部件应力最高最低分别为1268Mpa、465Mpa、225Mpa。总成和更改点应力均上升，证明更改有效果，下一步确定具体数值。对加强筋B14筋宽参数化设计，设定范围10~18；内部圆角16设定范围R25~30；加工部位13设定范围R1~5，分析计算，得到应力曲线。根据应力曲线，将加强筋B14筋宽设定16，内部圆角16设定R30；计算应力与最初模型比较，基本持平，证明内凹面仍可加深。根据锻造特性，设定内凹面（7）斜度为10°模型应力略微上升；设定加工部位13圆角R2，总成应力下降1/4，改进区域内凹面7与部件其它区域应力上升27%。
具体实施时：本发明基于汽车产品轻量化的理念，整车重量和油耗成正比的关系。结合有限元结构理论，应用分析软件，模拟工况，对部件给定边界条件进行分析计算、通过参数化设计，优化结构，目的是在减轻车辆和部件重量的同时，还能维持或提升车辆和部件的原有性能水平。减少原材料的耗用，减轻部件的重量，降低车辆油耗和排放，达到节能环保的效果。在现有零件的结构中，对部件分总成建模，模拟总成工况分析，给定边界条件进行分析计算，划分出该部件应力值最大和最小部位，应力最小值区域排除不可变动点。从模型的表面和内部应力分布情况，排除不可变动点，识别出可以改变的点。重点对内凹面、内部圆角与加工部位进行优化。内凹面应力富余，在此处去除材料。考虑去除材料后，对其相邻的内部圆角区域不额外增加应力，需保留两侧边一定宽度作为加强筋，仅中心部位增加一内凹。计算应力与最初模型比较，基本持平，证明内凹面仍可加深。根据锻造特性，设定内凹面斜度为10°，内凹斜面10°模型应力略微上升。模型最大应力体现在加工部位台阶过渡部位，加工部位增加圆角后，总成应力下降1/4，改进区域内凹面与部件其它区域应力上升27%，但相比较其它部位仍很低，证明改进安全可靠；部件重量降低0.21Kg，减重5%，部件造型趋于美观。
本发明的上述实施例，仅仅是清楚地说明本发明所做的举例，但不用来限制本发明的保护范围，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各项权利要求限定。
Claims (7)
1.一种轻质耐磨万向节，包括万向节叉（1）、突缘叉（2）与万向节十字轴（3），所述的万向节十字轴（3）上设置有万向节叉（1）与突缘叉（2）；其特征在于：所述的突缘叉（2）包括叉耳（4）、安装孔（5）与连接毂（6），所述的连接毂（6）两侧设置有两个叉耳（4），所述的叉耳（4）上设置有同轴的安装孔（5）；所述的万向节十字轴（3）上设置有弹性挡圈（15）与安装孔（5）连接固定；所述的叉耳（4）上设置有内凹面（7），所述的叉耳（4）之间设置有加强筋A（8）；所述的万向节叉（1）上设置有传动轴（9），所述的传动轴（9）上设置有轴管（10）与花键套（11），所述的花键套（11）外设置有防尘外壳（12）；所述的连接毂（6）上设置有加工部位（13）。
2.根据权利要求1所述的一种轻质耐磨万向节，其特征在于：所述的叉耳（4）仅中心面去除材料形成内凹面（7），两侧保留设置有加强筋B（14）；所述的内凹面（7）斜度为10°，所述的内凹面（7）为倒置的U形结构，所述的内凹面（7）顶部与安装孔（5）相切。
3.根据权利要求1所述的一种轻质耐磨万向节，其特征在于：所述的加强筋B（14）筋宽16mm，所述的叉耳（4）的内部圆角（16）设定为R30；所述的加工部位（13）圆角设定为R2。
4.根据权利要求1所述的一种轻质耐磨万向节，其特征在于：所述的突缘叉（2）总成应力1227 Mpa，部件应力最高最低分别为加工部位（13）1199Mpa、内部圆角（16）457Mpa、内凹面（7）192Mpa；加工部位（13）可以保留作为后续优化模型的参考点，对内部圆角（16）、内凹面（7）两点进行优化。
5.根据权利要求1所述的一种轻质耐磨万向节，其特征在于：所述的内凹面（7）点应力富余，在此处去除材料，为了对其相邻的内部圆角（16）不额外增加应力，需保留两侧边一定宽度作为加强筋，设定内凹面（7）斜度18°，加强筋B（14）筋宽12，建立优化部件；用优化部件替换原部件，其它条件不变，继续对模型进行计算分析，得出应力数据；总成应力1303Mpa，部件应力最高最低分别为1268Mpa、465Mpa、225Mpa；总成和更改点应力均上升，证明更改有效果，下一步确定具体数值。
6.根据权利要求1所述的一种轻质耐磨万向节，其特征在于：对加强筋B（14）筋宽参数化设计，设定范围10~18；内部圆角（16）设定范围R25~30；加工部位（13）设定范围R1~5，分析计算，得到应力曲线。
7.根据权利要求1所述的一种轻质耐磨万向节，其特征在于：根据应力曲线，将加强筋B（14）筋宽设定16，内部圆角（16）设定R30；计算应力与最初模型比较，基本持平，证明内凹面仍可加深；根据锻造特性，设定内凹面（7）斜度为10°模型应力略微上升；设定加工部位（13）圆角R2，总成应力下降1/4，改进区域内凹面（7）与部件其它区域应力上升27%。
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