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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