CN114776692B - 一种可脱落式传动轴及其设计方法 - Google Patents

一种可脱落式传动轴及其设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可脱落式传动轴及其设计方法，属于汽车技术领域，包括首尾相连并且同轴心设置的第一段传动轴、第二段传动轴和第三段传动轴；所述第一段传动轴包括第一段传动轴的第一部分和第一段传动轴的第二部分，其中所述第一段传动轴的第二部分为空心轴，所述第一段传动轴的第二部分的内径大于或等于所述第一段传动轴的第一部分的外径，所述第一段传动轴的第二部分靠近所述第一段传动轴的第一部分的一端收口形成过渡圆倒角并通过所述过渡圆倒角来与所述第一段传动轴的第一部分连接。该种可脱落式传动轴及其设计方法可实现传动轴的压溃力可控、变形方式可控。

Description

一种可脱落式传动轴及其设计方法
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其是涉及一种可脱落式传动轴及其设计方法。
背景技术
当前在售的商用车车型，大部分都是前置后驱动形式。前置后驱车型包含传动轴，有些轴距短的车型，一般采用两段式传动轴；而一些轴距较大的车型一般采用三段式传动轴。
商用车很大部分是M1车型，这些车型需要满足正碰法规，在正碰工况中，动力系统受到挤压会向车型后部运动，带动传动轴向后运动，由于这些传动轴在中间和车身有一些连接点。这样传动轴就会在碰撞中传递较大碰撞力，这些碰撞力会导致车身获得较大的加速度，增加乘员的伤害值。所以，需要控制传动轴在碰撞过程中的受力情况，降低车身加速度。
同时，由于有三段传动轴，在正面碰撞中，传动轴的变形模式和方向不容易控制，在碰撞中我们希望所有的变形都是可以控制的，不受控制的变形方式，会带来不可预知的风险。
在后部碰撞中碰撞力从车的后部传递到车的前部动力系统上，也希望这些碰撞力的传递方式、变形模式是可以预知和控制的。
针对上述问题，设计一种压溃力可控，变形方式可控的传动轴是很有必要的。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种可脱落式传动轴及其设计方法，以解决背景技术中提到的问题。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种可脱落式传动轴，用于连接动力系统和后悬系统，包括首尾相连并且同轴心设置的第一段传动轴、第二段传动轴和第三段传动轴；
所述第一段传动轴包括第一段传动轴的第一部分和第一段传动轴的第二部分，其中所述第一段传动轴的第二部分为空心轴，所述第一段传动轴的第二部分的内径大于或等于所述第一段传动轴的第一部分的外径，所述第一段传动轴的第二部分靠近所述第一段传动轴的第一部分的一端收口形成过渡圆倒角并通过所述过渡圆倒角来与所述第一段传动轴的第一部分连接，所述第一段传动轴的第一部分受压之后，其可产生朝着所述第一段传动轴的第二部分内伸入的趋势并挤压所述过渡圆倒角使其发生形变；
所述第一段传动轴与所述第二段传动轴的连接处固定设置有传动轴车身支架，可通过所述传动轴车身支架来将整根传动轴安装在车身上，所述传动轴车身支架由两个可组合成圆筒状结构的半圆环构成，整根传动轴贯穿所述传动轴车身支架，所述半圆环的两端分别设有第一安装耳和第二安装耳，其中所述第一安装耳上开设有第一螺栓安装孔、第二螺栓安装孔以及连通所述第一螺栓安装孔和所述第二螺栓安装孔的第一联通通道，所述第二安装耳上开设有第三螺栓安装孔、第四螺栓安装孔以及连通所述第三螺栓安装孔和所述第四螺栓安装孔的第二连通通道；
所述第二段传动轴与所述第三段传动轴可压缩连接。
在一些实施例中，所述第一联通通道的两端分别设有朝着其中部方向隆起的、呈弧形的第一防松片和第二防松片；
所述第二连通通道的两端分别设有朝着其中部方向隆起的、呈弧形的第三防松片和第四防松片。
在一些实施例中，所述第二段传动轴与所述第三段传动轴采用花键连接。
一种可脱落式传动轴的设计方法，包括以下步骤：
S1、通过模拟碰撞实验并借助加速度传感器来确定整车碰撞时产生的瞬时加速度值a0，对照目标加速度值a1，确定整车需要通过传动轴设计来降低的整车加速度值a＝a0-a1；
S2、结合步骤S1并通过整车的实验质量M来计算传动轴需要降低的压溃力F1＝Ma，根据传动轴本身所能承受的压溃力F2，最终得到传动轴经过降低压溃力之后所能承受的压溃力F＝F2-F1；
S3、根据a和F的数值，再结合经验和已有数据库中的数据初步设定所述第一段传动轴的第一部分的外径φ1、所述第一段传动轴的第二部分的内径φ2、所述过渡圆倒角的弧度r、所述第一段传动轴的第一部分和所述第一段传动轴的第二部分的材质以及所述第一段传动轴的第二部分的厚度；
S4、对步骤S3中的各项参数进行仿真分析和优化，以确定最终的所述第一段传动轴的第一部分的外径φ1、所述第一段传动轴的第二部分的内径φ2、所述过渡圆倒角的弧度r、所述第一段传动轴的第一部分和所述第一段传动轴的第二部分的材质以及所述第一段传动轴的第二部分的厚度；
S5、按照步骤S4中得到的各项参数进行样件制作，并进行传动轴轴向压溃力测试实验；
S6、对步骤S5中的测试结果进行分析，如果实验得到的传动轴轴向压溃力F满足要求，则传动轴尺寸确定，如果实验得到的传动轴轴向压溃力F不满足要求，则重复步骤S3-S5的操作，直至实验得到的传动轴轴向压溃力F满足要求；
S7、确定汽车燃油箱在汽车左边还是右边；
S8、将所述传动轴车身支架设计成远离燃油箱侧强度更大、靠近燃油箱侧更易断裂的结构；
S9、考虑其他设计要求，具体为对螺栓的规格以及安装位置进行设计，使得所述传动轴车身支架上靠近燃油箱侧的螺栓相较于远离燃油箱侧的螺栓更容易与安装耳分离，或者所述传动轴车身支架上的所有螺栓容易同步与安装耳分离，使得所述传动轴车身支架可直接纵向脱落；
S10、对步骤S8-S9中设计出的结构进行仿真分析和优化，以确定最终的所述传动轴车身支架的结构、螺栓的规格以及螺栓的安装位置；
S11、按照步骤S10中得到的各项参数进行样件制作，并对所述传动轴车身支架进行压溃力和脱落测试实验；
S12、对步骤S11中的测试结果进行分析，观察所述传动轴车身支架是否按照预想的脱落方向远离燃油箱；
S13、根据步骤S12中的分析与观察，如果所述传动轴车身支架上靠近燃油箱侧的螺栓先于远离燃油箱侧的螺栓与安装耳分离，或者所述传动轴车身支架上的所有螺栓同步与安装耳分离，则表示设计合格，如果上述情况无一出现，则表示设计不合格，此时需要重复步骤S8-S12，直至所述传动轴车身支架上靠近燃油箱侧的螺栓能够先于远离燃油箱侧的螺栓与安装耳分离，或者所述传动轴车身支架上的所有螺栓能够同步与安装耳分离。
在一些实施例中，步骤S4中的优化方法可采用以下的一种或者多种的组合：
方法1：改变所述第一段传动轴的第一部分的外径φ1、所述第一段传动轴的第二部分的内径φ2、所述过渡圆倒角的弧度r；
方法2：改变所述第一段传动轴的第一部分的材质、所述第一段传动轴的第二部分的材质、所述第一段传动轴的第二部分的厚度。
在一些实施例中，所述第一安装耳位于所述传动轴车身支架靠近汽车右边的一侧，所述第二安装耳位于所述传动轴车身支架靠近汽车左边的一侧；
所述第一安装耳的各边缘到所述第一螺栓安装孔的垂直距离分别为：a1、a3、b1；
所述第一安装耳的各边缘到所述第二螺栓安装孔的垂直距离分别为：a2、a4、b2；
所述第二安装耳的各边缘到所述第三螺栓安装孔的垂直距离分别为：d1、d3、c1；
所述第二安装耳的各边缘到所述第四螺栓安装孔的垂直距离分别为：d2、d4、c2；
所述第一螺栓安装孔、所述第二螺栓安装孔、所述第三螺栓安装孔、所述第四螺栓安装孔的内径分别为：φ9、φ10、φ11、φ12；
所述第一联通通道、所述第二连通通道的宽度分别为：φ3、φ4；
φ3小于φ9和φ10、φ4小于φ11和φ12。
在一些实施例中，步骤S8中的设计方法如下：
当汽车燃油箱在汽车右边时，设计尺寸a1＜d3，a2＜d4，a3＜d1，a4＜d2，b1＜c1，b2＜c2；
当汽车燃油箱在汽车左边时，设计尺寸a1＞d3，a2＞d4，a3＞d1，a4＞d2，b1＞c1，b2＞c2。
在一些实施例中，步骤S9中的设计方法如下：
当汽车燃油箱在汽车右边时，所有螺栓一一对应设置在各个螺栓安装孔内，根据φ9、φ10、φ11、φ12的具体数值来选择相应规格的螺栓，使设于所述第一安装耳上的螺栓与螺栓安装孔间隙配合，同时使设于所述第二安装耳上的螺栓与螺栓安装孔过盈配合；
当汽车燃油箱在汽车左边时，所有螺栓一一对应设置在各个螺栓安装孔内，根据φ9、φ10、φ11、φ12的具体数值来选择相应规格的螺栓，使设于所述第一安装耳上的螺栓与螺栓安装孔过盈配合，同时使设于所述第二安装耳上的螺栓与螺栓安装孔间隙配合；
亦或者，无论汽车燃油箱在汽车的左边还是右边，仅将螺栓设置在所述第一联通通道和所述第二连通通道内。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
该种可脱落式传动轴及其设计方法，在传动轴上设置有多个可压溃式结构，具体的，在第一段传动轴的第二部分靠近第一段传动轴的第一部分的一端收口形成过渡圆倒角并通过过渡圆倒角来与第一段传动轴的第一部分连接，第一段传动轴的第一部分受压之后，其可产生朝着第一段传动轴的第二部分内伸入的趋势并挤压过渡圆倒角使其发生形变，由此构成一个可压溃式结构，以及，第二段传动轴与第三段传动轴采用可压缩式连接，由此构成一个可压溃式结构，另外，还借助一个可压溃的传动轴车身支架来将整根传动轴安装在车身上，由此构成一个可压溃式结构，原本通体刚性的传动轴在上述三个可压溃式结构的共同作用下，在受到碰撞时，可进行相应的压溃式位移，以抵消、缓冲碰撞力，从而减少由传动轴激励起的整车加速度，而上述三个可压溃式结构可进行单独的设计，通过将可压溃式结构的不同位置设计不同的结构强度，来调节可压溃式结构在受到冲击之后，其各位置发生形变以及断裂的顺序，由此实现传动轴的压溃力可控、变形方式可控。
附图说明
图1为本发明的可脱落式传动轴的整体结构图；
图2为本发明的传动轴车身支架的整体结构图；
图3为本发明的可脱落式传动轴的设计方法流程图；
图4为本发明的传动轴车身支架的设计方法流程图。
图中：1、动力系统；2、第一段传动轴；3、第二段传动轴；4、第三段传动轴；5、后悬系统；6、传动轴车身支架；61、第一安装耳；62、第一螺栓安装孔；63、第一防松片；64、第一连通通道；65、第二防松片；66、第二螺栓安装孔；67、第二安装耳；68、第三螺栓安装孔；69、第三防松片；610、第二连通通道；611、第四防松片；612、第四螺栓安装孔；7、第一段传动轴的第一部分；8、第一段传动轴的第二部分；
r：过渡圆倒角的弧度；S1：第二段传动轴与第三段传动轴连接处的可压溃距离；R：汽车右侧；L：汽车左侧；φ1：第一段传动轴的第一部分的外径；φ2：第一段传动轴的第二部分的内径；φ3：第一连通通道的宽度；φ4：第二连通通道的宽度；φ5、φ6、φ7、φ8分别表示第一防松片、第二防松片、第三防松片、第四防松片的内径；φ9、φ10、φ11、φ12分别表示第一螺栓安装孔、第二螺栓安装孔、第三螺栓安装孔、第四螺栓安装孔的内径；a1、a2、a3、a4、b1、b2、c1、c2、d1、d2、d3、d4分别表示第一螺栓安装孔、第二螺栓安装孔、第三螺栓安装孔、第四螺栓安装孔到第一安装耳、第二安装耳边缘处的最短距离。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1-2，一种可脱落式传动轴，用于连接动力系统1和后悬系统5，后悬系统5一般包括后桥、后悬挂、后轮胎等，该种可脱落式传动轴包括首尾相连并且同轴心设置的第一段传动轴2、第二段传动轴3和第三段传动轴4，第二段传动轴3与第三段传动轴4采用可压缩式连接，优选的，第二段传动轴3与第三段传动轴4采用花键连接；第一段传动轴2包括第一段传动轴的第一部分7和第一段传动轴的第二部分8，其中第一段传动轴的第二部分8为空心轴，第一段传动轴的第二部分8的内径大于或等于第一段传动轴的第一部分7的外径，第一段传动轴的第二部分8靠近第一段传动轴的第一部分7的一端收口形成过渡圆倒角并通过过渡圆倒角来与第一段传动轴的第一部分7连接，第一段传动轴的第一部分7受压之后，其可产生朝着第一段传动轴的第二部分8内伸入的趋势并挤压过渡圆倒角使其发生形变；第一段传动轴2与第二段传动轴3的连接处固定设置有传动轴车身支架6，可通过传动轴车身支架6来将整根传动轴安装在车身上，传动轴车身支架6由两个可组合成圆筒状结构的半圆环构成，整根传动轴贯穿传动轴车身支架6，半圆环的两端分别设有第一安装耳61和第二安装耳67，其中第一安装耳61上开设有第一螺栓安装孔62、第二螺栓安装孔66以及连通第一螺栓安装孔62和第二螺栓安装孔66的第一联通通道64，第二安装耳67上开设有第三螺栓安装孔68、第四螺栓安装孔612以及连通第三螺栓安装孔68和第四螺栓安装孔612的第二连通通道610，安装时，两个半圆环组合成圆筒状结构并将传动轴包裹住，并使两个半圆环上的第一安装耳61和第二安装耳67相互贴合，同时第一安装耳61和第二安装耳67上的螺栓安装孔以及连通通道均相互重合对准，这样一来，可将螺栓穿过螺栓安装孔或者连通通道再拧入车身内即可实现将传动轴安装在车身上。
通过以上技术方案，该种可脱落式传动轴在传动轴上设置有多个可压溃式结构，具体的，在第一段传动轴的第二部分8靠近第一段传动轴的第一部分7的一端收口形成过渡圆倒角并通过过渡圆倒角来与第一段传动轴的第一部分7连接，第一段传动轴的第一部分7受压之后，其可产生朝着第一段传动轴的第二部分8内伸入的趋势并挤压过渡圆倒角使其发生形变，由此构成一个可压溃式结构，以及，第二段传动轴3与第三段传动轴4采用可压缩式连接，由此构成一个可压溃式结构，另外，还借助一个可压溃的传动轴车身支架6来将整根传动轴安装在车身上，由此构成一个可压溃式结构，原本通体刚性的传动轴在上述三个可压溃式结构的共同作用下，在受到碰撞时，可进行相应的压溃式位移，以抵消、缓冲碰撞力，从而减少由传动轴激励起的整车加速度，而上述三个可压溃式结构可进行单独的设计，通过将可压溃式结构的不同位置设计不同的结构强度，来调节可压溃式结构在受到冲击之后，其各位置发生形变以及断裂的顺序，由此实现传动轴的压溃力可控、变形方式可控。
在一些实施例中，如图2所示，第一联通通道64的两端分别设有朝着其中部方向隆起的、呈弧形的第一防松片63和第二防松片65；第二连通通道610的两端分别设有朝着其中部方向隆起的、呈弧形的第三防松片69和第四防松片611；防松片均具有韧性；当螺栓设于第一联通通道64或者第二连通通道610内时，防松片能够起到对螺栓的限位作用，用于提升螺栓的稳固性，且当传动轴车身支架6因碰撞而受到压溃时，防松片能够被螺栓挤压而产生压溃式位移，从而进一步抵消、缓冲碰撞力。
参照图1-4，一种可脱落式传动轴的设计方法，包括以下步骤：
S1、通过模拟碰撞实验并借助加速度传感器来确定整车碰撞时产生的瞬时加速度值a0，瞬时加速度值a0过大会影响约束系统中的乘员伤害值，可根据整车乘员性能要求，反推出需要的整车加速度值a1，然后和当前整车加速度对比，来确定需要传动轴设计来降低的整车碰撞时产生的瞬时加速度值a＝a0-a1；
S2、结合步骤S1并通过整车的实验质量M来计算传动轴需要降低的压溃力F1＝Ma，根据传动轴本身所能承受的压溃力F2，最终得到传动轴经过降低压溃力之后所能承受的压溃力F＝F2-F1；
S3、根据a和F的数值，再结合经验和已有数据库中的数据初步设定第一段传动轴的第一部分7的外径φ1、第一段传动轴的第二部分8的内径φ2、过渡圆倒角的弧度r、第一段传动轴的第一部分7和第一段传动轴的第二部分8的材质以及第一段传动轴的第二部分8的厚度；
S4、对步骤S3中的各项参数进行仿真分析和优化，以确定最终的第一段传动轴的第一部分7的外径φ1、第一段传动轴的第二部分8的内径φ2、过渡圆倒角的弧度r、第一段传动轴的第一部分7和第一段传动轴的第二部分8的材质以及第一段传动轴的第二部分8的厚度；
S5、按照步骤S4中得到的各项参数进行样件制作，并进行传动轴轴向压溃力测试实验；
S6、对步骤S5中的测试结果进行分析，如果实验得到的传动轴轴向压溃力F满足要求，则传动轴尺寸确定，如果实验得到的传动轴轴向压溃力F不满足要求，则重复步骤S3-S5的操作，直至实验得到的传动轴轴向压溃力F满足要求；
S7、确定汽车燃油箱在汽车左边还是右边；
S8、将传动轴车身支架6设计成远离燃油箱侧强度更大、靠近燃油箱侧更易断裂的结构；
S9、考虑其他设计要求，具体为对螺栓的规格以及安装位置进行设计，使得传动轴车身支架6上靠近燃油箱侧的螺栓相较于远离燃油箱侧的螺栓更容易与安装耳分离，或者传动轴车身支架6上的所有螺栓容易同步与安装耳分离，使得传动轴车身支架6可直接纵向脱落；
S10、对步骤S8-S9中设计出的结构进行仿真分析和优化，以确定最终的传动轴车身支架6的结构、螺栓的规格以及螺栓的安装位置；
S11、按照步骤S10中得到的各项参数进行样件制作，并对传动轴车身支架6进行压溃力和脱落测试实验；
S12、对步骤S11中的测试结果进行分析，观察传动轴车身支架6是否按照预想的脱落方向远离燃油箱；
S13、根据步骤S12中的分析与观察，如果传动轴车身支架6上靠近燃油箱侧的螺栓先于远离燃油箱侧的螺栓与安装耳分离，或者传动轴车身支架6上的所有螺栓同步与安装耳分离，则表示设计合格，如果上述情况无一出现，则表示设计不合格，此时需要重复步骤S8-S12，直至传动轴车身支架6上靠近燃油箱侧的螺栓能够先于远离燃油箱侧的螺栓与安装耳分离，或者传动轴车身支架6上的所有螺栓能够同步与安装耳分离。
其中，步骤S4中的优化方法可采用以下的一种或者多种的组合：
方法1：改变第一段传动轴的第一部分7的外径φ1、第一段传动轴的第二部分8的内径φ2、过渡圆倒角的弧度r，φ1与φ2的尺寸相差越大，第一段传动轴的第一部分7与第一段传动轴的第二部分8连接处的压溃所需力越小，反之越大，过渡圆倒角的弧度r可设置成凸弧或者凹弧，凹弧状态的过渡圆倒角的压溃所需力小于凸弧状态的过渡圆倒角的压溃所需力，可根据上述内容来调节第一段传动轴2的压溃所需力；
方法2：改变第一段传动轴的第一部分7的材质、第一段传动轴的第二部分8的材质、第一段传动轴的第二部分8的厚度，材质强度越小、厚度越小，则第一段传动轴2的压溃所需力就越小，反之则越大。
上述步骤中，第一安装耳61位于传动轴车身支架6靠近汽车右边的一侧，第二安装耳67位于传动轴车身支架6靠近汽车左边的一侧；
第一安装耳61的各边缘到第一螺栓安装孔62的垂直距离分别为：a1、a3、b1；
第一安装耳61的各边缘到第二螺栓安装孔66的垂直距离分别为：a2、a4、b2；
第二安装耳67的各边缘到第三螺栓安装孔68的垂直距离分别为：d1、d3、c1；
第二安装耳67的各边缘到第四螺栓安装孔612的垂直距离分别为：d2、d4、c2；
第一螺栓安装孔62、第二螺栓安装孔66、第三螺栓安装孔68、第四螺栓安装孔612的内径分别为：φ9、φ10、φ11、φ12；
第一联通通道64、第二连通通道610的宽度分别为：φ3、φ4；
φ3小于φ9和φ10、φ4小于φ11和φ12。
其中，结合图2，步骤S8中的设计方法如下：
当汽车燃油箱在汽车右边时，设计尺寸a1＜d3，a2＜d4，a3＜d1，a4＜d2，b1＜c1，b2＜c2，这样一来，第一安装耳61上的开孔面积将大于第二安装耳67上的开孔面积，从而第一安装耳61的结构强度将小于第二安装耳67的结构强度，进而使得第一安装耳61相较于第二安装耳67更容易被压溃，由此实现传动轴车身支架6远离燃油箱侧强度更大、靠近燃油箱侧更易断裂，当传动轴车身支架6被压溃时，其靠近燃油箱的一侧将先断裂，另一次则保持连接，此时传动轴车身支架6将带着传动轴朝着远离燃油箱的一侧翻转，从而避免燃油箱受到撞击；
当汽车燃油箱在汽车左边时，设计尺寸a1＞d3，a2＞d4，a3＞d1，a4＞d2，b1＞c1，b2＞c2，这样一来，第一安装耳61上的开孔面积将小于第二安装耳67上的开孔面积，从而第一安装耳61的结构强度将大于第二安装耳67的结构强度，进而使得第一安装耳61相较于第二安装耳67更不容易被压溃，由此实现传动轴车身支架6远离燃油箱侧强度更大、靠近燃油箱侧更易断裂，当传动轴车身支架6被压溃时，其靠近燃油箱的一侧将先断裂，另一次则保持连接，此时传动轴车身支架6将带着传动轴朝着远离燃油箱的一侧翻转，从而避免燃油箱受到撞击。
其中，步骤S9中的设计方法如下：
当汽车燃油箱在汽车右边时，所有螺栓一一对应设置在各个螺栓安装孔内，根据φ9、φ10、φ11、φ12的具体数值来选择相应规格的螺栓，使设于第一安装耳61上的螺栓与螺栓安装孔间隙配合，同时使设于第二安装耳67上的螺栓与螺栓安装孔过盈配合，间隙配合相较于过盈配合的连接强度更小，从而使得传动轴车身支架6上靠近燃油箱侧的螺栓相较于远离燃油箱侧的螺栓更容易与安装耳分离，当传动轴车身支架6被压溃时，其靠近燃油箱的一侧将先与拧入在车身上的螺栓分离，另一次则保持连接，此时传动轴车身支架6将带着传动轴朝着远离燃油箱的一侧翻转，从而避免燃油箱受到撞击；
当汽车燃油箱在汽车左边时，所有螺栓一一对应设置在各个螺栓安装孔内，根据φ9、φ10、φ11、φ12的具体数值来选择相应规格的螺栓，使设于第一安装耳61上的螺栓与螺栓安装孔过盈配合，同时使设于第二安装耳67上的螺栓与螺栓安装孔间隙配合，间隙配合相较于过盈配合的连接强度更小，从而使得传动轴车身支架6上靠近燃油箱侧的螺栓相较于远离燃油箱侧的螺栓更容易与安装耳分离，当传动轴车身支架6被压溃时，其靠近燃油箱的一侧将先与拧入在车身上的螺栓分离，另一次则保持连接，此时传动轴车身支架6将带着传动轴朝着远离燃油箱的一侧翻转，从而避免燃油箱受到撞击；
亦或者，无论汽车燃油箱在汽车的左边还是右边，仅将螺栓设置在第一联通通道64和第二连通通道610内，当传动轴车身支架6受到撞击时，螺栓将沿着连通通道做相对运动，最终螺栓都将从连通通道内相对移动至螺栓安装孔内，由于φ3小于φ9和φ10、φ4小于φ11和φ12，使得螺栓在螺栓安装孔内时将十分松动易分离，各个螺栓与螺栓安装孔的关系均是如此，这样就使得各个螺栓可同时与安装耳分离，使得传动轴车身支架6在被压溃后并不会偏向任意侧，而是会直接纵向脱落，这样一来，无论汽车燃油箱在汽车的左边还是右边，均不会被撞击。
总的来说，当后悬系统5受到碰撞力时，后悬系统5将力传递给第三段传动轴4，第三段传动轴4受力后压向第二段传动轴3，压溃位移为S1，如果该压溃位移S1还不足以吸收后悬系统5受到的碰撞力，则把削弱之后的碰撞力传递给传动轴车身支架6，传动轴车身支架6受到压溃之后会发生形变、断裂甚至脱落，从而能够进一步削弱碰撞力，如果传动轴车身支架6还不足以吸收后悬系统5受到的碰撞力，则把进一步削弱之后的碰撞力传递给第一段传动轴的第二部分8，从而使第一段传动轴的第二部分8与第一段传动轴的第一部分7进行相互压溃，第一段传动轴的第一部分7受压之后，其可产生朝着第一段传动轴的第二部分8内伸入的趋势并挤压过渡圆倒角使其发生形变，从而能够再进一步削弱碰撞力，以有效抵消、缓冲后悬系统5受到的碰撞力，在上述期间，可通过将可压溃式结构的不同位置设计不同的结构强度，来调节可压溃式结构在受到冲击之后，其各位置发生形变以及断裂的顺序，由此实现传动轴的压溃力可控、变形方式可控，传动轴压溃力可控、变形方式可控的目的在于在汽车发生事故时，汽车的形变、破损状态都将是可预见、可控的，例如，可以通过结构强度的设计来让传动轴受到撞击脱落时远离汽车的燃油箱，从而大大提升汽车的安全性。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种可脱落式传动轴，用于连接动力系统（1）和后悬系统（5），其特征在于：
包括首尾相连并且同轴心设置的第一段传动轴（2）、第二段传动轴（3）和第三段传动轴（4）；
所述第一段传动轴（2）包括第一段传动轴的第一部分（7）和第一段传动轴的第二部分（8），其中所述第一段传动轴的第二部分（8）为空心轴，所述第一段传动轴的第二部分（8）的内径大于或等于所述第一段传动轴的第一部分（7）的外径，所述第一段传动轴的第二部分（8）靠近所述第一段传动轴的第一部分（7）的一端收口形成过渡圆倒角并通过所述过渡圆倒角来与所述第一段传动轴的第一部分（7）连接，所述第一段传动轴的第一部分（7）受压之后，其可产生朝着所述第一段传动轴的第二部分（8）内伸入的趋势并挤压所述过渡圆倒角使其发生形变；
所述第一段传动轴（2）与所述第二段传动轴（3）的连接处固定设置有传动轴车身支架（6），可通过所述传动轴车身支架（6）来将整根传动轴安装在车身上，所述传动轴车身支架（6）由两个可组合成圆筒状结构的半圆环构成，整根传动轴贯穿所述传动轴车身支架（6），所述半圆环的两端分别设有第一安装耳（61）和第二安装耳（67），其中所述第一安装耳（61）上开设有第一螺栓安装孔（62）、第二螺栓安装孔（66）以及连通所述第一螺栓安装孔（62）和所述第二螺栓安装孔（66）的第一联通通道（64），所述第二安装耳（67）上开设有第三螺栓安装孔（68）、第四螺栓安装孔（612）以及连通所述第三螺栓安装孔（68）和所述第四螺栓安装孔（612）的第二连通通道（610）；
所述第一联通通道（64）的两端分别设有朝着其中部方向隆起的、呈弧形的第一防松片（63）和第二防松片（65）；
所述第二连通通道（610）的两端分别设有朝着其中部方向隆起的、呈弧形的第三防松片（69）和第四防松片（611）；
所述第二段传动轴（3）与所述第三段传动轴（4）采用花键连接。
2.一种可脱落式传动轴的设计方法，其应用于权利要求1所述的可脱落式传动轴，其特征在于：
包括以下步骤：
S1、通过模拟碰撞实验并借助加速度传感器来确定整车碰撞时产生的瞬时加速度值a0，对照目标加速度值a1，确定整车需要通过传动轴设计来降低的整车加速度值a=a0-a1；
S2、结合步骤S1并通过整车的实验质量M来计算传动轴需要降低的压溃力F1=Ma，根据传动轴本身所能承受的压溃力F2，最终得到传动轴经过降低压溃力之后所能承受的压溃力F= F2- F1；
S3、根据a和F的数值，再结合经验和已有数据库中的数据初步设定所述第一段传动轴的第一部分（7）的外径φ1、所述第一段传动轴的第二部分（8）的内径φ2、所述过渡圆倒角的弧度r、所述第一段传动轴的第一部分（7）和所述第一段传动轴的第二部分（8）的材质以及所述第一段传动轴的第二部分（8）的厚度；
S4、对步骤S3中的各项参数进行仿真分析和优化，以确定最终的所述第一段传动轴的第一部分（7）的外径φ1、所述第一段传动轴的第二部分（8）的内径φ2、所述过渡圆倒角的弧度r、所述第一段传动轴的第一部分（7）和所述第一段传动轴的第二部分（8）的材质以及所述第一段传动轴的第二部分（8）的厚度；
S5、按照步骤S4中得到的各项参数进行样件制作，并进行传动轴轴向压溃力测试实验；
S6、对步骤S5中的测试结果进行分析，如果实验得到的传动轴轴向压溃力F满足要求，则传动轴尺寸确定，如果实验得到的传动轴轴向压溃力F不满足要求，则重复步骤S3-S5的操作，直至实验得到的传动轴轴向压溃力F满足要求；
S7、确定汽车燃油箱在汽车左边还是右边；
S8、将所述传动轴车身支架（6）设计成远离燃油箱侧强度更大、靠近燃油箱侧更易断裂的结构；
S9、考虑其他设计要求，具体为对螺栓的规格以及安装位置进行设计，使得所述传动轴车身支架（6）上靠近燃油箱侧的螺栓相较于远离燃油箱侧的螺栓更容易与安装耳分离，或者所述传动轴车身支架（6）上的所有螺栓容易同步与安装耳分离，使得所述传动轴车身支架（6）可直接纵向脱落；
S10、对步骤S8-S9中设计出的结构进行仿真分析和优化，以确定最终的所述传动轴车身支架（6）的结构、螺栓的规格以及螺栓的安装位置；
S11、按照步骤S10中得到的各项参数进行样件制作，并对所述传动轴车身支架（6）进行压溃力和脱落测试实验；
S12、对步骤S11中的测试结果进行分析，观察所述传动轴车身支架（6）是否按照预想的脱落方向远离燃油箱；
S13、根据步骤S12中的分析与观察，如果所述传动轴车身支架（6）上靠近燃油箱侧的螺栓先于远离燃油箱侧的螺栓与安装耳分离，或者所述传动轴车身支架（6）上的所有螺栓同步与安装耳分离，则表示设计合格，如果上述情况无一出现，则表示设计不合格，此时需要重复步骤S8-S12，直至所述传动轴车身支架（6）上靠近燃油箱侧的螺栓能够先于远离燃油箱侧的螺栓与安装耳分离，或者所述传动轴车身支架（6）上的所有螺栓能够同步与安装耳分离。
3.根据权利要求2所述的一种可脱落式传动轴的设计方法，其特征在于：
步骤S4中的优化方法可采用以下的一种或者多种的组合：
方法1：改变所述第一段传动轴的第一部分（7）的外径φ1、所述第一段传动轴的第二部分（8）的内径φ2、所述过渡圆倒角的弧度r；
方法2：改变所述第一段传动轴的第一部分（7）的材质、所述第一段传动轴的第二部分（8）的材质、所述第一段传动轴的第二部分（8）的厚度。
4.根据权利要求2所述的一种可脱落式传动轴的设计方法，其特征在于：
所述第一安装耳（61）位于所述传动轴车身支架（6）靠近汽车右边的一侧，所述第二安装耳（67）位于所述传动轴车身支架（6）靠近汽车左边的一侧；
所述第一安装耳（61）的各边缘到所述第一螺栓安装孔（62）的垂直距离分别为：a1、a3、b1；
所述第一安装耳（61）的各边缘到所述第二螺栓安装孔（66）的垂直距离分别为：a2、a4、b2；
所述第二安装耳（67）的各边缘到所述第三螺栓安装孔（68）的垂直距离分别为：d1、d3、c1；
所述第二安装耳（67）的各边缘到所述第四螺栓安装孔（612）的垂直距离分别为：d2、d4、c2；
所述第一螺栓安装孔（62）、所述第二螺栓安装孔（66）、所述第三螺栓安装孔（68）、所述第四螺栓安装孔（612）的内径分别为：φ9、φ10、φ11、φ12；
所述第一联通通道（64）、所述第二连通通道（610）的宽度分别为：φ3、φ4；
φ3小于φ9和φ10、φ4小于φ11和φ12。
5.根据权利要求4所述的一种可脱落式传动轴的设计方法，其特征在于：
步骤S8中的设计方法如下：
当汽车燃油箱在汽车右边时，设计尺寸 a1＜d3，a2＜d4，a3＜d1，a4＜d2，b1＜c1，b2＜c2；
当汽车燃油箱在汽车左边时，设计尺寸 a1＞d3，a2＞d4，a3＞d1，a4＞d2，b1＞c1，b2＞c2。
6.根据权利要求4所述的一种可脱落式传动轴的设计方法，其特征在于：
步骤S9中的设计方法如下：
当汽车燃油箱在汽车右边时，所有螺栓一一对应设置在各个螺栓安装孔内，根据φ9、φ10、φ11、φ12的具体数值来选择相应规格的螺栓，使设于所述第一安装耳（61）上的螺栓与螺栓安装孔间隙配合，同时使设于所述第二安装耳（67）上的螺栓与螺栓安装孔过盈配合；
当汽车燃油箱在汽车左边时，所有螺栓一一对应设置在各个螺栓安装孔内，根据φ9、φ10、φ11、φ12的具体数值来选择相应规格的螺栓，使设于所述第一安装耳（61）上的螺栓与螺栓安装孔过盈配合，同时使设于所述第二安装耳（67）上的螺栓与螺栓安装孔间隙配合；
亦或者，无论汽车燃油箱在汽车的左边还是右边，仅将螺栓设置在所述第一联通通道（64）和所述第二连通通道（610）内。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07195952A (ja) * 1993-12-28 1995-08-01 Toyota Motor Corp プロペラシャフトの支持構造
JPH0858406A (ja) * 1994-08-19 1996-03-05 Toyota Motor Corp プロペラシャフトの支持構造
CN104565096A (zh) * 2013-10-17 2015-04-29 现代自动车株式会社 车用传动轴
CN105299027A (zh) * 2015-11-11 2016-02-03 安徽江淮汽车股份有限公司 传动轴的轴管、溃缩式传动轴及汽车
CN105522919A (zh) * 2016-01-15 2016-04-27 重庆长安汽车股份有限公司 一种前置后驱汽车的传动轴与车身的连接结构
CN205417166U (zh) * 2016-02-29 2016-08-03 重庆长安汽车股份有限公司 一种四驱汽车中间传动轴溃缩结构
CN106151305A (zh) * 2014-09-11 2016-11-23 株式会社昭和 支架组合体
CN206943238U (zh) * 2017-05-27 2018-01-30 东风商用车有限公司 一种可伸缩花键传动轴总成
JP2018127132A (ja) * 2017-02-09 2018-08-16 トヨタ自動車株式会社 プロペラシャフトの支持構造
CN209130076U (zh) * 2018-12-14 2019-07-19 宜发传动轴（上海）有限公司 一种溃缩式的传动轴管

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07195952A (ja) * 1993-12-28 1995-08-01 Toyota Motor Corp プロペラシャフトの支持構造
JPH0858406A (ja) * 1994-08-19 1996-03-05 Toyota Motor Corp プロペラシャフトの支持構造
CN104565096A (zh) * 2013-10-17 2015-04-29 现代自动车株式会社 车用传动轴
CN106151305A (zh) * 2014-09-11 2016-11-23 株式会社昭和 支架组合体
CN105299027A (zh) * 2015-11-11 2016-02-03 安徽江淮汽车股份有限公司 传动轴的轴管、溃缩式传动轴及汽车
CN105522919A (zh) * 2016-01-15 2016-04-27 重庆长安汽车股份有限公司 一种前置后驱汽车的传动轴与车身的连接结构
CN205417166U (zh) * 2016-02-29 2016-08-03 重庆长安汽车股份有限公司 一种四驱汽车中间传动轴溃缩结构
JP2018127132A (ja) * 2017-02-09 2018-08-16 トヨタ自動車株式会社 プロペラシャフトの支持構造
CN206943238U (zh) * 2017-05-27 2018-01-30 东风商用车有限公司 一种可伸缩花键传动轴总成
CN209130076U (zh) * 2018-12-14 2019-07-19 宜发传动轴（上海）有限公司 一种溃缩式的传动轴管

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