徐世福，陳曉雯，王宏斌

（1.陜西汽車控股集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710200；2.陜汽集團(tuán)商用車有限公司，陜西 寶雞 721013）

前言

隨著商用汽車的發(fā)展，商用車使用的工況也不斷地變化，用途也不斷地變化，目前，某系列商用車傳動軸連接機(jī)構(gòu)是用螺栓將上橫梁、左下橫梁、右下橫梁與吊架聯(lián)接固定的方式，但是由于實(shí)際工況以及車架總成受力復(fù)雜，導(dǎo)致傳動軸橫梁總成和吊架不斷出現(xiàn)開裂及斷裂的問題。不僅上、下橫梁出現(xiàn)開裂情況，吊架也出現(xiàn)開裂及斷裂情況，而且同時(shí)出現(xiàn)聯(lián)接螺栓松動或斷裂的問題，嚴(yán)重影響車輛的使用性能，同時(shí)給車輛帶來極大的安全隱患。

1 商用車傳動軸連接機(jī)構(gòu)問題分析

1.1 設(shè)計(jì)前商用車傳動軸連接機(jī)構(gòu)組成如圖1 所示

設(shè)計(jì)前商用車傳動軸連接機(jī)構(gòu)斷裂如圖2 所示。

圖1 傳動軸連接機(jī)構(gòu)組成

圖2 傳動軸連接機(jī)構(gòu)斷裂

1.2 設(shè)計(jì)前商用車傳動軸連接機(jī)構(gòu)橫梁應(yīng)力分析如圖3 所示

上橫梁變形主要集中在翻邊處以及中間部分，吊架變形主要集中在翻邊處以及與上橫梁連接處的部分，此區(qū)域是最薄弱的地方；上橫梁與吊架的接觸面積小，導(dǎo)致單位面積的壓強(qiáng)大；吊架與上橫梁組成的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致吊架的懸臂梁結(jié)構(gòu)過長，在同等受力情況下，最容易導(dǎo)致上橫梁和吊架的斷裂，六角頭螺栓也容易出現(xiàn)斷裂情況，車輛抖動加劇導(dǎo)致六角螺栓與六角螺母的連接出現(xiàn)松動現(xiàn)象；此上橫梁、左下橫梁、右下橫梁結(jié)構(gòu)導(dǎo)致車架總成的抗彎型與抗扭性低，車架總成的可靠性、安全性低，車輛的抖動加劇的現(xiàn)象。

圖3 傳動軸連接機(jī)構(gòu)橫梁應(yīng)力分析

綜合上述現(xiàn)象情況進(jìn)行分析可知，某系列性商用車使用的傳動軸連接機(jī)構(gòu)由于傳動軸橫梁總成設(shè)計(jì)不合理以及在車架總成的結(jié)構(gòu)中承擔(dān)主要的抗彎性抗扭性的作用，上橫梁、左下橫梁、右下橫梁及吊架整體處于抗彎型抗扭性偏弱的狀態(tài)，其次上橫梁、左下橫梁、右下橫梁及吊架本身結(jié)構(gòu)導(dǎo)致自重大、抗彎性、抗扭性低，再次上橫梁、左下橫梁、右下橫梁及吊架的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致車輛裝配管線困難和維修不方便的綜合問題。

2 商用車新型傳動軸連接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 商用車新型傳動軸連接機(jī)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)如圖4 所示

重新設(shè)計(jì)傳動軸橫梁與吊架的聯(lián)接方式，加強(qiáng)連接板與車架總成連接結(jié)構(gòu)及形式，滿足車輛在各個(gè)區(qū)域以及工況下的使用性能要求。新型傳動軸連接機(jī)構(gòu)中的傳動軸橫梁、左上連接板、左下連接板、右上連接板、右下連接板、六角法蘭面承面帶齒螺栓、全金屬六角法蘭面鎖緊螺母、吊架總成（吊架板、加強(qiáng)筋）為關(guān)鍵件。

圖4 新型傳動軸連接機(jī)構(gòu)組成

左上、下及右上、下連接板主要作用是起到結(jié)構(gòu)上連接以及加強(qiáng)傳動軸橫梁總成，增加傳動軸橫梁與車架總成的接觸面積，增加傳動軸橫梁總成的抗彎型及抗扭性；傳動軸橫梁主要作用是在增加傳動軸橫梁總成抗彎型以及抗扭性，增大與吊架總成的接觸面積，增加傳動軸橫梁與吊架總成的螺栓連接的數(shù)量；加強(qiáng)筋主要作用是起到加強(qiáng)吊架總成的強(qiáng)度，提高抗彎性；六角法蘭面承面帶齒螺栓主要作用是防止吊架總成和傳動軸橫梁出現(xiàn)松動以及斷裂問題；傳動軸橫梁與吊架總成的連接結(jié)構(gòu)可以有效的降低懸臂梁長度，增強(qiáng)傳動軸橫梁及吊架總成的抗彎型，提高強(qiáng)度。

3 新型傳動軸連接機(jī)構(gòu)的效果

通過以上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根本性的消除傳動軸橫梁總成斷裂問題，消除吊架總成斷裂問題，消除傳動軸橫梁總成結(jié)構(gòu)與吊架總成聯(lián)接松動問題，不改變現(xiàn)有的車架總成結(jié)構(gòu)以及傳動軸的技術(shù)狀態(tài)情況下達(dá)到通用化模塊化設(shè)計(jì)。提高車輛車架傳動軸橫梁總成和吊架總成的強(qiáng)度，不出現(xiàn)開裂以及斷裂現(xiàn)象，聯(lián)接螺栓不出現(xiàn)松動或斷裂問題，提高車架總成的抗彎性抗扭性，提高車架橫梁總成通用性、降低車架總成以及傳動軸橫梁總成的開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本，可以根據(jù)車輛工況以及車架設(shè)計(jì)強(qiáng)度靈活調(diào)整加強(qiáng)傳動軸橫梁總成以及吊架總成設(shè)計(jì)方案。

通過對某商用車傳動軸連接機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，相比改進(jìn)前降低重量3.8kg。成本降低45.6 元，經(jīng)過實(shí)際車輛驗(yàn)證整車各個(gè)性能指標(biāo)達(dá)到 預(yù)期要求并且安全可靠，根據(jù)實(shí)際驗(yàn)證計(jì)劃在某系列的車型上全面推廣體現(xiàn)。

4 結(jié)論

文章主要介紹了某系列商用車新型傳動軸連接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，通過此設(shè)計(jì)方案可以提高車輛傳動系統(tǒng)使用的安全性、可靠性和穩(wěn)定性；提高車架抗彎性、抗扭性，降低車架重量，降低成本，達(dá)到降本增效，車輛輕量化要求，車架總成的穩(wěn)定性顯著提高、可靠性得到改善、延長使用壽命、提高了車輛作業(yè)效率和安全性。從而使操作、使用更加方便，性能更 加穩(wěn)定可靠，提供一種有效的綜合性的解決方案。