一種適應水、旱田，小轉彎半徑轉向驅動橋用傳動軸的製作方法

2023-05-02 01:14:36 1

本發明涉及一種適應水、旱田，小轉彎半徑轉向驅動橋用傳動軸。

背景技術：

隨著農機市場的發展，雙聯傳動軸產品也從原先的單一的平原環境，發展為山地、水田、低溫等各式各樣的相對複雜、惡劣的使用環境。普通的雙聯傳動軸在強度、密封性、轉彎半徑以及耐久性方面已經不能滿足現今複雜的作業環境，以及不斷提升的用戶要求。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：針對背景技術中提及的現有農機市場內的雙聯傳動軸的強度，密封性能以及耐久性均不能滿足要求的技術問題。

為解決這些問題，提升產品的強度，密封性能以及耐久性，我們對普通的雙聯傳動軸改進提升。

本發明提出了新型雙聯傳動軸，具備了具有水、旱田通用性，防泥、防水、防沙，抗低溫性能。擁有小的轉彎半徑，提升農機作業的效率。同時具備了高強度，高的疲勞耐久性。

為解決上述技術問題，本發明採用的具體技術方案是：

一種適應水、旱田，小轉彎半徑轉向驅動橋用傳動軸，包括採用牌號為42crmo鋼製成的外半軸和內半軸，採用牌號為40cr鋼製成的雙聯叉，採用牌號為08鋼製成的擋圈以及採用牌號為gcr15鋼製成的耐磨環；外半軸和內半軸分別通過十字軸連接雙聯叉的兩端，耐磨環裝在靠近雙聯叉所在端的外半軸軸頸處，擋圈裝在靠近雙聯叉所在端的外半軸軸頸處並卡合耐磨環；

十字軸上用的油封，此油封包括三個密封唇口，其中相鄰的兩個密封唇口朝向一致，另一個密封唇口朝向與前述兩個密封唇口朝向相反；

外半軸和內半軸的叉頭部位與軸身部位之間為過渡連接部；過渡連接部的厚度l1等於過渡連接部到叉頭部件中心軸線之間距離l2的二分之一；過渡連接部上在位於軸身部位所在側處設置寬度為4mm的強度段，此強度段的直徑大於外半軸或內半軸最大直徑；在強度段與軸身部位連接處之間設置半徑為2mm的圓倒角；過渡連接部上在指向叉頭部件中心軸線側設置用於抑制十字軸運動幹涉的寬度為4mm的直線段。

本發明技術方案中雙聯叉和十字軸均為現有技術中的應用於本技術領域中的常規技術產品，具體的結構和工作過程本發明不作詳細的說明。

本發明十字軸中的軸承外圈採用是薄鋼板精密衝壓成型的設計，結構空間小。這種新型設計的十字軸外圈相比於同規格傳統十字軸外圈，壁厚可以減少一半。壁厚雖然較薄，但後續通過碳氮共滲工藝，使這種十字軸外圈同樣具備了滾針軸承外圈所需的表面硬度高，耐磨損的性能。節省的空間用於增大十字節零件軸徑處的直徑，和滾針直徑。使得十字軸對於大扭矩的承載性能以及扭轉疲勞性能得到提升。而這種性能的提升與轉向橋驅動橋用傳動軸，低扭矩、大載荷、載荷值循環變換的使用環境相適應。新型十字軸的應用，使傳動軸具備了更高耐久性。

進一步，本十字軸中採用的油封，此油封包括三個密封唇口，其中相鄰的兩個密封唇口朝向一致，另一個密封唇口朝向與前述兩個密封唇口朝向相反。設計十字軸油封結唇口方向，將油封唇口的方向由原先的單一方向，改僅為兩個唇口朝外，一個唇口朝內。改進後的油封結構在考證抗外部泥水入侵的性能，同時加強內部油脂往外洩的密封性。增強了十字軸的密封性能，進而使傳動軸具備水、旱適應性，增強了傳動軸的性能。

本發明技術方案中通過設計耐磨環與擋圈，提升產品的耐磨性與防異物的能力。在靠近雙聯叉所在端的外半軸軸頸處與耐磨環緊配合，並有相對運動。傳統的設計沒有這種結構，採用的是在軸頸外圓感應淬火的方式，表面硬度達到hrc55。但在實際使用過程中，磨損仍然十分嚴重。這種情況下，傳統設計鍍硬鉻的方式使表面硬度達到hrc60，產品的耐磨性能得到較大的改善，由於此工藝不環保，不能得到批量應用。為本發明在外半軸軸頸處設計耐磨環和擋圈，採用牌號為08鋼製成的擋圈，採用牌號為gcr15鋼製成的耐磨環，並且硬度hrc60-64。兩件均通過過盈配合緊固在軸上。擋圈主要起擋泥、水、沙，阻止其進入橋殼內部的作用。耐磨環為軸承鋼，高硬度軸套，硬度達到hrc60-64，大大提升了耐磨損性能，同時方便批量加工製造。

本發明技術方案中，在通過對外半軸和內半軸進行疲勞實驗加載，得出外半軸和內半軸上的叉頭部位與軸身部位之間為較薄弱處斷裂，薄弱處為斷裂點，並且此處為內、外半軸零件叉頭部位。本發明在外半軸和內半軸的叉頭部位與軸身部位之間為過渡連接部；過渡連接部的厚度l1等於過渡連接部到叉頭部件中心軸線之間距離l2的二分之一。此技術特徵的設計改進，在不影響外半軸和內半軸其他性能參數的情況下，加強了叉頭部位與軸身部位之間的強度。改進後尺寸，薄弱處得到了加強。經試驗加載由原先的扭疲試驗加載4萬次薄弱處斷裂，提升到26萬次。

進一步，在強度段與軸身部位連接處之間設置半徑為2mm的圓倒角；r2(此件r2圓角未淬火)圓角處斷裂。對薄弱區的加強提高了產品的耐疲勞性能。對改進後產品的試驗加載試驗，使得新的薄弱環節端面處r2圓角被識別。以下是對產品新的薄弱環節的加強。對端面圓角處的加強我們採用的是對端面圓角進行表面感應淬火的方式提升產品的性能。改進前產品在r2端面處形成了一個較薄的位置，導致r2不能淬火加強，若將r2淬火將導致厚度最薄處2.94位置材料的融化。改進後的內、外半軸薄弱處進行尺寸設計中兼顧考慮，過渡連接部上在位於軸身部位所在側處設置寬度為4mm的強度段，此強度段的直徑大於外半軸或內半軸最大直徑；此加厚端面處的厚度至4mm，使得內、外半軸淬火時能夠將r2圓角淬火。調整熱處理淬火區到端面r2圓角之後，對r2圓角進行淬火加強。此技術方案中熱處理工藝的改進對產品的耐久性能又一次較大的加強。扭疲試驗加載由26萬次傳動軸(內、外半軸改進後尺寸但r2未淬火)在內、外半軸零件r2處斷裂，提升到50萬次加載後，內、外半軸改進後尺寸，同時r2處淬火，未見損壞。

更進一步，過渡連接部上在指向叉頭部件中心軸線側設置用於抑制十字軸運動幹涉的寬度為4mm的直線段。此技術特徵的設計主要在於幹涉的位置巧妙的去處一部分的材料，達到產品的角度。

本發明技術方案中，外半軸、內半軸選用力學性能，熱處理工藝性較好的42crmo材料，雙聯叉選擇加工性能較好40cr材料，十字節選用20crnimo材料，耐磨環選用gcr15材料，擋圈選用08鋼，通過以上材料的選用，達到產品的性能，同時兼顧了可加工性，與經濟性。

本發明通過設計改進，在保證產品強度的前提下，巧妙的設計，產品角度達到了55度到58度。內半軸和外半軸的擺角的增大，是傳動軸性能的較大的提升，直接帶來整機的轉彎半徑的減小，提升了整機的作業性能。

對本發明技術方案的改進，耐磨環與外半軸之間過盈配合；擋圈與外半軸之間過盈配合。

本發明與現有技術相比，其有益效果是：

1)本發明的適應水、旱田，小轉彎半徑轉向驅動橋用傳動軸，水、旱田適應性，耐泥水性，耐磨損性能的提升；具體為，選用高密封性的十字軸，使產品能適應水田、旱田的作業環境；設計耐磨環與擋圈，提升產品的耐磨性與防異物的能力；採用新型十字軸軸承外圈設計，節省空間，增大了十字軸軸頸直徑，增大了十字軸的力學性能，提升了傳動軸的耐久性。

2)本發明的適應水、旱田，小轉彎半徑轉向驅動橋用傳動軸，提升產品強度方面的可靠與耐久性能；具體為，通過內、外半軸，薄弱處改進。合理設計內、外半軸叉頭處的尺寸，同時結合熱處理工藝，達到產品高耐久性；合理選用零件材料。

3)本發明的適應水、旱田，小轉彎半徑轉向驅動橋用傳動軸，大擺角，實現整機較小轉彎半徑要求。

附圖說明

圖1是本傳動軸的裝配示意圖。

圖2是圖1的爆炸視圖。

圖3是十字軸用油封的結構示意圖。

圖4是外半軸的局部結構示意圖。

圖5是外半軸的局部剖視圖。

具體實施方式

下面對本發明技術方案進行詳細說明，但是本發明的保護範圍不局限於所述實施例。

為使本發明的內容更加明顯易懂，以下結合附圖1-圖5和具體實施方式做進一步的描述。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

實施例：

需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。

如圖1和2所示，本適應水、旱田，小轉彎半徑轉向驅動橋用傳動軸，包括採用牌號為42crmo鋼製成的外半軸1和內半軸2，採用牌號為40cr鋼製成的雙聯叉3，採用牌號為08鋼製成的擋圈4以及採用牌號為gcr15鋼製成的耐磨環5；外半軸和內半軸分別通過十字軸6連接雙聯叉的兩端，耐磨環裝5在靠近雙聯叉所在端的外半軸軸頸處，擋圈裝在靠近雙聯叉所在端的外半軸軸頸處並卡合耐磨環5；耐磨環5與外半軸1之間過盈配合；擋圈與外半軸之間過盈配合。

如圖2和3所示，十字軸上用的油封，此油封包括三個密封唇口，其中相鄰的兩個密封唇口朝向一致，另一個密封唇口朝向與前述兩個密封唇口朝向相反；

如圖2、4和5所示，外半軸和內半軸的叉頭部位與軸身部位之間為過渡連接部7；過渡連接部的厚度l1等於過渡連接部到叉頭部件中心軸線之間距離l2的二分之一；過渡連接部上在位於軸身部位所在側處設置寬度為4mm的強度段8，此強度段的直徑大於外半軸或內半軸最大直徑；在強度段與軸身部位連接處之間設置半徑為2mm的圓倒角；過渡連接部上在指向叉頭部件中心軸線側設置用於抑制十字軸運動幹涉的寬度為4mm的直線段9。

本發明的適應水、旱田，小轉彎半徑轉向驅動橋用傳動軸，通過設計改進，在保證產品強度的前提下，巧妙的設計，產品角度達到了55度到58度。內半軸和外半軸的擺角的增大，是傳動軸性能的較大的提升，直接帶來整機的轉彎半徑的減小，提升了整機的作業性能。

本發明未涉及部分均與現有技術相同或可採用現有技術加以實現。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。