传动轴过载保护装置

215电力技术

传动轴过载保护装置

徐万强,江　灵,严佳微

（江苏大学汽车与交通工程学院,江苏 镇江 212013）

摘　要:鉴于车辆过载时极易发生严重事故，威胁驾驶员及相关人员的生命、财产安全，提出对传动轴过载保护装置的优化。根据理论计算，该装置有效的起到了保护作用，降低事故发生率。

关键词:万向传动轴;过载保护;汽车传动系

0　前言

汽车传动系统是位于发动机和驱动车轮之间的动力传动装置，其基本功用是将发动机发出的动力传给驱动车轮。当负载过大时，传动轴系统会有一定的损坏，从而导致传动系统部件磨损甚至断裂等，以致酿成一系列的事故。通过本课题的研究，我们将探索在负载过大的时候传动轴的自我保护功能，使汽车在负载超出其安全负载力的情况下限制传动力矩的幅值，保障车辆自身以及相关行车人员的安全，从而对现有的汽车传动系统实现保护。

1　国内外现有研究成果

目前，国内外关于汽车传动轴过载保护装置研究比较成熟，但是应用得比较少，没有受到足够的重视。根据文献,比较前卫的有“硅压力传感器的过载保护设计”、“ 一种通用可恢复式力矩摩擦过载保护装置的设计”。例如专利201420566906提供了一种传动轴过载保护装置及相应的车辆传动轴。其中的传动轴过载保护装置包括一次同轴设置的第一至第三构件，第一构件与传动轴的法兰盘固定联接，带有与传动轴同轴设置并向远离传动轴方向延伸的安装柄，第二构件、第三构件均套装于安装柄上，第二构件的轴向两侧分别经第一构件、第三构件所施加的轴向压紧力而与第一构件、第三构件间周向摩擦转动配合，安装柄上设有第三构件的轴向压紧限位件。本实用新型的过载保护装置以限制传动轴扭矩的传递,对传动轴起过载保护作用。

2　传动轴过载保护装置

如图所示，第一轴(直径较小)通过梯形键把动力传给第二轴(直径较大)，第一轴的外周面与第二轴的内周面设置有相互连通的键槽（可以根据传递的力矩和材料的许用应力来调整 ），弹簧位于槽内，前后设有相应的凸台加以定位；第一轴与第二轴通过卡环进行轴向定位。如果第一轴传递的力矩过大，则该过载保护装置开始工作，此时作用于键上的反作用力F2的沿垂直方向的分力F2sina大于弹簧的弹力，垂直方向的分力会使键向下移动，直到键的斜边与第二轴的键槽完全分离，键在第二轴的空腔内打滑，当键滑向下一键槽时，由于F2sina仍大于弹簧的弹力，所以键与键槽经短暂的接触之后会立即分开，整个过程中接触的时间极短，

可以看作键一直在空腔内打滑，动力传递处于中断状态；当第一轴传递的力矩减小到F2sina小于弹簧的弹力，则键与键槽接触之后，键在弹簧弹力的作用下与键槽就不会分开，动力传递过程又会正常进行。其中所用键为自行设计的这叫梯形键，该键在过载保护中起到了重要作用，其斜边的倾斜度为1/10，则a为确定值。 设T为所要传递的力矩、弹簧的劲度系数为k、第一轴的直径为d、梯形键的长宽高分别为l、b、h，键的个数为n，则

F1=2T/nd , F3=2nk*△x；

F2sina=F3 ,F2cosa=F1；

所以 T=kn^2d△x/tana

结论：所要传递力矩的大小与弹簧的劲度系数、弹簧的形变量、键的个数和第一轴的直径有关。于是当键的个数和第一轴的直径确定时，可以根据所选弹簧的形变量和弹簧的劲度系数来确定所要传递力矩的大小，再根据材料的许用应力判断该设计是否符合要求。

3　结语

通过对传动轴过载保护装置的优化，可以从动力传递的过程中切断动力的传输，有效的降低车辆过载而发生事故的频率，从而提高了车辆的安全性，同时保证了驾乘人员的安全和道路的使用寿命。

参考文献:

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