履带装甲车辆扭力轴特性分析.pdf

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1、万方数据机械设计JOURNALOFMACHINEDESIGN119履带装甲车辆扭力轴特性分析赵永东，张炳喜，张菊，韩碉，唐红梅(装甲兵工程学院机械工程系，北京l00072)摘要：简要介绍了扭力轴的功用，分析了扭力轴的结构、材料及技术要求，分析了扭力轴的加工工艺和特殊工序。关键词：加工；检粤辞矗苦特牲；扭力轴履带装甲车辆的悬挂装置将车体与负重轮连接成整体。当车辆在行动中受到颠簸、震动时，由悬挂装置中的弹性元件吸收这部分冲击能量。从而减少车辆机件的过早损坏，减轻乘驾人员的撞伤和疲劳，更重要的是可以保证强烈震动时坦克射击的准确性。作为高速行驶履带车辆弹性

2、悬挂装置的弹性元件，我国履带车辆都采用扭杆弹簧。扭杆弹簧又nq扭力轴，由于其结构简单，工艺性好，重量轻，工作可靠且维修方便，在现代主战坦克中被广泛使用。扭力轴是由弹簧钢制成的横跨全长的圆杆，为安装需要，两端加工有长短不同的花键。扭力轴带长花键的一端插入平衡肘的内花键孔内，可以转动，带短花键的一端与另一侧平衡肘套相连，不能转动。因此坦克高速行驶时，由于地面不平或障碍物，对负重轮产生冲击，使负重轮向上运动，平衡肘向上旋转时，扭力轴随之扭转变形，从而起到减轻车体所受的冲击，这就是扭力轴的缓冲作用。扭力轴在加工时，已经按照其扭转方向经过了预扭转。考虑到负重

3、轮所承受的复合冲击有区别，扭力轴也有粗细不同。如某型主战坦克每侧有六个负重轮，第一、二、六负重轮所受的负荷大，则采用粗扭力轴。粗细扭力轴两端的花键一样，为保证正确安装，扭力轴的两端标有“L”、“R”字母。在其长花键一端有一个供拆装用的螺纹孔，该孔也通过螺栓来同定螺盖，用来防止扭力轴轴向移动。图1坦克行动部分1结构与加工特性1．1结构特点扭力轴结构特点}注：该课题属总装备{=iI：技术蟾础项日。(1)长径比很大。其长度约为车身的宽度，而直径只有30～60毫米，属于非刚性轴。(2)全长上直径变化不大。中间主要部位是较为光滑的圆柱面，两端为三角尖齿花健部

4、分。(3)中间部位与两端花键表面之间有很大的过渡圆弧半径，以保证平滑过渡，减少截面变化处的应力集中。1．2材料与热处理扭力轴要求材料具有较高的抗拉强度、屈服极限、疲劳强度、冲击韧性和塑性。通常选用弹簧钢，如65Mn、50CrVA、60Si2A、45CrNiMo、，A等，由于45CrNiMoVA具有良好的淬透性，一般经常选用。扭力轴的强度和弹性是用热处理的方法获得的，为获得相应的金相组织，采用淬火和中温回火的热处理方法。45CrNiMoVA弹簧钢：淬火温度：8700；油中淬火冷却，温度小于800；回火温度4700。由于扭力轴细长易变形，在热处理时需要

5、非常仔细严格地控制加热和冷却温度和过程。无论是在电炉中加热和油槽总冷却，都应垂直吊装进行。电炉中加热，便于控制温度，避免温度剧烈升高和不均匀，便于控制炉内气体成分，防止脱碳和氧化。1．3加工特殊要求扭力轴除了两端花键配合表面有准确的要求之外，其余表面的精度要求不高。例如中部圆柱直径公差为O．6～1．5毫来；其挠度可达5～6毫米；花键节圆对各表面之间的允差为0．3～0．5毫米。但是，由于扭力轴作为一个弹性元件，有些技术要求与一般轴不同，表现在：(1)一个扭力轴沿全长上直径的测量差不得火于O．15～0．2毫米，这一数值远远小于表面本身的公差值。(2)在

6、材料及其热处理方面有较严格的要求，要求硬度为Hv；423～509，且在全长上均匀分布。经过～定角度预扭之后应该有足够的弹力，不得超过规定的永久变形。(3)非配合表面的中间部分表面耔l糙度一般在Ra-1．6～O．8范围，不允许有裂纹、细缝、划伤和机械损伤。(4)要求对圆柱面、过渡圆弧及花键表面进行表面强化处理。(5)表面需进行防腐处理。万方数据120机械设计篼22卷增刊2扭力轴加工工艺特点扭力轴与一般轴在加工工艺路线上并无明显区别，由于在结构上刚性比较弱，要求有弹性和耐疲劳强度的技术要求，在加工工艺方法上具有一些特点。扭力轴典型工艺路线如下：①锻造毛

7、坯、矫直：②加工两端端面，中心孔和内螺纹；③分别从两端粗车外圆；④分别从两端精车外圆；⑤两端铣花键；⑥清理毛刺；⑦中间检验；⑧热处理(淬火，回火)；⑨矫直杆部；⑩校正中心孔；④表面强化；◎杆部磨削：◎杆部滚压；⑩清洗；@检验；⑧表面磷化、涂漆等。为提高扭力轴的表面硬度、强度和疲劳强度，形成表面残余应力，延长使用寿命，必须进行表面冷挤压的强化工艺。3扭力轴的检验扭力轴除了一般细长轴的检验项目外，还应进行扭转试验和磁力探伤检验。3．1扭转试验扭转试验的目的，在于检查扭力轴在热处理以后获得的弹性，消除残余变形，发现制造中的缺陷。扭转试验通过动力装置将扭力

8、轴反复3～5次扭转一定角度，一般为1600左右，要求残余变形不超过一定范围。在决定扭转方向时，应与扭力轴在车辆工作时的扭转