[发明专利]一种新型万向节叉

说明书

技术领域

本发明为一种新型万向节叉，具体是机械及汽车传动系中常用的与传动轴管焊接的万向节叉。

技术背景

万向节叉(图1所示)是机械及汽车传动系中传递扭矩的常用关键零件之一，目前使用的万向节叉有如下急待解决的问题：结构形状复杂；零件强度低；锻造和机加难度较大；重量较重造成成本高，难以满足现今汽车轻量化及低成本高效益的要求。

发明内容

为了克服上述目前使用的万向节叉的不足，本发明提供了一种新型万向节叉(图4所示)结构方案。根据工程力学原理——圆棒料实心截面轴的扭转切应力分布规律(图5所示)：当截面边缘的最大切应力达到许用切应力时，圆心附近各点处的应力很小，为了合理利用材料，宜将材料向远离圆心的部分放置，即中间可以成空心结构。依据以上原理，本发明所采用的技术方案是：去除目前使用的万向节叉中间凸台和底部内窝复杂的结构，改为通孔的中空结构，从而大大降低了毛坯自身重量，而在万向节叉的耳叉侧部进行加强，在节约材料的基础上增加强度，可以在节约材料的同时实现降低成本的目的；另外因万向节叉的两耳叉要加工出装配十字轴总成的耳孔(图4所示)，而目前使用的万向节叉毛坯两耳叉内档是平的(图2所示)，为了节约材料，把万向节叉两耳叉毛坯内档面设计出带有“U”形凹陷的新型结构(图3所示)，节约材料的同时实现降低锻造和机加难度的目的。

本发明的有益效果是：根据我们的思路对所有的万向节叉进行重新设计，一件万向节叉节约原材料1.2-2.5Kg，节约材料成本20％-25％，中国目前万向节叉年需求量在500万件以上，可以节约钢材1万吨，年可以节约成本5000万元以上，能获得巨大的经济效益和社会效益。

附图说明

附图1是目前使用的万向节叉的成品图

附图2是目前使用的万向节叉的毛坯图

附图3是根据新型万向节叉技术方案设计出的万向节叉毛坯图

附图4是根据新型万向节叉技术方案设计出的万向节叉成品图

附图5是圆棒料实心截面轴的扭转切应力分布图

附图6是目前使用的万向节叉静态仿真图

附图7是新型万向节叉静态仿真图

具体的实施方式

目前使用62孔系的万向节叉，毛坯件重8.6Kg，根据本发明技术方案设计出来的新型62孔系万向节叉，毛坯件重只有6.5Kg。

进行有限元分析，在27000N.m的扭矩加载下，目前使用的62孔系万向节叉毛坯应力最集中处应力达到530MPa，而新型万向节叉毛坯应力最集中处应力仅460MPa，增加强度13％左右。

做破坯强度实验，目前使用62孔系的万向节叉加载扭矩38000N.m时扭断，而新型万向节叉却需加载扭矩45000N.m才扭断。

做疲劳强度实验，加载扭矩19000N.m，原62孔系万向节叉运行21万次产生裂纹，而新型万向节叉运行了30万次也没裂纹。