[发明专利]可提高疲劳强度寿命的履带车辆传动系统传动主轴

说明书

本发明属于传动轴抗疲劳设计技术领域，具体涉及一种可提高疲劳强度寿命的履带车辆传动系统传动主轴。本发明在左侧输出渐开线花键与左侧圆柱面之间，以及右侧输出渐开线花键与右侧圆柱面之间，取消了退刀槽结构。采用本发明技术方案使履带车辆传动系统传动主轴设计更为科学，通过取消传动主轴渐开线花键的退刀槽结构，合理给定过渡区的外径和过渡圆角，有效降低了传动主轴的最大工作应力，解决了由退刀槽结构引起的局部应力过大的问题；另外，通过增加传动主轴内孔，可在基本不提高传动主轴最大工作应力的前提下，减小传动主轴的重量，实现了轻量化设计。利用本方法可以大幅提高履带传动系统传动主轴的疲劳寿命，提升传动主轴的可靠性和功率密度。

技术领域

本发明属于传动轴抗疲劳设计技术领域，具体涉及一种可提高疲劳强度寿命的履带车辆传动系统传动主轴。

背景技术

传动轴是履带车辆动力传递的关键基础零件，其使用性能对整个传动系统的功能实现和可靠性都起着至关重要的作用。受到履带车辆对传动系统体积和重量的严格限制，传动轴只能通过精细化的设计与制造，实现缩小体积和重量同时确保寿命。履带车辆传动系统中的传动轴类型多种多样，例如传动主轴、转向零轴、辅助传动轴和风扇传动轴等，其中，传动主轴功能、支撑形式和结构类型等最为复杂。传动主轴动力从中间输入再由两端输出，具有单输入和双输出的特点，传动主轴与输入和输出部件均通过渐开线花键连接。另外，由于传动系统总体布局约束和限制，传动主轴输入渐开线花键两侧的输出端为非对称结构。

履带车辆行驶过程中，在复杂内、外激励的共同作用下，传动主轴承受交变载荷作用，由于疲劳损伤的累积，传动主轴频繁发生早期疲劳失效，导致整个传动系统瘫痪，使整车丧失直驶、转向、制动等功能。目前，传动主轴两侧输出端渐开线花键的过渡区普遍采用退刀槽结构，从传动主轴的断裂规律来看，断裂位置均发生在渐开线花键的退刀槽部位，说明传动主轴存在由结构设计不合理引起的局部应力过大的问题。因此，在设计阶段，需要对传动主轴渐开线花键的退刀槽部位进行结构改进设计，从而减小工作应力，提高传动主轴的抗疲劳能力，有利于提高传动主轴的可靠性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何设计履带车辆传动系统的传动主轴，以解决现有传动主轴由渐开线花键退刀槽结构引起的局部应力过大，造成早期疲劳失效的问题，从而提高传动主轴的抗疲劳设计能力。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种可提高疲劳强度寿命的履带车辆传动系统传动主轴，所述传动主轴内部开有内孔10，所述传动主轴从左至右包括：左侧轴承支撑定位圆柱面1、左侧输出渐开线花键2、左侧过渡区3、左侧圆柱面4、中间输入渐开线花键5、右侧圆柱面6、右侧过渡区7、右侧输出渐开线花键8、右侧轴承支撑定位圆柱面9；

其中，所述左侧输出渐开线花键2与左侧圆柱面4之间，以及右侧输出渐开线花键8与右侧圆柱面6之间，取消了退刀槽结构。

其中，所述左侧过渡区3及右侧过渡区7外径均定义为d_o，d_o为整数且满足下式：

(d_s-2)≤d_o≤(d_s-1) (1)

上式中，d_s为左侧输出渐开线花键2和右侧输出渐开线花键8的小径，单位为mm。

其中，所述左侧过渡区3和右侧过渡区7的长度均定义为l_g，l_g为整数且满足下式：

上式中θ如下：

上式中，R表示渐开线花键磨削砂轮半径，单位为mm。