[發(fā)明專利]基于激光焊接技術(shù)的分體式傳動(dòng)軸輕量化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及其方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510320444.8
• 申請(qǐng)日: 2015-06-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104895906A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮愛(ài)新;薛偉;陳風(fēng)國(guó);朱德華;曹宇;李峰平;瞿建武;周儉;許炎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 溫州大學(xué)
• 主分類號(hào): F16C3/02
• 分類號(hào): F16C3/02;B23K26/28;B23P15/14
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 王玉國(guó)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于激光焊接技術(shù)的分體式傳動(dòng)軸輕量化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及其方法，屬于激光焊接技術(shù)和汽車(chē)零部件制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

汽車(chē)工業(yè)是產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高、規(guī)模效益明顯、資金和技術(shù)密集的重要產(chǎn)業(yè)，將是擴(kuò)大內(nèi)需、支持未來(lái)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要力量。目前，我國(guó)加快發(fā)展汽車(chē)工業(yè)的條件已基本成熟。但是零部件發(fā)展仍然落后，汽車(chē)零部件工業(yè)的投資力度不足，具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品少，是目前汽車(chē)工業(yè)存在的主要問(wèn)題之一。

傳動(dòng)軸是一個(gè)高轉(zhuǎn)速、少支承的旋轉(zhuǎn)體，是汽車(chē)傳動(dòng)系中傳遞動(dòng)力的重要部件，作用是與變速箱、驅(qū)動(dòng)橋一起將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給車(chē)輪，使汽車(chē)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，因此它的動(dòng)平衡是至關(guān)重要的。這就對(duì)連接桿之間的連接情況有著高要求，傳統(tǒng)的連接方式是采用摩擦焊和氣保焊，僅滿足了基本使用，硬度，應(yīng)力，抗扭強(qiáng)度等力學(xué)性基本能達(dá)到要求，但是摩擦焊要求工件剛性固定，焊接時(shí)由于工件的相對(duì)擠壓轉(zhuǎn)動(dòng)，使焊接面不平整，熔融的材料外溢堆積在焊縫處，后續(xù)的處理繁瑣，效率較低，成本也高；氣保焊由于氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)，并且電弧的光輻射很強(qiáng)，需設(shè)擋風(fēng)裝置，否則氣體保護(hù)效果不好，對(duì)操作人員也有傷害，另外焊接質(zhì)量不高，焊縫區(qū)會(huì)出現(xiàn)融化不均勻，氣孔等缺陷。

同時(shí)，傳動(dòng)軸一般采用實(shí)心軸設(shè)計(jì)，但是由于重量大，在剎車(chē)或加速時(shí)，平衡性能差，會(huì)加大慣性，對(duì)變速箱和后橋造成傷害；由于是實(shí)心軸，需要將連接端面都焊接起來(lái)，若焊接不完全，會(huì)導(dǎo)致焊接應(yīng)力分布不均勻，在轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞動(dòng)力時(shí)，在已經(jīng)焊接與未焊接部位應(yīng)力發(fā)生擴(kuò)散，產(chǎn)生裂紋，疲勞性能與壽命降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種激光焊接技術(shù)的分體式傳動(dòng)軸輕量化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及其方法。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

基于激光焊接技術(shù)的分體式傳動(dòng)軸輕量化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)是：包括中部空心管以及左右兩實(shí)心連接桿，左實(shí)心連接桿右端預(yù)留的配合端和右實(shí)心連接桿左端預(yù)留的配合端分別與中部空心管過(guò)盈配合，過(guò)盈配合處通過(guò)激光焊接連接固定，中部空心管壁厚大于4mm。

進(jìn)一步地，上述的基于激光焊接技術(shù)的分體式傳動(dòng)軸輕量化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其中，所述左實(shí)心連接桿材質(zhì)為40Cr冷拉圓鋼，長(zhǎng)度為174.5mm，直徑為Φ36mm，與中部空心管配合端尺寸為長(zhǎng)10mm，直徑Φ27mm。

更進(jìn)一步地，上述的基于激光焊接技術(shù)的分體式傳動(dòng)軸輕量化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其中，所述右實(shí)心連接桿材質(zhì)為40Cr冷拉圓鋼，長(zhǎng)度為167.5mm，直徑為Φ36mm，與中部空心管配合端尺寸為長(zhǎng)10mm，直徑Φ27mm。

再進(jìn)一步地，上述的基于激光焊接技術(shù)的分體式傳動(dòng)軸輕量化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其中，所述中部空心管材質(zhì)為45#，其尺寸內(nèi)徑為Φ27mm，壁厚為4mm，長(zhǎng)度為121mm。

本發(fā)明基于激光焊接技術(shù)的分體式傳動(dòng)軸輕量化設(shè)計(jì)方法，左實(shí)心連接桿右端預(yù)留的配合端和右兩實(shí)心連接桿左端預(yù)留的配合端分別與中部空心管過(guò)盈配合，采用高功率激光器對(duì)連接處進(jìn)行焊接，激光器功率在3000w以上，焊接厚度大于4mm，焊接完成后傳動(dòng)軸具有兩處焊縫。

本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在：

①激光焊接技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的摩擦焊、氣保焊，熱影響區(qū)金相變化范圍和因熱傳導(dǎo)所導(dǎo)致的變形都較小，而且更能消除焊接殘余應(yīng)力，提高傳動(dòng)軸連接處表面硬度，提高連接處強(qiáng)度，抗扭強(qiáng)度等疲勞性能；

②分體式空心管設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸輕量化設(shè)計(jì)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，節(jié)省原材料，降低生產(chǎn)成本，滿足復(fù)雜多變的高使用要求，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高工作環(huán)境的安全系數(shù)；

③無(wú)污染、工藝適用范圍廣，并且激光焊接作用強(qiáng)、影響范圍大，可適用于各種汽車(chē)零部件加工工藝。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1：本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2：左實(shí)心連接桿的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3：右實(shí)心連接桿的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4：中部空心管的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，基于激光焊接技術(shù)的分體式傳動(dòng)軸輕量化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，包括中部空心管3以及左右兩實(shí)心連接桿，左實(shí)心連接桿1右端預(yù)留的配合端和右實(shí)心連接桿2左端預(yù)留的配合端分別與中部空心管3過(guò)盈配合，過(guò)盈配合A處通過(guò)激光焊接連接固定，中部空心管3壁厚大于4mm。

如圖2所示，左實(shí)心連接桿1材質(zhì)為40Cr冷拉圓鋼，長(zhǎng)度為174.5mm，直徑為Φ36mm，與中部空心管配合端尺寸為長(zhǎng)10mm，直徑Φ27mm。