摘要:比較了空心軸和實心軸的抗彎和抗扭截面系數,發(fā)現相同外徑的空心軸和實心軸在傳遞扭矩、彎矩和彎扭復合的功能時差別不大,但空心軸能大幅降低軸的重量,故空心軸的應用受到了越來越多的重視,急需解決空心軸的成形問題。對空心軸的成形方法做了歸納總結,簡要分析了鍛造+機加工、徑向鍛造、旋轉鍛造、擠壓或擠壓+機加工、楔橫軋、強力旋壓、旋轉壓縮、內高壓成形、橫軋+軸向穿孔、注射鍛造、靜液擠壓+內高壓成形等的原理和特點,并對幾種常用成形方法在坯料形式、成形溫度、潤滑、成形道次、尺寸精度、表面質量和成形周期等方面進行了比較。未來對空心軸的需求會越來越多,成形方法也將向高效、精密、柔性的方向發(fā)展。
軸是組成機械的重要零件之一,各類做回轉運動的傳動零件都是通過軸來支承傳動零件、傳遞運動和動力的。按照軸所受載荷的不同,可將軸分為:只承受彎矩、不傳遞扭矩的心軸,如高鐵的輪軸;只傳遞扭矩、不承受彎矩的傳動軸,如汽車的傳動軸;既傳遞扭矩又承受彎矩的轉軸,如汽車變速箱軸。
隨著國家節(jié)能減排政策的日趨嚴格和經濟可持續(xù)發(fā)展的要求,生產資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的產品是工業(yè)界的必然選擇。其中,節(jié)材和降耗等對輕量化的需求越來越多,比如汽車的輕量化,可在制造階段減少材料消耗,在應用階段減少能源和排放,同時擁有更好的負載和操控性。
與實心軸相比,在保證使用要求的情況下,空心軸擁有以下優(yōu)點:(1)減少材料消耗、降低軸的重量;(2)對于高轉速的零件,空心軸的轉動慣量??;(3)減少振動。對交通工具如汽車、高鐵和飛行器等,空心軸的優(yōu)越性尤為明顯。
為此,本文對實心軸和空心軸在傳遞彎矩和扭矩時的效果做了對比,發(fā)現外徑相同的空心軸和實心軸在使用功能上差別不大,但重量卻能大幅降低,對于輕量化有著重要的意義,為此空心軸的成形受到了越來越多的重視??招妮S的成形方法有:鍛造+機加工、徑向鍛造、旋轉鍛造、擠壓+沖孔(鉆孔)、楔橫軋、內高壓成形、剪切旋壓、軋擠成形等,比較成熟的方法有鍛造+機加工、徑向鍛造、旋轉鍛造、擠壓等。未來隨著輕量化的發(fā)展,對空心軸的需求會越來越多,成形方法將向高效、精密、柔性的方向發(fā)展