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摘要：本文對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)張緊輪的開(kāi)發(fā)制造與試驗(yàn)進(jìn)行了深入的分析和研究，先重點(diǎn)分析了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)張緊輪的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中，發(fā)動(dòng)機(jī)工作受力情況、扭簧情況，及阻尼來(lái)源與影響因素，其次再對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)張緊輪制造裝配工藝中的柔性生產(chǎn)線，中心樞軸磨削工藝，基座搖臂及中心樞軸漲鉚工藝等進(jìn)行分析探討，最后對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)張緊輪軸承部件試驗(yàn)過(guò)程及效果進(jìn)行了分析與闡述。望可以為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)張緊輪的高效應(yīng)用及運(yùn)行提供參考。

關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動(dòng)機(jī);自動(dòng)張緊輪;開(kāi)發(fā)制造與試驗(yàn);基座搖臂

0? 引言

新時(shí)代下，伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)汽車業(yè)也在此情況下崛起并不斷壯大，然與之相關(guān)的基礎(chǔ)性構(gòu)件軸承業(yè)也因此得到迅猛發(fā)展。與此同時(shí)，因汽車業(yè)的特殊需求，市場(chǎng)中又相繼推出各種類型的軸承延伸產(chǎn)品。皮帶張緊輪的作用是保證發(fā)動(dòng)機(jī)有效運(yùn)行及正常傳送能量到汽車各附件，因?yàn)槠鋵?duì)于汽車整體運(yùn)行的重要性，所以對(duì)于其性能和功能標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用安全性具有更高的要求。

1? 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)張緊輪的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)

1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中的受力情況

1.1.1 空調(diào)水泵等附件輪系的布置

在實(shí)施發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)過(guò)程中，附件傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算，特別是惰輪位置和數(shù)量的選定，將直接影響改變傳動(dòng)皮帶包角，增加或減少皮帶的有效接觸面，會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)附件性能和穩(wěn)定性產(chǎn)生直接影響，由此也會(huì)阻礙發(fā)動(dòng)機(jī)有效運(yùn)行，嚴(yán)重的情況下，還會(huì)對(duì)車輛整體指標(biāo)產(chǎn)生干擾，所以發(fā)動(dòng)機(jī)前端輪系的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)受到人們高效關(guān)注。

附件傳動(dòng)系統(tǒng)主要利用了皮帶與皮帶輸間所產(chǎn)生的摩擦力把發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳導(dǎo)到汽車各個(gè)附件當(dāng)中，并同時(shí)讓其在合理的速度下正常穩(wěn)定運(yùn)行。其中傳動(dòng)模式包含了V型帶和多楔帶的傳動(dòng)。而多楔帶與V型帶相比較，具備以下幾種優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，即：①傳動(dòng)扭矩較大，壽命也較長(zhǎng);②皮帶背面還能夠驅(qū)動(dòng)附件;③皮帶不會(huì)失去張力，而且調(diào)整數(shù)量也較小;④傳動(dòng)效果也非常好;⑤可帶多數(shù)量的傳動(dòng)輪，降低發(fā)動(dòng)機(jī)軸向長(zhǎng)度;⑥利用自動(dòng)張緊裝備便不去需要進(jìn)行調(diào)整;⑦帶輪最小直徑比較小[1]。

在設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)前端附件機(jī)構(gòu)的時(shí)候，先需明確定輪系統(tǒng)中各個(gè)附件的具體坐標(biāo)。輸入位置坐標(biāo)數(shù)值與帶輪規(guī)格，之后利用以往的計(jì)算法來(lái)對(duì)皮帶長(zhǎng)度及包角進(jìn)行明確。結(jié)合前端輪附件坐標(biāo)及規(guī)格通過(guò)軟件來(lái)實(shí)施合理的布置，由此得到所需的結(jié)果。

1.1.2 確定自動(dòng)張緊輪的彈簧扭矩

可利用傳統(tǒng)方法來(lái)計(jì)算松邊張力和張緊側(cè)的力。在附件動(dòng)力與皮帶速度到達(dá)相應(yīng)數(shù)值的時(shí)候，張緊邊緣張力會(huì)達(dá)到最大數(shù)值，在此情況下，張緊邊緣張力可以被確定為最大拉力。在皮帶驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中，要求皮帶允許范圍內(nèi)的張力不能大于皮帶理論計(jì)算極限張力的80%，如果沒(méi)有按照這一標(biāo)準(zhǔn)操作，就會(huì)導(dǎo)致皮帶拉長(zhǎng)變形和損壞，同時(shí)也無(wú)法使張緊輪在理論設(shè)計(jì)位置工作，阻尼不能滿足系統(tǒng)計(jì)算要求。為了能夠有效面對(duì)這些問(wèn)題，可以對(duì)多楔帶數(shù)量適當(dāng)增加，其中各楔帶最大允許值為155N[2]。為了保證帶和帶輪間能夠產(chǎn)生充足的摩擦力，一定要保證皮帶有效初拉力，實(shí)際初拉力指的是皮帶靜止情況下的平均拉力。對(duì)于這一拉力數(shù)值的明確，可以取緊這拉力與松邊接力相加和的一半為準(zhǔn)。沒(méi)有選用新皮帶，主要是因?yàn)槌跗谑褂蒙扉L(zhǎng)變形范圍較大，因此新皮帶初始長(zhǎng)力通常會(huì)按1.5倍值來(lái)進(jìn)行調(diào)控。初張力的合理明確是較重要的一項(xiàng)工作。初張力如果過(guò)大，便會(huì)增大皮帶輪軸承負(fù)荷，使皮帶和軸承的使用期限有所縮短;張力過(guò)小，會(huì)以發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或是急加速和急減速的時(shí)候，因?yàn)槭芷л喐蓴_，皮帶和帶輪間較易產(chǎn)生滑動(dòng)，由此會(huì)出現(xiàn)摩擦噪音。

1.2 扭簧的分析

扭簧組件屬于張緊輪結(jié)構(gòu)的核心性器件。扭轉(zhuǎn)彈簧為其提供的扭矩功能一定供有效滿足發(fā)動(dòng)機(jī)前端附件所需初拉力，并且還需不斷補(bǔ)償因?yàn)槠чL(zhǎng)度的增大而降低的拉力，如此才可以保證發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)張緊輪原本作用和功效，在發(fā)動(dòng)機(jī)的前端皮帶使用壽命期限內(nèi)，皮帶的張力并不需做出任何改動(dòng)，如此便能為用車人員提供方便。

1.3 阻尼來(lái)源與影響因素

第一，銷軸自潤(rùn)滑軸套摩擦副。這一因素是阻尼形成的重要源頭。然而在汽車生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)中，因?yàn)殇N軸與軸套較易干擾加工精確度與加工工藝，為此加工銷軸與自潤(rùn)滑軸套統(tǒng)一性會(huì)相對(duì)較好，因此在這一組件中的阻尼值是相對(duì)穩(wěn)定的。第二，彈簧組件組裝摩擦阻尼[3]。阻尼值可以較大也可較小，所以說(shuō)阻尼是造成張緊輪不穩(wěn)定的重要原因。如彈簧座處于固定狀態(tài)，并且存在0.1摩擦系數(shù)，如此接觸副可以產(chǎn)生超過(guò)14%的阻尼。如彈簧座沒(méi)有固定，同時(shí)因?yàn)閺椈蓛啥说膶?duì)稱性阻礙，其摩擦?xí)ハ嗟值簦绱吮悴粫?huì)產(chǎn)生阻尼。如彈簧座沒(méi)有固定，而且彈簧兩端并不對(duì)稱，所以會(huì)因接觸力分布不均衡，摩擦力只會(huì)抵消一部分，如此便會(huì)出現(xiàn)阻尼。

2? 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)張緊輪制造裝配工藝

2.1 柔性生產(chǎn)線

在新時(shí)代下因?yàn)榭萍嫉目焖侔l(fā)展和不斷升級(jí)，數(shù)控技術(shù)生產(chǎn)線已被廣泛應(yīng)用，而且生產(chǎn)出的產(chǎn)品不僅質(zhì)量?jī)?yōu)良價(jià)格實(shí)惠，而且其生產(chǎn)的效率也會(huì)比傳統(tǒng)技術(shù)明顯提升。除此之外，因?yàn)榧庸ぶ行牡牟粩喟l(fā)展，到后來(lái)已出現(xiàn)了三坐標(biāo)生產(chǎn)型的高速加工中心，然將這種加工中心當(dāng)作主體而構(gòu)建的新型柔性自動(dòng)生產(chǎn)線，便是所說(shuō)的敏捷柔性的自動(dòng)生產(chǎn)線，其很大程度提升了生產(chǎn)量和質(zhì)量，同時(shí)該生產(chǎn)線不但能夠重復(fù)性的使用，同時(shí)還可相互組合來(lái)使用，還可合理范圍內(nèi)的進(jìn)行擴(kuò)展，所以此生產(chǎn)可以極大程度滿足當(dāng)下市場(chǎng)發(fā)展，正因敏捷柔性生產(chǎn)線可以與不斷發(fā)展的市場(chǎng)相匹配，因此這種技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展空間非常廣闊。

2.2 中心樞軸磨削工藝

在以往加工工藝當(dāng)中，中心多臺(tái)階樞軸系統(tǒng)和多臺(tái)階磨削都需使用三道工序才可以有效完成這項(xiàng)操作。確切的說(shuō)，就是先需對(duì)產(chǎn)品前端小軸頸及端面進(jìn)行磨削，之后再對(duì)整體主軸頸實(shí)施磨削，最后，對(duì)所有多臺(tái)階實(shí)施磨削操作。此工藝對(duì)于多臺(tái)階樞軸以往制造工藝形成了較大限制，生產(chǎn)節(jié)拍、重復(fù)定位精度和加工誤差都難以滿意大環(huán)境下的需求，無(wú)法突出企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。在多工位多主軸自動(dòng)磨床的飛速發(fā)展，同時(shí)伴隨技術(shù)的快速升級(jí)，誕生了一種可以取代傳統(tǒng)磨削工藝實(shí)施中心多臺(tái)階樞軸制造的全新工藝，一次裝夾，高速磨削，更換新型材料的磨削刀具，有效利用這種新工藝便能夠有效實(shí)現(xiàn)主軸頸系統(tǒng)與產(chǎn)品前端小軸及端面的整體磨削，由此很大程度提升生產(chǎn)效率。

2.3 基座搖臂及中心樞軸漲鉚工藝

漲鉚工藝其工作原理是把基座和搖臂通過(guò)中心樞軸漲型喇叭口將三者緊緊的結(jié)合在一起。這種制造工藝同以往裝配工藝有所不同，除了傳統(tǒng)的過(guò)盈力之外 ，還將通過(guò)過(guò)盈配合處前端中心樞軸口部漲鉚后直徑增大1-2mm，即使張緊輪在發(fā)動(dòng)機(jī)中最大極限速度和負(fù)載的情況下，也不會(huì)發(fā)生搖臂與中心樞軸之間的過(guò)盈力不夠而導(dǎo)致脫開(kāi)，進(jìn)一步限制搖臂與中心樞軸之間的軸向運(yùn)動(dòng)。

2.4 軸承座面的平行度與高度尺寸的動(dòng)態(tài)加工工藝

張緊輪的其中兩個(gè)重要參數(shù)特性：軸承座面的平行度與高度尺寸。其直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶的正確位置和使用壽命。在以往加工工藝當(dāng)中，采用靜態(tài)直接加工，將不考慮皮帶包角、皮帶推力方向，帶輪理論位置等因素帶來(lái)的影響，導(dǎo)致加工后無(wú)法消除在理論設(shè)計(jì)上與實(shí)際制造后的誤差，主要產(chǎn)生來(lái)源于狀態(tài)不一致。改進(jìn)后的動(dòng)態(tài)加工工藝將充分考慮上述影響因素，加工狀態(tài)與張緊輪在實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)中的工作狀態(tài)、受力情況相吻合，加工中模擬皮帶推力，且推力方向與皮帶推力方向一致，搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)后的坐標(biāo)尺寸與設(shè)計(jì)帶輪理論位置相重合。研究新的加工方案大大提高了軸承座面的平行度與高度尺寸的穩(wěn)定性，從而能夠使加工后張緊輪更加充分的貼近于實(shí)際應(yīng)用狀態(tài)效果。

3? 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)張緊輪軸承部件試驗(yàn)

3.1 防塵試驗(yàn)

本試驗(yàn)主要選用兩個(gè)試驗(yàn)件來(lái)進(jìn)行防塵效果的測(cè)試。防塵試驗(yàn)所需數(shù)據(jù)：試驗(yàn)轉(zhuǎn)速3600rpm，試驗(yàn)箱容積50×50×50（單位：cm），環(huán)境溫度在20℃，灰塵濃度1%試驗(yàn)箱容積，試驗(yàn)時(shí)間為100小時(shí)，風(fēng)扇工作條件為5min?；蚴?min開(kāi)，混合泥土種類JIS 7th級(jí)泥土用35%，JIS 8th級(jí)的泥土用65%。防塵試驗(yàn)判定標(biāo)準(zhǔn)：灰塵的進(jìn)入量不可超過(guò)0.02克。

試驗(yàn)結(jié)果：1號(hào)試驗(yàn)件在試驗(yàn)前的重量在1102.13克，試驗(yàn)以后的重量為1102.11克，灰塵進(jìn)入量為零，所以證明1號(hào)試驗(yàn)件的試驗(yàn)結(jié)果是有效的。2號(hào)試驗(yàn)件在試驗(yàn)前的重量為1101.67克，試驗(yàn)以后的重量為1101.64克，灰塵進(jìn)入量為0，所以由此可以證明2號(hào)試驗(yàn)件的試驗(yàn)結(jié)果是有效的可行的。試驗(yàn)最終結(jié)論是這兩種試件符合試驗(yàn)要求[4]。

3.2 防水試驗(yàn)

本試驗(yàn)主要選用兩個(gè)試驗(yàn)件來(lái)進(jìn)行防水效果的測(cè)試。試驗(yàn)數(shù)據(jù)：試驗(yàn)轉(zhuǎn)速1600/3200rpm。噴水條件：當(dāng)達(dá)到300cm3/min時(shí)可開(kāi)始1min時(shí)間的噴水，當(dāng)噴水29min時(shí)長(zhǎng)以后便可結(jié)速噴水。環(huán)境溫度：要求正常室溫便可。試驗(yàn)時(shí)間：為100小時(shí)。泥漿的成分：水6.8升，磨料：150號(hào)、240號(hào)和400號(hào)氧化鋁磨粒分別200g，200g開(kāi)燥粗糙灰塵，總共800g;鹽200g。旋轉(zhuǎn)的方式：以外圈旋轉(zhuǎn)為主。判定標(biāo)準(zhǔn)：進(jìn)水量不可以超過(guò)0.02克，目視檢測(cè)軸承內(nèi)不可以有進(jìn)水的現(xiàn)象發(fā)生。

試驗(yàn)結(jié)果：1號(hào)試驗(yàn)件在試驗(yàn)前重量在11.1.62克，試驗(yàn)以后的重量為1101.61克，進(jìn)水理為零，所以證明1號(hào)試驗(yàn)件的試驗(yàn)結(jié)果是合格的。2號(hào)試驗(yàn)件在試驗(yàn)前的重量為1104.05克，試驗(yàn)以后的重量為1104.05克，進(jìn)水量為零所以證明2號(hào)試驗(yàn)件的試驗(yàn)結(jié)果是合格的。試驗(yàn)最終結(jié)論是這兩種試件符合試驗(yàn)要求。

3.3 溫升試驗(yàn)

本試驗(yàn)主要選用兩個(gè)試驗(yàn)件來(lái)進(jìn)行防水效果的測(cè)試。試驗(yàn)條件：試驗(yàn)轉(zhuǎn)速7000rpm，徑向載荷：1470N，環(huán)境溫度在120，試驗(yàn)的時(shí)間為20小時(shí)。判定標(biāo)準(zhǔn)：溫升不可以超過(guò)35℃。

試驗(yàn)結(jié)果：1號(hào)試件，在以上試驗(yàn)條件下，表現(xiàn)出的溫升在25℃左右，所以可以確定試驗(yàn)結(jié)果是合格的。2號(hào)試件在試驗(yàn)條件下，表現(xiàn)出的溫升在24℃，所以也可以證明試驗(yàn)的結(jié)果是合格的。試驗(yàn)最終結(jié)論是這兩種試件符合試驗(yàn)要求。

4? 結(jié)語(yǔ)

總體來(lái)說(shuō)，本文通過(guò)對(duì)汽車張緊輪的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的深入分析和研究，特別是通過(guò)結(jié)合相應(yīng)理論對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)張緊輪軸承部件所實(shí)施的具體試驗(yàn)，得出比較理想的試驗(yàn)結(jié)果。這一結(jié)果可以為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中張緊輪應(yīng)用的可靠性和適應(yīng)性奠定基礎(chǔ)。

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