程芳慶 朱名玉

摘要：曲軸是一種扭轉(zhuǎn)彈性系統(tǒng)，其本身具有一定的自振頻率。在發(fā)動機工作過程中，經(jīng)連桿傳給連桿軸頸的作用力的大小和方向都是周期性變化的，因此曲軸各曲拐的旋轉(zhuǎn)速度也是忽快忽慢呈周期性變化的。安裝在曲軸后端的飛輪轉(zhuǎn)動慣量最大，可以認(rèn)為是勻速旋轉(zhuǎn)，因此造成曲軸各曲拐的轉(zhuǎn)動比飛輪的轉(zhuǎn)動時快時慢，這種現(xiàn)象稱為曲軸的扭轉(zhuǎn)振動。曲軸的扭轉(zhuǎn)振動容易造成發(fā)動機的功率損失，引起曲軸扭轉(zhuǎn)變形，振動強烈時甚至?xí)嗲S。一般來說，低速發(fā)動機不易達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速，但對于缸數(shù)多及轉(zhuǎn)速高的發(fā)動機，由于其曲軸剛度小、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量大，自振頻率低，強迫振動頻率高，容易達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速而發(fā)生強烈的共振，因此加裝扭轉(zhuǎn)減振器很有必要。為規(guī)范曲軸扭轉(zhuǎn)減震器（俗名：皮帶輪）產(chǎn)品圖紙的所有內(nèi)容定義，更規(guī)范，合理，高效的定義工程圖紙的公差，技術(shù)要求等。為保證曲軸扭轉(zhuǎn)減震器在設(shè)計過程中保質(zhì)保量的達(dá)到技術(shù)的要求，故對圖紙的各項指標(biāo)的定義變得舉足重輕，用以保證開發(fā)部門圖紙的統(tǒng)一性，專業(yè)性，適用性，合理性。

關(guān)鍵詞：曲軸扭轉(zhuǎn)減震器;產(chǎn)品圖紙;汽車發(fā)動機

針對汽車發(fā)動機曲軸前端的曲軸扭轉(zhuǎn)減震器的圖紙開發(fā)設(shè)計，憑借多年的產(chǎn)品設(shè)計與研發(fā)經(jīng)歷，接觸過非常多的汽車廠，通過對外資品牌、合資品牌及自主品牌產(chǎn)品的不同性能要求與技術(shù)規(guī)范，最終總結(jié)出一套合理的產(chǎn)品開發(fā)圖紙定義規(guī)范，本文以普通的曲軸扭轉(zhuǎn)減震器三件套設(shè)計與開發(fā)為例，以供本行業(yè)的研發(fā)人員借鑒參考。具體談?wù)剰目偝蓤D紙、零件圖紙、毛坯圖紙等的公差及技術(shù)要求的定義。

1.曲軸扭轉(zhuǎn)減震器總成圖紙

1.1.橡膠圈組裝壓縮比定義：

根據(jù)大量實驗數(shù)據(jù)證明，橡膠圈組裝時的壓縮比為41-43%時為最佳，最大不能超過48%，超過此數(shù)值時不易組裝，而且會對整個帶輪性能產(chǎn)生影響，壓縮比越大，產(chǎn)生的滑移扭矩也就越大，此時帶輪近似于剛性配合.在設(shè)計橡膠圈時，因組裝的中徑（齒環(huán)與輪轂所形成的空間）不變，故設(shè)計時從此入手即可.

壓縮比計算公式如下：

壓縮比（i）=〈橡膠圈厚度（T）-（慣性環(huán)內(nèi)徑（D）-輪轂外徑（d））/2〉/橡膠圈厚度（T）

即：i=〈T-（D-d）/2?〉/T，標(biāo)注時應(yīng)在橡膠圈兩頭標(biāo)出允許高出鐵件平面2mmMax。

1.2.尺寸公差定義：

（1）總成外徑：如無特殊要求時定義為±0.6mm。（2）跨棒距：如無特殊要求時定義為±0.6mm。（3）總成內(nèi)徑：如無特殊要求時定義為+0.05/-0mm。（4）總成總高：如無特殊要求時定義為±0.3mm。（5）齒到安裝面距離：如無特殊要求時定義為±0.25mm。（6）齒頂圓：如無特殊要求時定義為R0.325±0.075?mm;齒根圓：如無特殊要求時定義為R0.425±0.075mm。（7）齒形角度：如無特殊要求時定義為±1度。（8）齒間距：均定義為3.56±0.05mm.（9）鍵槽寬度：如無特殊要求時定義為+0.2/+0.05mm。?（10）裝車螺孔：如無特殊要求時定義為±0.2mm。（11）輪轂軸外徑磨銷：如無特殊要求時定義為+0/-0.05mm。

備注：以上11項均為關(guān)鍵特性尺寸，要根據(jù)客戶要求識別為關(guān)鍵特性符號附加.其他尺寸在無客戶特殊要求下無需標(biāo)注公差.總體來說總成圖關(guān)鍵控制標(biāo)齊，別的尺寸越少越好，客戶有要求時參照技術(shù)交流后定義。

1.3.形位公差定義：

（1）軸徑向跳動：OEM三件套式帶輪如無特殊要求時定義為0.4mm，多件套式帶輪如無特殊要求時定義為0.5mm，AEM全為0.5mm.（2）鍵槽對稱度：如無特殊要求時定義為0.1mm.（3）裝車孔位置度：如無特殊要求時定義為0.2mm.（4）裝車面平面度：如無特殊要求時定義為0.1mm.備注：客戶有要求時參照技術(shù)交流后定義。

1.4.粗糙度定義：

（1）裝車面粗糙度：如無特殊要求時定義為Ra3.2mm.（2）裝車內(nèi)孔粗糙度：如無特殊要求時定義為Ra1.6mm.（3）齒形粗糙度：鑄件如無特殊要求時定義為Ra3.2mm，鋼件（旋壓）如無特殊要求時定義為Ra1.6mm?（這里所指的粗糙度均為未表面處理前）。（4）輪轂軸外徑磨銷：如無特殊要求時定義為Ra0.8mm。備注：客戶有要求時參照技術(shù)交流后定義。

1.5.技術(shù)要求：

（1）OEM如下實例，無特殊要求時必須按此定義;客戶有特殊要求時可隨之增加或減少.

1.材料：1）輪轂：XXX符合XXX標(biāo)準(zhǔn);2）橡膠圈：XXX符合XXX標(biāo)準(zhǔn);3）慣性環(huán)：XXX?符合XXX標(biāo)準(zhǔn);

2.動平衡測試：1）不平衡量：≤XXg.cm;2）平衡孔位置為：ΦXXmm;3）平衡孔直徑為：ΦXmm;4）孔深：≤Xmm;5）孔數(shù)：≤8個。

3.固有頻率（溫度60?±?3°，振幅±0.1°）：XXX±30?HZ;

4.滑動扭矩：≥XXX?N.M（常溫下，23℃）;

5.供應(yīng)商標(biāo)記和零件號，生產(chǎn)批次號刻記：XXXXXX;

6.表面處理：黑色油漆，涂層厚度≥30um，試驗標(biāo)準(zhǔn)D26?5316;鹽霧試驗48H無紅銹，試驗標(biāo)準(zhǔn)D17?1058;

7.扭震角：<XX°;

8.慣性環(huán)轉(zhuǎn)動慣量：XXXkgm2平方;

9.輪轂轉(zhuǎn)動慣量：XXXkgm2平方;

10.壓出力試驗：（室溫，5mm/min）≥12KN

11.極限轉(zhuǎn)速測試：

1）從7000rpm每上升1000rpm運轉(zhuǎn)1min，轉(zhuǎn)速到達(dá)13000rpm再運轉(zhuǎn)1min后停止;2）確認(rèn)零件尺寸與性能符合圖紙定義要求。

12.共振點追蹤疲勞測試：追蹤時間：XX小時，激勵振幅：±XX°

a.扭轉(zhuǎn)疲勞試驗后橡膠不允許有裂紋;b.扭轉(zhuǎn)疲勞試驗后壓出力不小于10KN;c.扭轉(zhuǎn)疲勞試驗后滑動扭矩變化±50Nm;d.扭轉(zhuǎn)疲勞測試后固有頻率變化±30Hz

13.扭轉(zhuǎn)疲勞測試：次數(shù)：100萬次、頻率：XXHz、扭轉(zhuǎn)角：±XX°、環(huán)境溫度：XX℃。a.扭轉(zhuǎn)疲勞試驗后橡膠不允許有裂紋;b.扭轉(zhuǎn)疲勞試驗后壓出力不小于10KN;c.扭轉(zhuǎn)疲勞試驗后滑動扭矩變化±50Nm;d.扭轉(zhuǎn)疲勞測試后固有頻率變化±30Hz。

備注：第12、13項可根據(jù)客戶要求選其一，無要求時此兩項可不做為技術(shù)要求。表中數(shù)字為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，表中XX為可變化數(shù)據(jù)。

（2）AEM按下面標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行.

1.材料：1）輪轂：XXX;2）橡膠圈：XXX;3）慣性環(huán)：XXX;

2.動平衡測試：1）.不平衡量：≤15g.cm;2）.平衡孔位置為：ΦXXmm;3）.平衡孔直徑為：ΦXmm;4）.孔深：≤Xmm;5）.孔數(shù)：≤8個;

3.固有頻率（溫度60°，振幅±0.1°）：XXX±30HZ;

4.滑動扭矩：≥XXX?N.M（常溫下，23℃）;

5.供應(yīng)商標(biāo)記和零件號，生產(chǎn)批次號刻記：XXXXXX;

6.表面處理：黑色油漆，涂層厚度≥30um，試驗標(biāo)準(zhǔn)D26?5316;鹽霧試驗48H無紅銹，試驗標(biāo)準(zhǔn)D17?1058;

7.壓出力試驗：（室溫，5mm/min）≥12KN。

備注：表中數(shù)字為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，表中XX為可變化數(shù)據(jù)。

2.曲軸扭轉(zhuǎn)減震器零件圖紙

2.1.組裝橡膠類尺寸公差定義：

（1）?零件外徑：通過車銷獲得者要求定義為±0.1mm.（2）齒環(huán)跨棒距：通過車銷獲得者要求定義為±0.3mm.（3）?零件內(nèi)徑：通過車銷獲得者要求定義為±0.1mm.（4）零件高度：通過車銷獲得者要求定義為±0.1mm.（5）齒環(huán)齒到端面距離：通過車銷獲得者要求定義為±0.1mm.（6）齒環(huán)角度：通過車銷獲得者要求定義為±0.5度.

（7）轂形角度：通過車銷獲得者要求定義為±1度.

備注：其他尺寸公差可參照總成圖紙定義的相關(guān)內(nèi)容，無要求的部分定義為±0.15mm，非重要尺寸可不標(biāo)公差。

2.2.旋壓類尺寸公差定義：

（1）齒環(huán)旋壓定位徑：通過原毛坯獲得要求定義為±0.1mm.（2）齒環(huán)旋壓內(nèi)徑：通過旋壓獲得者要求定義為+0.1/-0.05mm.（3）齒環(huán)齒到端面距離：通過旋壓獲得者要求定義為±0.15mm.（4）齒環(huán)內(nèi)外徑，高度：通過旋壓獲得者要求定義為min.后序通過車銷終成型.（5）齒環(huán)跨棒距：通過旋壓獲得者要求定義為±0.3mm.（6）橡膠尺寸公差：全部要求定義為±0.15mm.

2.3.硫化類尺寸公差定義：

在鐵件硫化類產(chǎn)品中，如是車銷獲得的要求定義為±0.15mm，旋壓或沖壓獲得的可不做尺寸公差要求，參照沖壓毛坯或旋壓公差定義即可。

2.4.過度配合公差定義：

（1）軸公差：軸公稱尺寸比孔公稱尺寸大0.1mm，公差要求定義為+0.1/+0.02mm.

（2）孔公差：孔公稱尺寸比軸公稱尺寸小0.1mm，公差要求定義為-0.02/-0.1mm.

2.5.零件形位公差定義：

（1）平行度：通過車銷獲得者要求定義為0.05mm.（2）同軸度：通過車銷獲得者要求定義為0.1mm.（3）平面度：通過車銷獲得者要求定義為0.05mm.（4）位置度：通過沖孔車銷獲得者要求定義為0.2mm.（5）圓跳動：通過車銷獲得者要求定義為0.2mm.（6）垂直度：通過車銷獲得者要求定義為0.05mm.

以上形位公差具體標(biāo)注時請自行綜合評判，有的要求是不適合同時約束的.比如說有了同軸度要求，盡量不要去要求圓跳動等。

2.6.零件粗糙度定義：

（1）與橡膠壓裝接觸面：通過車銷獲得者要求定義為Ra12.5mm.客戶有要求時參照技術(shù)交流后定義.（2）其他如是通過車銷獲得者均要求Ra3.2mm，總成裝車內(nèi)孔要求Ra1.6mm.

3.曲軸扭轉(zhuǎn)減震器毛坯圖紙

3.1.鑄件粗加工尺寸公差定義：

鑄件粗加工毛坯設(shè)計，遵循了在產(chǎn)品零件尺寸基礎(chǔ)上均以單邊0.6mm的加工余量放之.

以下為已放余量的粗加工示意圖。外徑與高度：通過車銷獲得者要求定義為+0.2/-0mm;內(nèi)孔：通過車銷獲得者要求定義為+0/-0.2mm;粗糙度如是通過車銷獲得者均要求Ra3.2mm.

3.2.鑄件毛坯尺寸公差定義：

鑄件毛坯設(shè)計，遵循了在產(chǎn)品零件尺寸基礎(chǔ)上均以單邊2.5mm的加工余量放之.

以下為已放余量的毛坯示意圖.備注：在使用原則上不再采用毛坯，但在報價時需要設(shè)計好毛坯以供評估價差.外徑與高度：通過鑄造獲得者要求定義為+2/-0mm;內(nèi)孔：通過鑄造獲得者要求定義為+0/-2mm;粗糙度均要求為非去除材料方式（走自由數(shù)值）。

3.3.沖壓毛坯尺寸公差定義：

沖壓毛坯遵循板材由模具控制成型要求，公差定義如下：板材厚度及斷裂口尺寸均定義為±0.15mm;其他尺寸：均定義為±0.1mm;

形位公差定義：如圖示內(nèi)外徑保證同軸度為0.15mm，重要定位平面保證平面度0.1mm，上下面保證平行度0.1mm.粗糙度均要求為非去除材料方式（走自由數(shù)值）。

3.4.技術(shù)要求（以材料區(qū)分）：

（1）SPHE（標(biāo)準(zhǔn)如下）：

1、沖壓件斷面應(yīng)平整，無飛邊、毛刺;2、表面無銹蝕、油污;3、未注圓角R0.5;4、材料SPHE/T=X?符合Q/BQB?302-2003。

1）化學(xué)成分：C：≤0.10%?S：≤0.035%?Mn：≤0.50%?p：≤0.03%

2）抗拉強度：≥270Mpa;

3）延伸率：≥X%（X=T1.6-2.0?mm≥33%，X=T2.0-2.5?mm≥35%，X=T2.5-3.2?mm≥37%，X=T3.2-4.0?mm≥39%，X=T4.0以上?≥41%）;

5、交貨時提供尺寸報告、性能報告和試片兩根。

（2）SPHC（標(biāo)準(zhǔn)如下）：

1、沖壓件斷面應(yīng)平整，無飛邊、毛刺;2、表面無銹蝕、油污;3、未注圓角R0.5;

4、材料SPHC/T=X?符合Q/BQB?302-2003;

1）化學(xué)成分：C：≤0.15%?S：≤0.035%?Mn：≤0.60%?p：≤0.035%

2）抗拉強度：≥270Mpa;

3）延伸率：≥X%（X=T1.6-2.0?≥29%，X=T2.0-2.5?≥29%，X=T2.5-3.2?≥29%，

X=T3.2-4.0?≥31%，X=T4.0以上?≥31%）;

5、交貨時提供尺寸報告、性能報告和試片兩根。

（3）ST12（標(biāo)準(zhǔn)如下）：

1、沖壓件斷面應(yīng)平整，無飛邊、毛刺;2、表面無銹蝕、油污;3、未注圓角R0.5;4、材料ST12/T=X?符合Q/BQB?403-1999;

1）化學(xué)成分：C：≤0.10%?S：≤0.025%?Mn：≤0.50%?p：≤0.035%

2）抗拉強度：≥270Mpa;

3）屈服強度：130-260Mpa;

4）延伸率：≥34%;

5、交貨時提供尺寸報告、性能報告和試片兩根。

（4）ST14（標(biāo)準(zhǔn)如下）：

1、沖壓件斷面應(yīng)平整，無飛邊、毛刺;2、表面無銹蝕、油污;3、未注圓角R0.5;4、材料ST14/T=X?符合Q/BQB?403-1999;

1）化學(xué)成分：C：≤0.08%?S：≤0.020%?Mn：≤0.40%?p：≤0.025%

2）抗拉強度：≥270Mpa;

3）屈服強度：120-210Mpa;

4）延伸率：≥40%;

5、交貨時提供尺寸報告、性能報告和試片兩根。

（5）HT250（標(biāo)準(zhǔn)如下）：

1.鑄件無變形，縮松，夾渣，氣孔，錯模等鑄造缺陷;2.鑄件表面平整，不允許有凹陷，突起;3.未注圓角R0.5;

4.材料：HT250（GB?9439）

1）化學(xué)成分：C：3.00-3.40%?Si：1.60-2.00%?Mn：0.60-1.00%?p：≤0.15%

S：≤0.12%

2）金相組織（GB7216-87）：

a：石墨，石墨形狀以A型（片狀）為主，石長4.5～18;b.基體組織，珠光體數(shù)量不小于珠95;c.碳化物數(shù)量不大于2%（相當(dāng)于碳1）;d.磷共晶數(shù)量約為1%。

3）抗拉強度：≥250Mpa;

4）硬度：HB180-230;

5.交貨時產(chǎn)品應(yīng)去除鑄造瘤、沙子等，并提供尺寸報告、性能報告和試棒兩根。

總結(jié)：

目前每個行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)與開發(fā)定義都是參差不齊的，特別是新入職的員工，因為沒有參考與依據(jù)，在設(shè)計時更是一頭霧水，無法下手。為了更進一步的規(guī)范開發(fā)工作的統(tǒng)一性，專業(yè)性，適用性，合理性，本人于一家國內(nèi)生產(chǎn)曲軸扭轉(zhuǎn)減震器的龍頭企業(yè)里從事基層研發(fā)與質(zhì)量管理多年，并長期擔(dān)任研發(fā)部經(jīng)理，此文是對本人在工作過程中的一些總結(jié)與經(jīng)驗分享，希望能給廣大讀者帶來一些啟迪。路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索。不經(jīng)歷風(fēng)雨怎能見彩虹。我們要時刻保持一顆清醒的頭腦。其實，每個人心中都有一座山，雕刻著理想、信念、追求、報負(fù);每個人心中都有一片森林，承載著收獲、芬芳、失意、磨礪。一個人，若要獲得成功，必須拿出勇氣，付出努力、拼搏、奮斗、成功。機遇不相信眼淚，不相信頹廢，不相信幻影，只相信愛打拼的人！

參考文獻：

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[2]汽車曲軸扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計.2018.2.7

[3]汽車發(fā)動機曲軸減震器.上官文斌.2008.7.華南理工大學(xué)

作者簡介：程芳慶（1984-）男，漢，籍貫：廣西臨桂，職務(wù)：教師;職稱：工程師，高級企業(yè)管理咨詢師，學(xué)歷：碩士研究生，研究方向：中小企業(yè)運營與管理。