汽車離合器從動(dòng)盤扭轉(zhuǎn)耐久試驗(yàn)臺(tái)架設(shè)計(jì)

韋江寧

(上汽通用五菱汽車股份有限公司技術(shù)中心，廣西柳州 545007)

0 引言

隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)汽車零部件的可靠性、開發(fā)效率和周期提出更高的要求。汽車零部件設(shè)計(jì)出來后，需要通過試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，為汽車零部件的設(shè)計(jì)提供堅(jiān)實(shí)的保障，最終達(dá)到客戶滿意的目的。臺(tái)架試驗(yàn)作為最重要的試驗(yàn)驗(yàn)證的手段之一，需要模擬客戶使用的環(huán)境、工況、操作方式，對(duì)汽車零部件進(jìn)行試驗(yàn)，確保對(duì)汽車零部件的充分驗(yàn)證。

原離合器從動(dòng)盤扭轉(zhuǎn)耐久臺(tái)架試驗(yàn)，其從動(dòng)盤安裝夾緊的工況與實(shí)車狀態(tài)存在著差異，不能在臺(tái)架試驗(yàn)上充分驗(yàn)證其可靠性；同時(shí)因每次只能做一件從動(dòng)盤的試驗(yàn)，試驗(yàn)周期長，試驗(yàn)效率低。亟須對(duì)試驗(yàn)方法進(jìn)行改進(jìn)，按實(shí)車狀態(tài)對(duì)從動(dòng)盤進(jìn)行安裝夾緊，重新設(shè)計(jì)試驗(yàn)機(jī)構(gòu)滿足多件從動(dòng)盤同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，確保對(duì)離合器從動(dòng)盤扭轉(zhuǎn)耐久性能的充分驗(yàn)證，同時(shí)提高試驗(yàn)效率。

1 汽車離合器

如圖1所示，汽車離合器由從動(dòng)盤、離合器蓋、分離軸承、離合器殼體等零件組成。汽車的動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、飛輪傳輸?shù)诫x合器，再由離合器傳輸?shù)阶兯倨?，?dòng)力最終傳輸?shù)杰囕嗱?qū)動(dòng)汽車行駛。在汽車啟動(dòng)或切換擋位時(shí)，通過離合器切斷動(dòng)力傳輸；完成啟動(dòng)或擋位切換后，再逐漸接合離合器，確保汽車行駛順暢。從動(dòng)盤對(duì)離合器的離合、動(dòng)力傳輸功能起著關(guān)鍵的作用。

圖1 汽車離合器組成

2 原試驗(yàn)臺(tái)架問題

離合器從動(dòng)盤扭轉(zhuǎn)耐久性能對(duì)汽車動(dòng)力傳輸?shù)目煽啃云鹬陵P(guān)重要的作用。其驗(yàn)證原來是按照QC/T 27-2014《汽車干摩擦式離合器總成臺(tái)架試驗(yàn)方法》中的從動(dòng)盤扭轉(zhuǎn)耐久試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行。如圖2所示，該試驗(yàn)臺(tái)采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)，由主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，通過偏心軸、連桿帶動(dòng)搖桿往復(fù)擺動(dòng)，驅(qū)動(dòng)芯軸對(duì)從動(dòng)盤施加往復(fù)扭轉(zhuǎn)扭矩，進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耐久試驗(yàn)。該試驗(yàn)臺(tái)架存在以下問題：(1)從動(dòng)盤由工裝夾具夾緊，與實(shí)車的夾緊狀態(tài)有差異，不能充分驗(yàn)證實(shí)車狀態(tài)的可靠性；(2)不便于監(jiān)控扭轉(zhuǎn)角度和施加的扭矩；(3)每次只能進(jìn)行一件從動(dòng)盤的試驗(yàn)，試驗(yàn)效率較低。

圖2 原從動(dòng)盤扭轉(zhuǎn)耐久試驗(yàn)臺(tái)架

3 試驗(yàn)臺(tái)架設(shè)計(jì)

3.1 試驗(yàn)臺(tái)架設(shè)計(jì)要求

為了解決原試驗(yàn)臺(tái)架存在的問題，采取以下措施設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺(tái)架：(1)將發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪、從動(dòng)盤、離合器蓋集成安裝，滿足從動(dòng)盤的實(shí)車狀態(tài)安裝要求；(2)在輸入機(jī)構(gòu)中設(shè)置角度扭矩傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控扭轉(zhuǎn)角度和施加的扭矩；(3)可同時(shí)進(jìn)行多件從動(dòng)盤的扭轉(zhuǎn)耐久試驗(yàn)。

3.2 設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)架由以下3個(gè)部分組成：(1)從動(dòng)盤安裝裝置；(2)扭矩輸入及監(jiān)控機(jī)構(gòu)；(3)作動(dòng)搖桿機(jī)構(gòu)。

3.2.1 從動(dòng)盤安裝裝置設(shè)計(jì)

如圖3所示，采用發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與飛輪的連接方式設(shè)計(jì)安裝軸，按實(shí)車狀態(tài)依次安裝發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪、從動(dòng)盤、離合器蓋，設(shè)計(jì)安裝板將從動(dòng)盤安裝裝置安裝在方箱上，可以安裝多件(以3件為例)從動(dòng)盤安裝裝置同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。

圖3 從動(dòng)盤安裝裝置

3.2.2 扭矩輸入及監(jiān)控機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖4所示，扭矩輸入及監(jiān)控機(jī)構(gòu)由花鍵軸、保險(xiǎn)塊、角度扭矩傳感器、軸承座、軸承、輸入軸、底板組成。

圖4 扭矩輸入及監(jiān)控機(jī)構(gòu)

花鍵軸的外花鍵與從動(dòng)盤轂的內(nèi)花鍵配合，對(duì)從動(dòng)盤施加扭矩；保險(xiǎn)塊起著過載保護(hù)的作用；角度扭矩傳感器監(jiān)控旋轉(zhuǎn)的角度和施加的扭矩，在試驗(yàn)過程中由控制元件實(shí)時(shí)監(jiān)控對(duì)從動(dòng)盤施加的扭矩，當(dāng)施加的扭矩出現(xiàn)異常時(shí)，控制元件會(huì)自動(dòng)停機(jī)并報(bào)警；兩個(gè)軸承座內(nèi)設(shè)置軸承，支承輸入軸，確保轉(zhuǎn)動(dòng)順暢；輸入軸末端設(shè)計(jì)有六角柱，便于手動(dòng)調(diào)試輸入扭矩。

3.2.3 作動(dòng)搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖5所示，作動(dòng)搖桿機(jī)構(gòu)由作動(dòng)器、力傳感器、鉸鏈、搖桿、連軸套、輸入軸組成。作動(dòng)器的作用力通過鉸鏈、搖桿、連軸套最終形成對(duì)輸入軸的扭矩，使輸入軸繞軸中心旋轉(zhuǎn)；作動(dòng)器的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，最終形成輸入軸的往復(fù)扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；力傳感器監(jiān)控作動(dòng)器的作用力；連軸套設(shè)計(jì)為彈性夾結(jié)構(gòu)，旋緊或放松連軸套下方的螺栓，可實(shí)現(xiàn)連接或斷開運(yùn)動(dòng)傳輸?shù)墓δ埽贿B軸套上端銷孔的中心線到輸入軸中心線的距離即為旋轉(zhuǎn)半徑，作動(dòng)器的行程為旋轉(zhuǎn)弧長，通過合理設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)半徑和作動(dòng)器的行程，滿足輸入軸的扭轉(zhuǎn)角度要求；根據(jù)從動(dòng)盤的扭矩要求和試驗(yàn)樣件數(shù)量要求，合理設(shè)計(jì)搖桿機(jī)構(gòu)和布置從動(dòng)盤安裝裝置，選取合適功率的作動(dòng)器，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)從動(dòng)盤同時(shí)進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耐久試驗(yàn)。

圖5 作動(dòng)搖桿機(jī)構(gòu)

4 從動(dòng)盤扭轉(zhuǎn)耐久試驗(yàn)安裝及試驗(yàn)操作

(1)如圖6所示，依次安裝從動(dòng)盤安裝裝置、扭矩輸入及監(jiān)控機(jī)構(gòu)、作動(dòng)搖桿機(jī)構(gòu)。

圖6 汽車離合器從動(dòng)盤扭轉(zhuǎn)耐久試驗(yàn)臺(tái)架

(2)手動(dòng)調(diào)試輸入軸，調(diào)整連軸套和搖桿，確保扭轉(zhuǎn)角度和施加的扭矩滿足標(biāo)準(zhǔn)QC/T 27-2014的要求。

(3)按以下公式計(jì)算作動(dòng)器行程：

L=φ×2πr/360

式中：L為作動(dòng)器行程；φ為從動(dòng)盤扭轉(zhuǎn)角度；r為連軸套旋轉(zhuǎn)半徑。

(4)啟動(dòng)作動(dòng)器，作動(dòng)器往復(fù)運(yùn)動(dòng)，行程為L，頻率按標(biāo)

準(zhǔn)QC/T 27-2014的要求，通過角度扭矩傳感器監(jiān)控從動(dòng)盤扭轉(zhuǎn)角度和施加的扭矩，出現(xiàn)異常則停機(jī)報(bào)警，試驗(yàn)判定失敗。

(5)按標(biāo)準(zhǔn)QC/T 25-2014《汽車干摩擦式離合器總成臺(tái)架技術(shù)條件》的要求完成從動(dòng)盤扭轉(zhuǎn)耐久次數(shù)。

(6)試驗(yàn)完成后，從動(dòng)盤不能損壞、失效，性能應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)QC/T 25-2014的要求。

5 結(jié)束語

此設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺(tái)架已在某公司零部件試驗(yàn)室安裝并投入應(yīng)用，在試驗(yàn)過程中監(jiān)控從動(dòng)盤所受的扭矩和扭轉(zhuǎn)角度，確保滿足試驗(yàn)要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)從動(dòng)盤扭轉(zhuǎn)耐久性能的充分驗(yàn)證，可以同時(shí)進(jìn)行多件從動(dòng)盤的扭轉(zhuǎn)耐久試驗(yàn)，提高了試驗(yàn)效率，達(dá)到了很好的驗(yàn)證效果，為離合器的設(shè)計(jì)開發(fā)提供有力的驗(yàn)證支持。且試驗(yàn)臺(tái)架結(jié)構(gòu)簡捷，試驗(yàn)費(fèi)用低，實(shí)現(xiàn)了較好的經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn):

[1]全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).汽車干摩擦式離合器總成臺(tái)架試驗(yàn)方法:QC/T 27-2014[S].北京:中國計(jì)劃出版社，2015.

[2]全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).汽車干摩擦式離合器總成臺(tái)架技術(shù)條件：QC/T 25-2014[S].北京:中國計(jì)劃出版社，2015.