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)計出來后，需要通過試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，確保及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，為汽車零部件的設(shè)計提供堅實(shí)的保障，最終達(dá)到客戶滿意的目的。臺架試驗(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，對汽車零部件進(jìn)行試驗(yàn)，確保對汽車零部件的充分驗(yàn)證。

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

1 汽車離合器

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

圖1 汽車離合器組成

2 原試驗(yàn)臺架問題

離合器從動盤扭轉(zhuǎn)耐久性能對汽車動力傳輸?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架試驗(yàn)方法》中的從動盤扭轉(zhuǎn)耐久試驗(yàn)臺架進(jìn)行。如圖2所示，該試驗(yàn)臺采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)，由主動輪旋轉(zhuǎn)，通過偏心軸、連桿帶動搖桿往復(fù)擺動，驅(qū)動芯軸對從動盤施加往復(fù)扭轉(zhuǎn)扭矩，進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耐久試驗(yàn)。該試驗(yàn)臺架存在以下問題：(1)從動盤由工裝夾具夾緊，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)行一件從動盤的試驗(yàn)，試驗(yàn)效率較低。

圖2 原從動盤扭轉(zhuǎn)耐久試驗(yàn)臺架

3 試驗(yàn)臺架設(shè)計

3.1 試驗(yàn)臺架設(shè)計要求

為了解決原試驗(yàn)臺架存在的問題，采取以下措施設(shè)計試驗(yàn)臺架：(1)將發(fā)動機(jī)飛輪、從動盤、離合器蓋集成安裝，滿足從動盤的實(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)時監(jiān)控扭轉(zhuǎn)角度和施加的扭矩；(3)可同時進(jìn)行多件從動盤的扭轉(zhuǎn)耐久試驗(yàn)。

3.2 設(shè)計

設(shè)計的試驗(yàn)臺架由以下3個部分組成：(1)從動盤安裝裝置；(2)扭矩輸入及監(jiān)控機(jī)構(gòu)；(3)作動搖桿機(jī)構(gòu)。

3.2.1 從動盤安裝裝置設(shè)計

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

圖3 從動盤安裝裝置

3.2.2 扭矩輸入及監(jiān)控機(jī)構(gòu)設(shè)計

如圖4所示，扭矩輸入及監(jiān)控機(jī)構(gòu)由花鍵軸、保險塊、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盤轂的內(nèi)花鍵配合，對從動盤施加扭矩；保險塊起著過載保護(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)時監(jiān)控對從動盤施加的扭矩，當(dāng)施加的扭矩出現(xiàn)異常時，控制元件會自動停機(jī)并報警；兩個軸承座內(nèi)設(shè)置軸承，支承輸入軸，確保轉(zhuǎn)動順暢；輸入軸末端設(shè)計有六角柱，便于手動調(diào)試輸入扭矩。

3.2.3 作動搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計

如圖5所示，作動搖桿機(jī)構(gòu)由作動器、力傳感器、鉸鏈、搖桿、連軸套、輸入軸組成。作動器的作用力通過鉸鏈、搖桿、連軸套最終形成對輸入軸的扭矩，使輸入軸繞軸中心旋轉(zhuǎn)；作動器的往復(fù)直線運(yùn)動，最終形成輸入軸的往復(fù)扭轉(zhuǎn)運(yùn)動；力傳感器監(jiān)控作動器的作用力；連軸套設(shè)計為彈性夾結(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)動傳輸?shù)墓δ?；連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，作動器的行程為旋轉(zhuǎn)弧長，通過合理設(shè)計旋轉(zhuǎn)半徑和作動器的行程，滿足輸入軸的扭轉(zhuǎn)角度要求；根據(jù)從動盤的扭矩要求和試驗(yàn)樣件數(shù)量要求，合理設(shè)計搖桿機(jī)構(gòu)和布置從動盤安裝裝置，選取合適功率的作動器，可實(shí)現(xiàn)多個從動盤同時進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耐久試驗(yàn)。

圖5 作動搖桿機(jī)構(gòu)

4 從動盤扭轉(zhuǎn)耐久試驗(yàn)安裝及試驗(yàn)操作

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

圖6 汽車離合器從動盤扭轉(zhuǎn)耐久試驗(yàn)臺架

(2)手動調(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)按以下公式計算作動器行程：

L=φ×2πr/360

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

(4)啟動作動器，作動器往復(fù)運(yùn)動，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)控從動盤扭轉(zhuǎn)角度和施加的扭矩，出現(xiàn)異常則停機(jī)報警，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架技術(shù)條件》的要求完成從動盤扭轉(zhuǎn)耐久次數(shù)。

(6)試驗(yàn)完成后，從動盤不能損壞、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)計試驗(yàn)臺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)對從動盤扭轉(zhuǎn)耐久性能的充分驗(yàn)證，可以同時進(jìn)行多件從動盤的扭轉(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)計開發(fā)提供有力的驗(yàn)證支持。且試驗(yàn)臺架結(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.汽車干摩擦式離合器總成臺架試驗(yàn)方法:QC/T 27-2014[S].北京:中國計劃出版社，2015.

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