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附 錄
The Spin Tester for the Automobile Clutch Test with High Speed Photography System
Abstract:The development of a new type spin tester for the automobile clutch test is introduced.A vertical flexible shaft system with rubber damper is applied to the tester.The crushing test of the clutch assembly can be done frequently on the spin tester,and the high speed photography system adopting ordinary camera can record the crushing wink.The crushing test of a clutch on this tester is also introduced.and the weak link of the clutch assembly can be found from the photograph of crushing wink.
Key words:spin tester automobile clutch high speed photography
Clutch by gland assembly and platen assembly which, in their rotation strength is the key parts of the quality evaluation car is an important index, rules and regulations should be acceleration in their state of the rotating speed is higher than speeding strength test to determine the safety and reliability of the clutch disc. For example, santana clutch disc assembly and driven plate total chengdu in ordinary temperature requirements in a = rad/s2 acceleration of 50 acc to 12 000 r/min, and platen assembly also requires in high temperature (250 ℃) at a = rad/s2 acceleration of 50 acc to 10 000 r/min without fracture. These tests require in the specialized testing machine.
At present, the domestic is no clutch assembly strength test on the special equipment. This paper introduces the author developed a vertical multi-function of clutch rotating strength tester (see chart 1). It has a strong drive ability (1), can generate enough acceleration, the maximum weight 50 kg, with the highest speed 18 000 r/min, maximum acceleration 20 rad PI/s2 the clutch assembly strength test; (2) the strong vibration absorber system, to absorb the clutch assembly high speed rotating vibration energy; (3) the reliable and steady automation control system and absolute safety of lead brick protection recessed; (4) to observe the clutch assembly rotation experiment process and the rupture instantaneous state surveillance and high-speed photography system. To all sorts of clutch assembly, the machine can strength test, especially for high speed can be frequently do destructive testing, use convenient, safe and reliable.
Figure 1 clutch rotating strength tester photos
1.The main structure characteristics
1.1 With rubber damping bearing on the "flexible shaft type
This kind of test enginery due to frequent, high-speed destructive testing, the host axis should be able to complete the clutch assembly rose quickly to the whole process of destruction, so we used on the vertical "with rubber damper flexible shaft of [1], the structure see FIG. 2). Due to the vertical axis, one soft critical speed is low, order only 1800 to 2000 r/min or so, make whole high-speed area are on supercritical of smooth state. At the same time in soft shaft with a middle with "O" type of rubber ring damping bearing shaft system, when the critical speed or because the clutch assembly brought serious imbalance fierce, the vibration damping bearing can absorb vibration energy, attenuation shaft vibration [2], ensure the clutch assembly continue to rise until the complete destruction, ensure speed high-speed damage test. This structure is simple, easy to adjust, damping range. In order to prevent the clutch assembly damage time, great instantaneous vibration energy cause shaft and the lower the destruction of the transmission system, in the gentle shaft with a limit bearing, head to prevent soft shaft bending big and the bottom of the drive shaft damage components. Soft axis adopt plug-in installation, when the clutch assembly, the most serious destruction is replaced the soft shaft, head bent to the whole machine didn't have any effect, operation loading and unloading is very convenient, and ensure the tester can frequently in the clutch assembly destructive test. The vertical axis, facilitate "on the cover from the Windows of the testing process and observe specimens of installation and removal.
Figure 2 rubber damper with flexible shaft
1.2 The clutch assembly damage moments of high-speed photography system
The clutch assembly by many parts assembly and become, the parts quality is directly related to the quality of the assembly. If can through the high-speed strength test find assembly parts the weak links, had better be to be in test chamber to take the parts assembly by deformation and destruction and yield spread to the whole process of, that will be very significant. Although currently not at a close range in advance, do not know when the clutch assembly of the damage happened produced high speed the whole process of destruction, but they can take to destroy the moment alone photos.
Foreign is widely accepted in the specimen outside trigger coil rotor set, as the rotor fly crack, debris flying out of line, met trigger trigger circuit triggered by high speed camera shutter open, took a damage the image of the rotor moment. Obviously this design requirements must have taken the camera very high speed. For example the clutch assembly destruction speed than 10 000 r/min, the linear velocity in the 200 m/s above, if want to take clear debris flying out of the instantaneous movement condition when, captured fragments of the distance from the 2 mm moving images. So, the camera at least should have t = 2 mm / (200 m/s) = 1 x 10-5 s shooting speed, for ordinary camera it is clearly the deficits.
In order to solve this problem, we developed a common cameras with the high-speed photography in the technology, with the clutch high-speed strength test machine, took the clutch assembly destruction of photographs. The moment The high-speed photography work principle of the system is shown in figure 3. The specific practices for ordinary camera, will cover the Windows in testing machine in the darkness of the test chamber outside, open shutter, in advance for shooting state. At the same time, add the rear cover outside the window between the two steel ball must high pressure of the capacitor voltage. When the clutch assembly, high speed rotating parts fly crack damage, cut off the assembly line, the periphery of the trigger that set up light source line work trigger pin, triggering a trigger pulse, so that the air between two steel ball, a steel ball capacitor in ionization produced strong, between discharge pulse light source, then the camera narrow photographic plate, get the clutch assembly destruction of photographs. The moment The technology of the method is simple, save expensive high-speed cameras, the shooting accuracy is high.
Figure 3 high-speed photography system work principle diagram
2.Experimental study
We in the testing machine to clutch cover plate assembly and made a large destructive testing. Now to the santana gland assembly damage test as an example. First, take the santana clutch cover assembly state of rest; Then, the gland assembly, and to destroy the damage process using high-speed photography system to shoot, have the following results:
(1) santana clutch cover assembly in speed for 11 560 r/min, gland spring of fly out, cut off the trigger coil, took a high-speed photography photos (see chart 4), photos are the right off about 20 ° position on a spring of the flying out of the shadows. After parking the tray found not damage, but find spring of crack, the obvious skeleton spring of centrifugal force along the role in the first bending fly out broken.
(2) this gland assembly continue to rise in speed for speed test, 14 010 r/min happened when the tray destruction, like on high-speed photography photos (see chart 5). Photos of the moment by damage, the whole clutch cover visible assembly gland produces serious warping deformation, radial on turn over the close (see photo) and cut off the trigger coil. As gland warping, clutch the tray imbalances fly crack damage. But did not see the gland cast iron rings (cover parts can't photographed) fly out of the shadow of the fracture.
(3) from gland assembly destroyed the crack of photos skeleton (see figure 6) can see, gland serious warping deformation in spring of installation, the gaps, but pulled gland and without breaking into several pieces, although gland lower part of the cast iron ring has fractured into seven pieces, but found no gland inside surface, cast iron rings pieces the trace of the impact.
The result shows the santana car clutch cover the failure process of the instantaneous assembly for local parts, (spring of) fly out-gland serious warping deformation, in local weak section and pulled in the bottom of the gland cast iron rings and the whole gland assembly fracture failure.
This tester has been put into use of factory three years, because the function is all ready, performance stability, price cheap, and solve the clutch a lot of detection, the development, and the research question, is expected to replace the imported, application.
Figure 4 gland assembly spring of fly out of the moment photos
Figure 5 gland assembly moments of photos. Damage
Figure 6 gland assembly after damage remains of the photo
Reference
[1] WuDaWen. "O" type rubber ring experimental study of the dynamic characteristics of the master's degree thesis: [Master's degree thesis]. Hangzhou, zhejiang university, 1998
[2] QianLiXin. Ultra-high speed rotor test development speeding some issues of the study: [Ph.D. Thesis]. Hangzhou, zhejiang university, 1998
帶高速攝影系統(tǒng)的汽車(chē)離合器旋轉(zhuǎn)破壞強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)
摘要：提供了一種帶高速攝影系統(tǒng)的汽車(chē)離合器旋轉(zhuǎn)破壞強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)，該機(jī)可以頻繁地做離合器總成的破壞性試驗(yàn)，并可拍攝到離合器總成破壞瞬間的獨(dú)幅照片，以利找出總成零件的薄弱環(huán)節(jié)。
關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)破壞性試驗(yàn) 試驗(yàn)機(jī) 汽車(chē)離合器 高速攝影
汽車(chē)離合器由壓蓋總成和從動(dòng)盤(pán)總成組成，它們的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度是評(píng)價(jià)汽車(chē)關(guān)鍵零件質(zhì)量的重要指標(biāo)，規(guī)范規(guī)定它們都應(yīng)在加速度狀態(tài)下進(jìn)行高于工作轉(zhuǎn)速的超速?gòu)?qiáng)度試驗(yàn)，以確定離合器盤(pán)的安全性和可靠性。例如，桑塔納轎車(chē)的離合器壓盤(pán)總成與從動(dòng)盤(pán)總成都要求在常溫下以a=50 rad/s2的加速度升速至12 000 r/min,而從動(dòng)盤(pán)總成還要求在高溫(250℃)下以a=50 rad/s2的加速度升速至10 000 r/min而不發(fā)生破裂。這些試驗(yàn)都要求在專(zhuān)門(mén)的試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。
目前，國(guó)內(nèi)尚缺少進(jìn)行汽車(chē)離合器總成強(qiáng)度試驗(yàn)的專(zhuān)用設(shè)備。本文介紹筆者研制的一種立式多功能的汽車(chē)離合器旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)(見(jiàn)圖1)。它具有①較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，可產(chǎn)生足夠大的加速度，進(jìn)行最大重量50 kg、最高轉(zhuǎn)速18 000 r/min、最大加速度20π rad/s2的離合器總成強(qiáng)度試驗(yàn)；②強(qiáng)大的減振系統(tǒng)，以吸收離合器總成高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)能量；③可靠而平穩(wěn)的自控系統(tǒng)和絕對(duì)安全的鉛磚防護(hù)腔體；④可供觀察離合器總成旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)過(guò)程和破裂瞬時(shí)狀態(tài)的監(jiān)視與高速攝影系統(tǒng)。對(duì)各種汽車(chē)離合器總成，該機(jī)可進(jìn)行高速?gòu)?qiáng)度試驗(yàn)，尤其可頻繁地做破壞性試驗(yàn)，使用方便、安全可靠。
圖1 汽車(chē)離合器旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)照片
1.主要結(jié)構(gòu)特色
1.1 帶橡膠阻尼支承的上托式柔性軸系
這類(lèi)試驗(yàn)機(jī)由于要頻繁地進(jìn)行高速破壞性試驗(yàn)，主機(jī)軸系應(yīng)能順利完成離合器總成升速至破壞的全過(guò)程，因此我們采用立式上托的帶橡膠阻尼器的柔性軸系［1］，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。由于采用立式柔軸，其一階臨界轉(zhuǎn)速很低，只有1800～2000 r/min左右，使整個(gè)高速區(qū)域均處在超臨界的平穩(wěn)狀態(tài)。同時(shí)在柔軸中間設(shè)有一個(gè)用“O”型橡膠圈組成的阻尼支承，當(dāng)軸系通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速或者由于離合器總成發(fā)生嚴(yán)重失衡帶來(lái)激烈振動(dòng)時(shí)，該阻尼支承能吸收振動(dòng)能量，衰減軸系振動(dòng)［2］，確保離合器總成繼續(xù)升速直至破壞，保證完成高速破壞試驗(yàn)。此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易調(diào)整、減振范圍大。為了防止離合器總成破壞時(shí)刻，巨大的瞬時(shí)振動(dòng)能量造成下部軸系和傳動(dòng)系統(tǒng)的破壞，在柔軸頭部設(shè)有一限位支座，防止柔軸彎曲變形過(guò)大而破壞軸系下部的傳動(dòng)部件。柔軸采用插入式安裝，當(dāng)離合器總成破壞嚴(yán)重時(shí)，最多是更換頭部彎曲的柔軸，對(duì)整個(gè)機(jī)器沒(méi)有任何影響，操作裝卸十分方便，從而保證了該試驗(yàn)機(jī)可以頻繁地進(jìn)行離合器總成的破壞性試驗(yàn)。采用立式上托軸系，便于從頂蓋視窗觀察試驗(yàn)過(guò)程以及試件的安裝與拆卸。
圖2 帶橡膠阻尼器的柔性軸系
1.2 離合器總成破壞瞬間的高速攝影系統(tǒng)
離合器總成由許多零件組裝而成，各零件質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到總成的質(zhì)量。若能通過(guò)高速?gòu)?qiáng)度試驗(yàn)找出總成零件的薄弱環(huán)節(jié)，最好是在試驗(yàn)腔內(nèi)拍攝到總成各零件由變形→屈服→散架→破壞的全過(guò)程，那將是十分有意義的。雖然目前無(wú)法在近距離內(nèi)，在事先不知道離合器總成何時(shí)發(fā)生破壞的情況下拍攝高速破壞的全過(guò)程，然而卻可以拍攝到破壞瞬間的獨(dú)幅照片。
國(guó)外普遍采用的是在試件轉(zhuǎn)子外設(shè)置觸發(fā)線(xiàn)圈，當(dāng)轉(zhuǎn)子飛裂時(shí)，碎片飛出碰到觸發(fā)線(xiàn)，由觸發(fā)電路觸發(fā)高速照相機(jī)打開(kāi)快門(mén)，拍下轉(zhuǎn)子破壞瞬間的形象。顯然這種設(shè)計(jì)要求照相機(jī)必須有很高的拍攝速度。例如離合器總成的破壞轉(zhuǎn)速多大于10 000 r/min，其線(xiàn)速度在200 m/s以上，若要拍攝清楚碎片飛出時(shí)的瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)狀況，捕捉到碎片移動(dòng)2 mm距離的圖像。那么，照相機(jī)起碼應(yīng)具有t=2 mm/(200m/s)=1×10-5 s的拍攝速度，對(duì)于普通照相機(jī)這顯然是望塵莫及的。
為了解決這個(gè)難題，我們開(kāi)發(fā)了一種用普通照相機(jī)拍攝的高速攝影技術(shù)，用在汽車(chē)離合器 高速?gòu)?qiáng)度試驗(yàn)機(jī)上，拍到了離合器總成破壞瞬間的獨(dú)幅照片。此高速攝影系統(tǒng)的工作原理見(jiàn)圖3。具體做法為，將普通照相機(jī)置于試驗(yàn)機(jī)頂蓋視窗外，在黑暗的試驗(yàn)腔外，預(yù)先打開(kāi)快門(mén)，處于待拍攝狀態(tài)。同時(shí)，加足頂蓋側(cè)視窗外反光鏡兩鋼球間的高壓電容器的電壓。當(dāng)離合器總成高速旋轉(zhuǎn)，零件飛裂破壞時(shí)，切斷總成外圍設(shè)置的觸發(fā)線(xiàn)，使光源觸發(fā)線(xiàn)路工作，觸發(fā)針發(fā)出觸發(fā)脈沖，使兩鋼球間的空氣電離，引發(fā)電容器在鋼球間放電，產(chǎn)生強(qiáng)的窄脈沖光源，于是照相機(jī)底片感光，獲得離合器總成破壞瞬間的獨(dú)幅照片。此技術(shù)方法簡(jiǎn)便，省去昂貴的高速照相機(jī)，拍攝精度也高。
圖3 高速攝影系統(tǒng)工作原理圖
2.試驗(yàn)研究
我們?cè)诖嗽囼?yàn)機(jī)上對(duì)離合器蓋及盤(pán)總成作了大量破壞性試驗(yàn)。今以桑塔納轎車(chē)壓蓋總成的破壞試驗(yàn)為例說(shuō)明。首先，拍下桑塔納轎車(chē)離合器壓蓋總成靜止時(shí)的狀態(tài)；然后，對(duì)壓蓋總成進(jìn)行破壞，并對(duì)破壞過(guò)程用高速攝影系統(tǒng)進(jìn)行拍攝，獲得以下結(jié)果：
(1)桑塔納離合器壓蓋總成在轉(zhuǎn)速為11 560 r/min時(shí)，壓蓋彈簧片飛出，切斷觸發(fā)線(xiàn)圈，拍下高速攝影照片(見(jiàn)圖4)，照片正右偏上約20°位置有一彈簧片飛出的陰影。停車(chē)后發(fā)現(xiàn)整盤(pán)尚未破壞，但找到彈簧片裂骸，明顯可見(jiàn)彈簧片在離心力作用下沿根部先彎斷飛出。
(2)以此壓蓋總成繼續(xù)升速試驗(yàn)，在轉(zhuǎn)速為14 010 r/min時(shí)發(fā)生整盤(pán)破壞，拍得高速攝影照片(見(jiàn)圖5)。由破壞瞬間的照片可見(jiàn)，整個(gè)離合器壓蓋總成的壓蓋發(fā)生嚴(yán)重翹曲，徑向變形上翻拉平(見(jiàn)照片上部)并切斷觸發(fā)線(xiàn)圈。隨著壓蓋翹曲后，離合器整盤(pán)失衡飛裂破壞。但未看出壓蓋下部鑄鐵圓環(huán)(遮住部位無(wú)法拍攝到)斷裂飛出的影子。
(3)從壓蓋總成破壞后的裂骸照片(見(jiàn)圖6)可看出，壓蓋嚴(yán)重翹曲變形，在安裝彈簧片的缺口處拉斷，但壓蓋并沒(méi)有破斷成幾塊，雖然壓蓋下部的鑄鐵圓環(huán)已斷裂成7塊，但沒(méi)有發(fā)現(xiàn)壓蓋內(nèi)側(cè)面上有鑄鐵圓環(huán)碎塊撞擊的痕跡。
由上結(jié)果可見(jiàn)桑塔納轎車(chē)離合器壓蓋總成瞬時(shí)的破壞過(guò)程為，局部零件(彈簧片)飛出→壓蓋嚴(yán)重翹曲變形，在局部薄弱截面處拉斷→壓蓋下部的鑄鐵圓環(huán)斷裂→整個(gè)壓蓋總成破壞。
本試驗(yàn)機(jī)已投入工廠(chǎng)使用達(dá)3年之久，由于功能齊全、性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉，且解決了汽車(chē)離合器大量的檢測(cè)、開(kāi)發(fā)與研究問(wèn)題，有望替代進(jìn)口，推廣應(yīng)用。
圖4 壓蓋總成彈簧片飛出瞬間的照片
圖5 壓蓋總成破壞瞬間的照片
圖6 壓蓋總成破壞后殘骸的照片
參考文獻(xiàn)
[1] 吳大文.“O”型橡膠圈動(dòng)態(tài)特性的實(shí)驗(yàn)研究：［碩士學(xué)位論文］.杭州：浙江大學(xué)，1998
[2] 錢(qián)立新.超高速轉(zhuǎn)子超速試驗(yàn)臺(tái)研制中若干問(wèn)題的研究：［博士學(xué)位論文］.杭州：浙江大學(xué)，1998
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
學(xué)生姓名
薛 強(qiáng)
系部
汽車(chē)與交通工程
學(xué)院
專(zhuān)業(yè)、班級(jí)
車(chē)倆工程07-5班
指導(dǎo)教師姓名
紀(jì)峻嶺
職稱(chēng)
副教授
從事
專(zhuān)業(yè)
車(chē)輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱(chēng)
離合器壓盤(pán)總成高速破壞試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)
一、設(shè)計(jì)（論文）目的、意義
隨著現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的不斷提高，對(duì)離合器也提出了新的要求，除了要求它在高速下仍能保證傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩外，還要求其必須具有足夠的旋轉(zhuǎn)機(jī)械強(qiáng)度，以保證安全可靠的工作。
離合器在工作過(guò)程中與變速器飛輪相連，其結(jié)構(gòu)構(gòu)成比較復(fù)雜，零件極易在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中在離心力的作用下，產(chǎn)生破壞，因此開(kāi)發(fā)其具有破壞性的性能試驗(yàn)臺(tái)，檢驗(yàn)其承受高速運(yùn)轉(zhuǎn)的能力，避免其在使用過(guò)程中出現(xiàn)事故是十分必要的。
本設(shè)計(jì)根據(jù)給定的技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)主要完成一套減速機(jī)構(gòu)及相關(guān)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，繪制機(jī)構(gòu)總裝圖及零件圖，為研制開(kāi)發(fā)汽車(chē)零部件試驗(yàn)裝置提供理論參考。
二、設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法）
（一）主要設(shè)計(jì)內(nèi)容
依據(jù)給定參數(shù)設(shè)計(jì)汽車(chē)離合器壓盤(pán)高速旋轉(zhuǎn)破壞試驗(yàn)裝置，主要內(nèi)容包括：驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇、減速機(jī)構(gòu)以及相關(guān)傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)。
（二）主要技術(shù)指標(biāo)、要求
1、電機(jī)參數(shù)：滿(mǎn)足汽車(chē)實(shí)際工作狀態(tài)的需求，確定離合器輸入功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的極限值；
2、減速機(jī)構(gòu)：確定傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比，確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，完成減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
3、設(shè)計(jì)裝置應(yīng)充分考慮破壞安全性的要求。
三、設(shè)計(jì)（論文）完成后應(yīng)提交的成果
1、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，1.5萬(wàn)字以上；
2、設(shè)計(jì)圖紙一套。
3、設(shè)計(jì)資料的電子稿件一份。
四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排
1、進(jìn)行文獻(xiàn)檢索查，查看資料，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。 第1-2周 （2月28日～3月13日）
2、確定設(shè)計(jì)的總體方案，對(duì)總體布置進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。 第3-6周 （3月14日～4月10日）
3、繪制總體草圖 第 7 周 （4月11日～4月17日）
4、完善減速機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和安全裝置的設(shè)計(jì)，繪制圖紙。第8-12周（4月18日～5月22日）
5、提交設(shè)計(jì)，教師審核。 第13-14周（5月23日～6月5日）
6、修改設(shè)計(jì)。 第 15 周 （6月6日～6月12日）
7、裝訂設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備答辯。 第 16 周 （6月13日～6月19日）
8、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 第 1 7周 （6月20日～6月26日）
五、主要參考資料
[1]林寧.汽車(chē)試驗(yàn)學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社，19998
[2]余志生.汽車(chē)?yán)碚?機(jī)械工業(yè)出版社，1989
[3]何鋒、楊寧.機(jī)械設(shè)計(jì).貴州科技出版社，2003
[4]張渭攏.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社，2002
[5]RkanaC Chbaana，Leyi認(rèn)/a119，CotfflolofElectricPowerAssistSystem.Hocdesing，torqueestimationnadsurteutarlstbailiytJSAEReview22，2001
[6]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社
[7]徐石安.離合器.人民交通出版社，1981
[8] [蘇]д.H.列謝多夫.機(jī)械零件試驗(yàn)機(jī)與試驗(yàn)臺(tái).機(jī)械工業(yè)出版社，1985
六、備注
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
教研室主任簽字：
年 月 日
本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)
離合器壓盤(pán)總成高速破壞
試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)
系部名稱(chēng)： 汽車(chē)與交通工程學(xué)院
專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 車(chē)輛工程B07-5班
學(xué)生姓名： 薛 強(qiáng)
指導(dǎo)教師： 紀(jì)峻嶺
職 稱(chēng)： 副教授
黑 龍 江 工 程 學(xué) 院
二○一一年六月
The Graduation Design for Bachelor's Degree
Design of Clutch Platen Assembly High-speed Damage Test
Candidate：Xue Qiang
Specialty：Vehicle Engineering
Class： B07-5
Supervisor：Associate Prof. Ji Junling
Heilongjiang Institute of Technology
20011-06
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
設(shè)計(jì)（論文）題目: 離合器壓盤(pán)總成高速破壞
試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)
院 系 名 稱(chēng): 汽車(chē)與交通工程學(xué)院
專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí): 車(chē)輛工程B07-5班
學(xué) 生 姓 名: 薛 強(qiáng)
導(dǎo) 師 姓 名: 紀(jì)峻嶺
開(kāi) 題 時(shí) 間: 2011年3月11日
指導(dǎo)委員會(huì)審查意見(jiàn)：
簽字： 年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
學(xué)生姓名
薛 強(qiáng)
系部
汽車(chē)與交通工程學(xué)院
專(zhuān)業(yè)、班級(jí)
車(chē)輛工程07-5班
指導(dǎo)教師姓名
紀(jì)峻嶺
職稱(chēng)
副教授
從事
專(zhuān)業(yè)
車(chē)輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱(chēng)
離合器壓盤(pán)總成高速破壞試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)
一、 課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
前言
超速試驗(yàn)是利用高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的強(qiáng)大離心力在超出旋轉(zhuǎn)構(gòu)件實(shí)際轉(zhuǎn)速1至幾倍的工況下，對(duì)構(gòu)件預(yù)加載荷，來(lái)驗(yàn)證旋轉(zhuǎn)構(gòu)件工作安全可靠性的一種試驗(yàn)方法。這種以實(shí)際構(gòu)件經(jīng)受應(yīng)力考核來(lái)確定構(gòu)件可靠性的試驗(yàn)方法稱(chēng)為超速試驗(yàn)技術(shù)．是超應(yīng)力技術(shù)的一個(gè)分支。超速試驗(yàn)必須在確保安全的專(zhuān)門(mén)試驗(yàn)設(shè)備—— 超速試驗(yàn)機(jī)中進(jìn)行。
高速旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的理論計(jì)算十分必要。它是設(shè)計(jì)的基本前提。隨著材料科學(xué)、斷裂理論的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合應(yīng)用，理論計(jì)算更趨近實(shí)際情況。但是復(fù)雜零件的局部結(jié)構(gòu)可能存在應(yīng)力集中，材料內(nèi)部存在內(nèi)應(yīng)力或材料本身組織不均以及材料中可能存在三向應(yīng)力，使理論計(jì)算與實(shí)際工況仍存在一定差異，甚至較大差異。在這種情況下．超速試驗(yàn)技術(shù)幾乎成為確保高速大應(yīng)力旋轉(zhuǎn)構(gòu)件工作可靠性的唯一手段。在發(fā)達(dá)國(guó)家，超速試驗(yàn)機(jī)在生產(chǎn)高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的企業(yè)中已成為不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備。
1982年我國(guó)一機(jī)部部標(biāo)JB2668—8O《汽車(chē)離合器臺(tái)架試驗(yàn)方法》 的試驗(yàn)項(xiàng)目中把“高速破壞試驗(yàn)”列為汽車(chē)離合器6項(xiàng)臺(tái)架試驗(yàn)之一，明確指出試驗(yàn)?zāi)康氖恰按_定離合器壓盤(pán)和從動(dòng)盤(pán)在一定超速工況下的可靠性” 這一標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)旋，將為我國(guó)汽車(chē)離合器的使用可靠性提高到一個(gè)新水平，也為超速試驗(yàn)技術(shù)在我國(guó)的推廣應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的前景。
1、研究現(xiàn)狀
隨著現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的不斷提高，對(duì)離合器也提出了新的要求，除了要求它在高速下仍能保證傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩外，還要求其必須具有足夠的旋轉(zhuǎn)機(jī)械強(qiáng)度，以保證安全可靠的工作。離合器在工作過(guò)程中與變速器飛輪相連，其結(jié)構(gòu)構(gòu)成比較復(fù)雜，零件極易在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中在離心力的作用下，產(chǎn)生破壞，因此開(kāi)發(fā)其具有破壞性的性能試驗(yàn)臺(tái)，檢驗(yàn)其承受高速運(yùn)轉(zhuǎn)的能力，避免其在使用過(guò)程中出現(xiàn)事故是十分必要的。
國(guó)外超速技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用：
高速旋轉(zhuǎn)機(jī)件由于失效而爆破的例子屢見(jiàn)不鮮。如導(dǎo)至飛機(jī)墜毀，壓縮機(jī)葉輪飛裂，離合器、飛輪爆炸，離心機(jī)轉(zhuǎn)子爆炸等，嚴(yán)重事故不僅造成重大經(jīng)濟(jì)損失，并對(duì)設(shè)備和生命安全造成很大威脅。嚴(yán)酷的事實(shí)迫使人們開(kāi)始研究事故發(fā)生的原因并極力找出其解決辦法 。
美國(guó)是最早研究并推廣超速技術(shù)的國(guó)家。1943年，美國(guó)G ·E公司首次利用超速試驗(yàn)研究汽輪機(jī)輪盤(pán)的強(qiáng)度。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展與完善，目前已有美、英、日、法、意、瑞典、原蘇聯(lián)和原捷克等國(guó)家建立了各種超速裝置。其中美國(guó)的TDI，Barbour Stock Will，日本的三菱、丸和電機(jī)，西德的Schench等公司已系列地生產(chǎn)各種超速試驗(yàn)設(shè)備。最大的可容納試件重4 t，直徑2.5 m，最大試驗(yàn)轉(zhuǎn)速達(dá)25萬(wàn)r／rain。1948年美國(guó)西屋公司建立了高溫超速試驗(yàn)臺(tái)以進(jìn)行噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪的熱超速試驗(yàn)。1 947年，麻省理工學(xué)院在超速試驗(yàn)基礎(chǔ)上對(duì)輪盤(pán)強(qiáng)度進(jìn)行了研究。超速試驗(yàn)研究工作得到許多生產(chǎn)廠(chǎng)家的支持。1 974年起9年間，美國(guó)的Warren Brother Roads公司共售出大小超速試驗(yàn)臺(tái)60臺(tái)套。其中汽車(chē)工業(yè)如Parkard，Studebaker各6臺(tái)，F(xiàn)ord汽車(chē)公司4臺(tái)，意大利Fiat汽車(chē)公司1臺(tái)。在英國(guó)的航空公司中，僅R·R公司就擁有各種超速試驗(yàn)機(jī)12臺(tái)。目前國(guó)外的航空和汽車(chē)工業(yè)中，各企業(yè)都擁有數(shù)臺(tái)超速試驗(yàn)機(jī)。
日本對(duì)超速試驗(yàn)技術(shù)的研究比美國(guó)晚10年。三菱重工橫濱造船所于60年代中期制造了高溫高速試驗(yàn)臺(tái)，以后又生產(chǎn)了其他形式的超速裝置數(shù)十臺(tái)
原蘇聯(lián)于1 970年在試驗(yàn)盤(pán)直徑為500 mm 的BPa一500基礎(chǔ)上，又建成盤(pán)徑1500 mm，重達(dá)6 t的超速試驗(yàn)裝置BP丑一1500，用于1.2 GW 汽輪機(jī)輪盤(pán)的超速試驗(yàn)。
原捷克Skoda廠(chǎng)為發(fā)展200 Mw 汽輪機(jī)，于1969年建立了一個(gè)研究輪盤(pán)爆裂強(qiáng)度和確定材料斷裂韌性的超速試驗(yàn)坑。
目前，各國(guó)的離合器高速破壞性試驗(yàn)臺(tái)的最高轉(zhuǎn)速多在20000r/min左右。英國(guó)AP公司于60年代研制的一種離合器高速破壞性試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)原理如下：零件破壞時(shí)刻的判定，是借助于裝在破壞艙頂部角落里的傳聲器實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)零件破壞時(shí)，傳聲器將此時(shí)的聲響傳至控制間的揚(yáng)聲器，操作者聽(tīng)見(jiàn)聲音后，立即記錄下當(dāng)時(shí)的轉(zhuǎn)速表讀數(shù)，即為破壞轉(zhuǎn)速。當(dāng)然，對(duì)于零件破壞時(shí)的轉(zhuǎn)速，現(xiàn)在已經(jīng)能比較容易地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄了。
在試驗(yàn)時(shí)，如果被試離合器壓盤(pán)及蓋總成中某個(gè)零件斷裂、飛出，就會(huì)造成旋轉(zhuǎn)件的不平衡。在如此高的轉(zhuǎn)速下，即使是微小的不平衡，也會(huì)長(zhǎng)生很大的離心力，它作用于試驗(yàn)臺(tái)本身和驅(qū)動(dòng)裝置的軸和軸承上，將有損于試驗(yàn)臺(tái)。為了避免這種情況，在被試壓盤(pán)及蓋總成與驅(qū)動(dòng)裝置之間，增加一個(gè)相當(dāng)于保險(xiǎn)銷(xiāo)的連接法蘭。該法蘭的軸頸斷面系數(shù)設(shè)計(jì)的很小。一旦平衡遭到破壞，新的不平衡量所產(chǎn)生的彎矩，就會(huì)將連接法蘭的軸頸折斷，因而使整個(gè)被試總成與驅(qū)動(dòng)裝置脫開(kāi)，從而使試驗(yàn)臺(tái)得到保護(hù)。
當(dāng)然，該項(xiàng)試驗(yàn)所用的試驗(yàn)設(shè)備還有許多不同的結(jié)構(gòu)形式，如有的應(yīng)用直流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，經(jīng)齒輪升速箱升速后，驅(qū)動(dòng)被試件，這樣可使試驗(yàn)的操縱控制較為簡(jiǎn)單，占地面積也可縮小。
國(guó)內(nèi)超速試驗(yàn)機(jī)的應(yīng)用：
國(guó)內(nèi)自60年代開(kāi)始引進(jìn)原蘇聯(lián)資料，但直到70年代才陸續(xù)在一些學(xué)校、研究單位建成這種設(shè)備。70年代中期又引進(jìn)一些超速試驗(yàn)臺(tái)，但這些試驗(yàn)臺(tái)體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，難以推廣使用。80年代中期，我國(guó)開(kāi)始獨(dú)立設(shè)計(jì)汽車(chē)離合器的超速試驗(yàn)臺(tái)。它們的體積較小，重量較輕，安裝方便，價(jià)格低廉，安全可靠。試驗(yàn)參數(shù)如轉(zhuǎn)速、加速度、恒速時(shí)間等均由微機(jī)控制，預(yù)先設(shè)定。試驗(yàn)后數(shù)據(jù)圖表及報(bào)告可一次打印完成，自動(dòng)化程度高。QHCSJ-I型超速試驗(yàn)機(jī)就是在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善起來(lái)的。
我國(guó)超速試驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用仍十分落后，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的絕大部分旋轉(zhuǎn)機(jī)械產(chǎn)品沒(méi)有應(yīng)用超速試驗(yàn)技術(shù)。而引進(jìn)國(guó)外技術(shù)生產(chǎn)的壓縮機(jī)，透平轉(zhuǎn)子、離心機(jī)、離合器、燃汽輪機(jī)、飛輪和砂輪等產(chǎn)品都規(guī)定要進(jìn)行超速試驗(yàn)。可以說(shuō)，沒(méi)有進(jìn)行超速試驗(yàn)的高速旋轉(zhuǎn)構(gòu)件均潛伏著危險(xiǎn)性。而一旦嚴(yán)格地實(shí)行超速試驗(yàn)技術(shù)，已經(jīng)發(fā)生的許多事故實(shí)際上都有可能避
2、選題目的和意義：
該項(xiàng)試驗(yàn)的目的是，在離合器壓盤(pán)及蓋總成高速破壞旋轉(zhuǎn)時(shí)，測(cè)定總成內(nèi)的零部件在離心力的作用，因機(jī)械強(qiáng)度不足而發(fā)生斷裂損壞時(shí)的破壞轉(zhuǎn)速。本設(shè)計(jì)根據(jù)給定的技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)主要完成一套減速機(jī)構(gòu)及相關(guān)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，繪制機(jī)構(gòu)總裝圖及零件圖，為研制開(kāi)發(fā)汽車(chē)零部件試驗(yàn)裝置提供理論參考。
二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題
1、基本內(nèi)容
依據(jù)給定參數(shù)設(shè)計(jì)汽車(chē)離合器壓盤(pán)高速旋轉(zhuǎn)破壞試驗(yàn)裝置，重點(diǎn)完成減速機(jī)構(gòu)以及相關(guān)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在通常要求該破壞轉(zhuǎn)速應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速的1.5倍。為此，有時(shí)也進(jìn)行這樣的試驗(yàn)，即讓離合器壓盤(pán)及總成在規(guī)定的高速（通常為1.5倍于發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速）下，穩(wěn)定地連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，考驗(yàn)其零部件是否斷裂損壞。
2、解決的主要問(wèn)題
（一）電機(jī)參數(shù)：滿(mǎn)足汽車(chē)實(shí)際工作狀態(tài)的需求，確定離合器輸入功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)
速的極限值。
（二）減速機(jī)構(gòu)：確定傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比，確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，完成減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
（三）設(shè)計(jì)裝置應(yīng)充分考慮破壞安全性的要求。
三、技術(shù)路線(xiàn)（研究方法）
調(diào)研并查閱相關(guān)資料
確定總體設(shè)計(jì)方案
電機(jī)選擇
試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
傳動(dòng)裝置
變速機(jī)構(gòu)
參數(shù)計(jì)算與分析核………………………、、、、
繪制總成圖和零部件圖
完成設(shè)計(jì)
撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)
四、進(jìn)度安排
1、進(jìn)行文獻(xiàn)檢索查，查看資料，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。 第1-2周 （2月28日～3月13日）
2、確定設(shè)計(jì)的總體方案，對(duì)總體布置進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。 第3-6周 （3月14日～4月10日）
3、繪制總體草圖 第 7 周 （4月11日～4月17日）
4、完善減速機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和安全裝置的設(shè)計(jì)，繪制圖紙。第8-12周 （4月18日～5月22日）
5、提交設(shè)計(jì)，教師審核。 第13-14周（5月23日～6月5日）
6、修改設(shè)計(jì)。 第 15 周 （6月6日～6月12日）
7、裝訂設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備答辯。 第 16 周 （6月13日～6月19日）
8、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 第 1 7周 （6月20日～6月26日）
五、參考文獻(xiàn)
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六、備注
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
簽字： 年 月 日