淺談汽車發(fā)動機多楔帶輪系設(shè)計范文

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摘要：本文介紹了多楔帶輪系的結(jié)構(gòu)與特點，結(jié)合多楔帶在汽車發(fā)動機前端附件傳動系中的應(yīng)用，對發(fā)動機多楔帶輪系的布置原則和方法進行了探討，提出了在設(shè)計過程中應(yīng)該重點考慮的事項。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機；多楔帶；皮帶輪系；設(shè)計

0引言

汽車發(fā)動機的附件系統(tǒng)如水泵、空調(diào)壓縮機、發(fā)電機等采用皮帶傳動來驅(qū)動。發(fā)動機前端附件傳動系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)劣，將直接影響發(fā)動機及其附件的性能和工作可靠性，進而影響到整機的技術(shù)指標(biāo)，因此，其設(shè)計和開發(fā)也越來越引起人們的重視。附件傳動系統(tǒng)是利用帶與帶輪之間的摩擦力，將發(fā)動機的動力傳遞給附件并使其在合適的轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)。本文著重介紹了多楔帶的結(jié)構(gòu)及特點，結(jié)合新車開發(fā)中遇到的輪系課題，提出了在多楔帶輪系設(shè)計中應(yīng)重點關(guān)注的要素。

1多楔帶輪系的結(jié)構(gòu)特點

1.1多楔帶輪系的結(jié)構(gòu)多楔帶輪系由多楔帶和皮帶輪組成。

1.2多楔帶輪系的優(yōu)缺點現(xiàn)代汽車發(fā)動機附件多，布置空間小，傳統(tǒng)V型帶由于其彎曲性能較差，不適合小空間彎曲傳動，已無法滿足現(xiàn)代汽車的傳動要求。多楔帶在V型帶的基礎(chǔ)上，將一個V型帶演變成多個微型V型帶集成，從而有效地解決了附件多，布置空間小的課題。與V型帶相比，多楔帶具有以下優(yōu)點：①輸送的扭矩、功率大，空間相同時比普通V帶的傳動功率的高三分之一。②傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，可以背面?zhèn)鲃?，一根帶傳動輪的?shù)量多，在相同的傳動功率情況下，傳遞裝置所占空間比普通V帶小四分之一。③帶體薄，富有柔軟性，適應(yīng)帶輪直徑小的傳動，也適應(yīng)高速傳動，帶速可達(dá)40m/s。④運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動小，發(fā)熱少。⑤張緊拉力不容易喪失，調(diào)整次數(shù)少；耐熱、耐油、耐磨，壽命長。多楔帶輪系的缺點：①對中度要求較高。多楔帶相當(dāng)于由多個微型三角帶組成，每個三角帶都有對中度要求，合體后的多楔帶對對中度的要求更嚴(yán)苛，輪系布置精度要求高。②多楔帶同時帶動多個附件帶輪，對皮帶質(zhì)量和可靠性的要求更高。③成本相對較高。

2多楔帶輪系的設(shè)計要素

2.1附件帶輪位置發(fā)動機附件輪系的布置首先受到整車總布置尺寸的限制，有限的空間加大了輪系布置的難度。在條件允許的情況下，負(fù)荷最大的附件應(yīng)處于第一輪的位置，避免帶在整個帶長上均承受較大的拉力。負(fù)荷較低的附件和直徑較小的帶輪應(yīng)放在松邊，以減小帶中應(yīng)力水平，提高帶的壽命。同時還應(yīng)使帶輪有足夠的包角，以保證輪系工作時能傳遞足夠的功率。

2.2帶輪尺寸的確定設(shè)計附件驅(qū)動系統(tǒng)的過程中，確定發(fā)動機各附件的帶輪直徑首先應(yīng)保證發(fā)動機各個附件的速比要求。盡量做到最大限度的發(fā)揮附件的性能。速比的計算相對簡單，即為帶輪之間的角速度之比。

2.3皮帶輪對中度要求皮帶輪未對中易造成皮帶偏磨和異響，為了保證皮帶輪系對中，需要滿足以下三點：①保證各個皮帶輪軸互相平行。②保證皮帶輪在同一平面。③關(guān)于輪系對中度要求，理論上相鄰皮帶輪的偏移量要控制在0.7度以下，因此各帶輪設(shè)計間距將直接影響對輪系位置精度的要求。

2.4多楔帶的包角與帶長

2.4.1多楔帶的包角與帶長包角和帶長是多楔帶傳動設(shè)計計算中的兩個基本參數(shù)。目前計算機CAD軟件已廣泛應(yīng)用在皮帶輪系設(shè)計過程中，在確定帶輪的位置和直徑后，可以借用設(shè)計軟件快速獲得帶輪的包角和皮帶帶長。

2.4.2包角設(shè)計皮帶包角是帶傳動設(shè)計中的重要參數(shù)。包角的大小由帶輪位置和帶輪有效直徑?jīng)Q定。如果帶的包角偏小，則需要調(diào)整附件的位置或增加多楔帶的楔數(shù)，來滿足皮帶傳動能力的要求。兩者是可以進行互補的關(guān)系，如果結(jié)構(gòu)允許也可以通過采用導(dǎo)向輪或張緊輪的方法來增大包角。由于輪系布置影響因素較多，專業(yè)皮帶設(shè)計公司需要借助輪系設(shè)計專業(yè)軟件進行綜合分析計算，并加以實車驗證。在輪系包角設(shè)計中要特別注意以下兩個方面：①皮帶輪系設(shè)計中，要避免產(chǎn)生一個皮帶輪同時受到兩個皮帶包角作用。②當(dāng)無法避免一個皮帶輪同時受到兩個皮帶包角作用時，要使兩個包角的差值盡可能的大，以使帶輪始終受到同一方向的徑向力，避免產(chǎn)生異響等。由于水泵皮帶輪由兩段包角相近的皮帶傳遞動力（兩段包角差僅3度左右），兩段皮帶產(chǎn)生的徑向力（Q1和Q2）非常接近，方向近似相反并相互抵消，在發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，水泵軸承受的徑向合力方向會在瞬間時上、時下，使水泵軸聯(lián)軸承承受交變載荷，產(chǎn)生震動異響(咕嚕聲)。為了使水泵帶輪受到的兩個徑向合力始終朝向一個方向，必須使Q1和Q2差距變大，即改變皮帶上、下包角，使包角差變大，進而使皮帶輪承受定向的徑向力，使水泵軸聯(lián)軸承一直承受同一方向的載荷，消除振動異響。

2.5皮帶張緊力皮帶的預(yù)張緊力是保證輪系正常工作的必要條件。張緊力過小，容易造成皮帶與帶輪的摩擦力過小，皮帶在帶輪接觸面出現(xiàn)滑動，傳遞載荷的能力降低，效率低；但預(yù)緊力過大，則會使帶的壽命降低，軸和軸承上的載荷增大，引起軸承發(fā)熱與磨損嚴(yán)重，并產(chǎn)生噪音異響。因為在諸多因素中張力對壽命的影響最大，所以在設(shè)計中帶的預(yù)張力先根據(jù)經(jīng)驗或計算合理給出,然后通過試驗最終確認(rèn)，在裝配調(diào)整中嚴(yán)格控制。

2.6皮帶輪支架輪系中的各部件在裝配后，需要保證各個帶輪中心處于同一平面，一般要求偏移角不超過0.3°，以避免帶發(fā)生皮帶偏磨，產(chǎn)生噪音，并影響輪系壽命。根據(jù)輪系傳動力，徑向力等要求，合理選擇支架材料和加工工藝，并借助于CAE分析，確保帶輪支架有足夠的強度、剛度和制造精度。

3結(jié)論

①本文介紹了多楔帶輪系的結(jié)構(gòu)與特點，為多楔帶輪系設(shè)計提供了理論依據(jù)。②結(jié)合多楔帶在汽車發(fā)動機前端附件傳動系中的應(yīng)用，指出了發(fā)動機多楔帶輪系在設(shè)計過程中需要考慮的要素及注意事項，重點介紹了帶輪位置布置、帶輪直徑、皮帶對中度、帶長、帶型選擇、包角、預(yù)張緊力和帶輪支架等事項。

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作者：李慶成 單位：鄭州日產(chǎn)汽車有限公司