汽車與發(fā)動機缸體氣密檢測機(輔機)的設計

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1、天津理工大學2013屆本科畢業(yè)設計說明書 第一章 發(fā)動機氣密性研究的背景 1.1 前言 我國汽車產(chǎn)業(yè)在近幾年內(nèi)飛速發(fā)展，2012年我國汽車產(chǎn)銷雙雙突破1900萬輛，再次 突破記錄，增速超過了 4%連續(xù)四年蟬聯(lián)世界第一。但是，目前我國的先進汽車制造技 術還處于起步階段，為了跟上產(chǎn)量和市場需求，國內(nèi)汽車生產(chǎn)商不得不大量采購生產(chǎn)精 度高，自動化程度大的國外設備，然而這些設備購置費用較高，而國內(nèi)的設備產(chǎn)生的次 品率又很高。所以部分國內(nèi)廠家已經(jīng)開始了相關設備的研制，并取得了一些成績，但由 于技術力量不足，所開發(fā)的設備生產(chǎn)精度低、自動化程度較小，有些項目的測試只能用 手動操作，準確率較低，而且檢

2、測項目較少，與國外的產(chǎn)品相比缺乏競爭力，更無法替 代進口產(chǎn)品［1］o 本課題研究的內(nèi)容是一臺對發(fā)動機殼體氣密檢測的自動化設備。主要用于汽車發(fā)動 機殼體壓鑄過程中可能會產(chǎn)生的缺陷進行在線檢測。檢測手段采用正壓法檢漏，通過對 被測工件充氣加壓以空氣作為介質(zhì)，然后對其壓力，壓差或流量（與比較容積間）進行抽樣 分析，從而判斷工件是否泄漏，此方法結(jié)構(gòu)簡單、監(jiān)測方便、快捷、清潔、準確、成本低、 自動化程度高，深受人們關注。 根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會公布，2011年中國本土累計生產(chǎn)汽車1841.89萬輛，再次刷 新了全球歷史記錄。鑒于發(fā)動機還得滿足維修市場的需要，那么中國去年發(fā)動機的生產(chǎn) 量接近2000萬臺

3、。目前，汽車發(fā)動機殼體采用壓鑄鋁生產(chǎn)工藝制造，對于壓鑄過程中產(chǎn) 生的缺陷采用在線正壓氣密檢測工藝，可以避免后續(xù)不必要的加工造成的浪費。 1.2 關于汽車發(fā)動機的概述 1.2.1 汽車發(fā)動機的歷史 汽車中最重要的那就是發(fā)動機了，可以說如果沒有發(fā)動機，那就不會有汽車。發(fā)動 機的進步?jīng)Q定了汽車行業(yè)的進步。 汽車的心臟必然是發(fā)動機，發(fā)動機為汽車的行駛提供了動力，發(fā)動機的性能決定了 汽車的動力性能、經(jīng)濟性能以及環(huán)保性能。簡單的來說發(fā)動機就是一個能量轉(zhuǎn)換器，也 就是將汽油（柴油）燃燒從而產(chǎn)生熱能，在密封氣缸內(nèi)燃燒，這樣氣缸內(nèi)的氣體會發(fā)生膨 脹，從而推動活塞做功，將熱能轉(zhuǎn)化為機械能，這是發(fā)動機工作的

4、基本原理［2］。發(fā)動機的 全部構(gòu)成結(jié)構(gòu)都是為進行更好的能量轉(zhuǎn)換所服務的，雖然發(fā)動機跟隨者汽車的發(fā)展，已 經(jīng)有了 100多年的歷史，因此發(fā)動機無論是在設計、制造、工藝、性能還是制造控制上， 都有長足的進步與提高，但是其基本原理仍然保持不變。這是一個富于創(chuàng)造的年代，眾 多發(fā)動機設計工程師們，不斷地將最新科技運用到發(fā)動機的生產(chǎn)制造上，把發(fā)動機變成 了一個復雜的、機電一體化的高端技術產(chǎn)品，使發(fā)動機性能不斷突破與提高，世界各著 名汽車生產(chǎn)廠商也將發(fā)動機的性能作為相互競爭的亮點。 所以可以說發(fā)動機的發(fā)展史也就是是汽車工業(yè)的發(fā)展史。而發(fā)動機的發(fā)展也經(jīng)歷了 無數(shù)代人的努力，融合了無數(shù)人的智慧與汗水。 發(fā)動

5、機是汽車的動力源泉。汽車發(fā)動機大多數(shù)都是熱能動力相互轉(zhuǎn)化裝置，可以簡 稱衛(wèi)熱力機。熱力機是借助在工質(zhì)的狀態(tài)變化下，將燃料進行燃燒從而產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變 為機械能的機器。 1.2.2 汽車發(fā)動機的特點 1 .按結(jié)構(gòu)分類 一臺汽車發(fā)動機一般都會具有3個以上的氣缸，對于汽車發(fā)動機主要的分類方式， 我們一般是根據(jù)氣缸的布局及其排列方式來劃分的。一般的有直列、 V型、W型以及水平 對置等幾種結(jié)構(gòu)。 (1)直列發(fā)動機：它的所有氣缸都按照同一角度肩并肩排成一個平面， 它的優(yōu)點是缸 體和曲軸的組成結(jié)構(gòu)十分的簡單，而且只需要使用一個氣缸蓋，不僅制造成本較低，而 且尺寸緊湊。直列發(fā)動機具有穩(wěn)定性高、低速扭

6、矩特性好并且燃料消耗少等優(yōu)點，但缺 點就是功率較低，并且不太適合被 6缸以上的發(fā)動機采用。 直列發(fā)動機在國產(chǎn)汽車中應用非常廣泛，幾乎所有中檔以下的國產(chǎn)汽車以及采用四 缸發(fā)動機的車型，都是采用直列發(fā)動機［3］。 (2)V型發(fā)動機：將所有氣缸分成了兩組，把相鄰氣缸以一定的夾角來布置在一起， 使兩組氣缸形成一個夾角的平面，從側(cè)面看上去，氣缸呈 V字形，所以稱V型發(fā)動機。 V型發(fā)動機的高度以及長度的尺寸都較小，在汽車生產(chǎn)中，組裝布置起來較為方便。 尤其是韓國的現(xiàn)代汽車，具比較重視空氣動力學在汽車中的應用，所以要求汽車迎風面 是越小越好，因此也就要求發(fā)動機蓋需要越低越好。另外，如果將發(fā)動機的長度縮

7、短， 也就能留出更大的駕乘空間。由于氣缸之間采用相互錯開布置的設計，這有利于通過擴 大氣缸直徑來提高排量和功率，適合于較高的氣缸數(shù)。止匕外，V型發(fā)動機氣缸是對向布置， 這樣可抵消一部分振動，使發(fā)動機運轉(zhuǎn)得更加平順。 V型發(fā)動機的缺點則是必須使用兩個氣缸缸蓋，并且結(jié)構(gòu)較為復雜且成本較高。另外 其寬度加大后導致發(fā)動機兩側(cè)空間變小，對安排其它裝置造成一定的影響。 (3)W型發(fā)動機：它是德國大眾專屬的發(fā)動機技術，具是將 V型發(fā)動機的每側(cè)氣缸， 在原來的基礎上面，再進行小角度的錯開(如帕薩特W8的小角度為15度)，造就了 W型 發(fā)動機?；蛘呖梢哉f W型發(fā)動機的氣缸排列形式，是由兩個小 V形組成一個大

8、V形。嚴 格的來說W型發(fā)動機還應該是屬于V型發(fā)動機的變種。 W型和V型發(fā)動機相比，W型可將發(fā)動機做得更短一些，曲軸也相對來說短一些，這 樣就能節(jié)省發(fā)動機在汽車中所占的空間，同時重量也會降低，但它的寬度會變得更大， 使得發(fā)動機室更滿。 W型發(fā)動機目前最大的問題是，發(fā)動機被由一個整體分割成為了兩個部分， 運作時必 然會產(chǎn)生很大的振動。面對這一問題，大眾在 W型發(fā)動機上面設計了兩個反向轉(zhuǎn)動的平 衡軸，從而使兩個部分的振動在內(nèi)部得以相互抵消。 (4)水平對置發(fā)動機：如果將直列發(fā)動機看成是夾角為0度的V型發(fā)動機，那么當兩 排氣缸的夾角擴大到180度，氣缸水平對置排列，這就是水平對置發(fā)動機。 水平

9、對置發(fā)動機的最大的優(yōu)點就是重心低。由于它的氣缸是“平放”的，因此降低 了汽車的重心，所以能將車頭設計得又扁又低。這些因素都能夠增強汽車行駛的穩(wěn)定性。 此外，水平對置的汽缸布局是一種對稱穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這使得發(fā)動機的運轉(zhuǎn)平順性比 V型發(fā) 動機更好，運行時的功率損耗也是最小。 (5)轉(zhuǎn)子發(fā)動機：傳統(tǒng)的汽車發(fā)動機都是通過氣缸內(nèi)的活塞的往復運動，最終來驅(qū)動 汽車前進，發(fā)動機及其氣缸本身相對來說都是不動的，而轉(zhuǎn)子發(fā)動機則是一種三角活塞 旋轉(zhuǎn)式的發(fā)動機，它利用三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運動的原理來控制壓縮和排放。轉(zhuǎn)子發(fā)動機的優(yōu) 點也十分的明顯，它不僅尺寸小，重量輕，功率大，而且振動和噪聲都極低。但是由于 轉(zhuǎn)子技術較為復雜

10、，導致其制造成本極其昂貴，耐用性也遠低于傳統(tǒng)發(fā)動機。 2 .按發(fā)動機布局分類 按照發(fā)動機在汽車車身上面的布局，還可以大致分成三種：前置發(fā)動機、中置發(fā)動 機以及后置發(fā)動機。 目前在國內(nèi)汽車市場上所能看到的絕大部分的車型，都是采用的前置發(fā)動機，即發(fā) 動機位于車前輪軸的前面。前置發(fā)動機的優(yōu)點在于其簡化了汽車變速器和驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)， 特別是對于目前在市面上占絕對主流地位的前輪驅(qū)動車型來說，發(fā)動機是將動力直接輸 送到前輪上面，省略了傳動軸，這樣的設計不但減少功率傳遞過程中的損耗，并且還大 大降低動力傳動機構(gòu)的復雜性以及故障率。將發(fā)動機放置在汽車車身前部，當發(fā)生正面 撞擊時，發(fā)動機可以減少駕駛員受到的

11、正面沖擊，從而提高車輛的安全性 [4]。 與前置發(fā)動機對應的就是后置發(fā)動機了，后置發(fā)動機對應一些后輪驅(qū)動的大馬力車 型，典型車型是保時捷911系列跑車。 止匕外，還有一種布局便是中置發(fā)動機，即發(fā)動機位于汽車的前后輪軸之間，一些極 端追求性能的汽車發(fā)燒友而言，發(fā)動機中置是一種最理想的發(fā)動機放置方式，因為發(fā)動 機的正好位于汽車的重心附近，這樣發(fā)動機的重量就不會過于集中在車頭或車尾，從而 達到最佳的配重比，這將大大提高汽車的操控性以及行駛穩(wěn)定性。包括法拉利、蘭博基 尼等在內(nèi)的很多款經(jīng)典跑車，都采用的是中置發(fā)動機的布局 ⑸。 3 .按燃料分類 按所使用的燃料來進行劃分，汽車發(fā)動機可分為汽油機和

12、柴油機兩大類。 汽油與柴油的不同在于，汽油沸點低、容易發(fā)生氣化，汽油發(fā)動機通過利用氣缸壓 縮，使吸入的汽油發(fā)生氣化，并與缸內(nèi)的空氣相互混合，從而形成可燃性的混合氣體， 最后由火花塞放電打火，點燃混合氣體，推動氣缸活塞來作功；柴油的特點是柴油的自 燃溫度較低，所以柴油發(fā)動機不需要火花塞這樣的點火裝置，它利用壓縮空氣來提高氣 缸內(nèi)的空氣溫度，使溫度超過柴油的自燃極限。這時，再噴入柴油，使柴油噴霧和空氣 相互混合，同時產(chǎn)生自燃。兩種發(fā)動機相互比較來說，一般情況下，由于汽油發(fā)動機需 要對汽油的噴入量、噴入時間及點火時間控制得非常準確，因此結(jié)構(gòu)上往往會比柴油機 更加的復雜和精密一些，而柴油機由于氣缸

13、的壓力遠遠大于汽油機的氣缸壓力，因而柴 油機對發(fā)動機材料的結(jié)構(gòu)強度和剛度的要求更高一些。 從性能角度上說，汽油發(fā)動機的長處在于，當發(fā)動機處于最大功率和轉(zhuǎn)速高時，發(fā) 動機能保持運轉(zhuǎn)安靜平順，并且排放低。而柴油發(fā)動機的優(yōu)點則在于燃料燃燒效率高、 油耗較低，當處在低轉(zhuǎn)速扭矩時，最大扭矩遠遠超過汽油機。這些區(qū)別體現(xiàn)在駕駛感受 上的話，駕乘人員會發(fā)現(xiàn)使用柴油機的汽車起步十分的迅速，在山路及坡道上仍能保持 良好的動力輸出，然而在加速性以及最高車速方面，又會遜于相同檔次的汽油機。國內(nèi) 傳統(tǒng)的柴油機一直給人的印象就是體積笨重、振動噪聲大和排放污染嚴重等，因此國產(chǎn) 汽車一般都采用汽油發(fā)動機。隨著近年來經(jīng)濟以及

14、技術的發(fā)展，國外知名制造商開始將 一些最新的柴油機制造技術引入中國，技術的提高，大大改善了國人對柴油機的傳統(tǒng)看 法。一汽大眾前不久推出了一款采用 TDI柴油發(fā)動機的寶來汽車，具環(huán)保性、動力性以 及高速性方面都不遜于汽油機，同時又具有柴油機特有的特性，市場前景十分看好。 1.2.3汽車發(fā)動機的構(gòu)成 發(fā)動機是一個由很多機構(gòu)以及系統(tǒng)相互配合組成的復雜機器 （如圖1.1 ）。無論是汽 油機還是柴油機；無論是四行程發(fā)動機還是二行程發(fā)動機；無論是單缸發(fā)動機還是多缸 發(fā)動機。都必須要具備以下機構(gòu)和系統(tǒng)，才能完成能量轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)工作循環(huán)，并且保證 長時間的連續(xù)正常工作[6]0 圖1.1汽車發(fā)動機示意

15、圖 Fig.1.1 Schematic diagram of automobile engine 1 .曲柄連桿機構(gòu) 發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán)，并且完成能量之間相互轉(zhuǎn)換的主要運動部件是曲柄連桿機構(gòu) （如圖1.2）。曲柄連桿機構(gòu)是由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等構(gòu)成的。 在做工的行 程中，活塞需要承受巨大的燃氣壓力才能在氣缸里作直線運動，通過連桿的轉(zhuǎn)換，使曲 軸來做旋轉(zhuǎn)運動，并利用曲軸對外輸出動力。而氣缸在進氣、壓縮空氣和排氣的過程中， 飛輪釋放出能量并且把曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成為了活塞的直線運動。 圖1.2發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu) Fig.1.2 Engine crank and conn

16、ecting rod mechanism 2 .配氣機構(gòu) 發(fā)動機配氣機構(gòu)（如圖1.3）的作用是依據(jù)發(fā)動機的工作順序和過程， 來定時的開啟 和定時的關閉進氣門以及排氣門，使可燃性的混合氣體或者空氣進入氣缸，并使燃燒產(chǎn) 生的廢氣從氣缸里排出，達到換氣的目的。配氣機構(gòu)一般都采用頂置氣門式配氣機構(gòu)， 一般是由氣門組、氣門傳動組和氣門驅(qū)動組等構(gòu)成。 圖1.3發(fā)動機配氣機構(gòu) Fig.1.3 Engine valve mechanism 3 .燃料供給系統(tǒng) 發(fā)動機燃料供給系統(tǒng)（如圖1.4）的功用是根據(jù)各個型號的發(fā)動機的具體要求， 配制 出符合要求數(shù)量和濃度的混合氣，壓入氣缸中，并將燃燒后

17、產(chǎn)生的廢氣從氣缸內(nèi)排出； 柴油機的燃料供給系統(tǒng)是把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒， 最后將燃燒后的廢氣排出。 圖1.4發(fā)動機燃料供給系統(tǒng) Fig.1.4 Engine fuel supply system 4 .潤滑系統(tǒng) 發(fā)動機潤滑系統(tǒng)（如圖1.5）的功用是潤滑相對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑 油，以實現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機件的磨損。并對零件表面進行清洗和冷卻。 潤滑系通常由潤滑油道、機油泵、機油濾清器和一些閥門等組成。 圖1.5發(fā)動機潤滑系統(tǒng) Fig.1.5 Engine lubrication system 5 .冷卻系統(tǒng) 發(fā)

18、動機冷卻系統(tǒng)（如圖1.6）的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去， 保 證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。水冷發(fā)動機的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風 扇、水箱、節(jié)溫器等組成。 一“ g小 代豐之索 圖1.6發(fā)動機冷卻系統(tǒng) Fig.1.6 Engine cooling system 6 .點火系統(tǒng) 在汽油機中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點燃的，為此在汽油機的氣缸蓋上裝 有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按時在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設備 稱為點火系統(tǒng)（如圖1.7）,點火系統(tǒng)通常由蓄電池、發(fā)電機、分電器、點火線圈和火花 塞等組成［7］。 點火星統(tǒng) 汽年之

19、原 AUTDHOME. COM. CN 圖1.7發(fā)動機點火系統(tǒng) Fig.1.7 Engine ignition system 7 .起動系統(tǒng) 要使發(fā)動機由靜止狀態(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動發(fā)動機的曲軸，使活塞 作往復運動，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動活塞向下運動使曲軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)動 機才能自行運轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動進行。因此，曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動到發(fā)動機 開始自動地怠速運轉(zhuǎn)的全過程，稱為發(fā)動機的起動。完成起動過程所需的裝置，稱為發(fā) 動機的起動系統(tǒng)（如圖1.8）。 圖1.8發(fā)動機起動系統(tǒng) Fig.1.8 Engine starting system 汽油機由以

20、上兩大機構(gòu)和五大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機構(gòu)，配氣機構(gòu)、燃料供給 系、潤滑系、冷卻系、點火系和起動系組成；柴油機由以上兩大機構(gòu)和四大系統(tǒng)組成， 即由曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系和起動系組成，柴油機是 壓燃的，不需要點火系。 1.3關于氣密檢測的概述 1.3.1 氣密檢測的重要性 氣密性檢測是衡量許多工業(yè)產(chǎn)品密封性能的重要手段，如在汽車、空調(diào)、冰箱、燃 氣具、醫(yī)療器具等許多行業(yè)中都需要對相關產(chǎn)品的密封部件進行氣密性 （或密封性）檢測, 其檢測結(jié)果是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵指標之一，特別在航空工業(yè)，氣密性檢測是一項重要 而頻繁使用的方法。 發(fā)動機的氣密性是發(fā)動機壓縮系統(tǒng)工作

21、性能好壞的綜合指標。氣密性越好，轉(zhuǎn)速也 就越高，扭矩也會越大。氣密性差的發(fā)動機不僅功率小，而且還會因吸油性能差等原因 造成工作不穩(wěn)定，出現(xiàn)難以調(diào)整以及容易停車等現(xiàn)象。在工廠生產(chǎn)中，發(fā)動機因氣密性 差造成的報廢率比較高，發(fā)動機氣密性檢測已成為自動生產(chǎn)線上一個不可缺少的重要環(huán) 節(jié)。因此，汽車發(fā)動機缸體氣密性檢測是生產(chǎn)實踐中的重要一步。 1.3.2 氣密檢測的發(fā)展 當前國內(nèi)企業(yè)對于產(chǎn)品氣密性檢測多數(shù)采用的還是水泡法，這種方式較為落后，甚 至只能目測而無法定量表達，從而直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量性能。近幾年，隨著微電子技 術和氣動技術的不斷發(fā)展，氣密檢測方法也得到了很大的改善，因此自動定量測量被測 對象

22、的氣密性將成為一種發(fā)展趨勢。目前，在國內(nèi)的航空工業(yè)中還沒有拋棄原有的水泡 法，且多數(shù)研究機構(gòu)在航空領域中并沒有研制出超前的自動氣密檢測設備 ；國外也只有日 本、美國、西歐等少數(shù)發(fā)達國家才有相關儀器，但價格十分昂貴。例如國內(nèi)僅汽車行業(yè) 每年因急需此類儀器而不得不花費數(shù)千萬元進口。為改變這一現(xiàn)狀，我們根據(jù)當前工業(yè) 產(chǎn)品的實際檢測要求，采用日本歐姆龍公司 PLC和國外大公司出產(chǎn)的高精度壓差傳感器 為核心部件，通過獨特的氣路結(jié)構(gòu)設計，利用 PLC控制檢測儀硬部件，并與上位機控制 軟件相互通信，成功地研制出 HP0610型氣密檢測儀。 1.3.3 關于氣密檢測機的簡介 氣密性測試機又名氣密性檢測

23、實驗機，是一種廣泛應用于水龍頭腔體、汽車缸體、 活塞腔體、彎管腔體、壓力表、儲氣罐等各種密封件氣密性測試的設備，可以作為生產(chǎn) 型批量測試用，也可以作為抽檢或?qū)嶒炇矣谩? 按使用場合分，可分為生產(chǎn)車間用氣密性測試機和實驗室用氣密性測試機，如意德 西iTC-Q-1-04型氣密性測試機或iTC-S-1-03型氣測水試機。實驗室用氣密性測試機，如諾 榮氣密性檢漏儀。 按測試對象分，可分為水龍頭氣密性測試機、管件氣密性測試機、儲氣罐氣密性測 試機等等。 按測試媒介分，可分為水測型氣密性測試機、氣測型氣密性測試機。 1 .水測型氣密性測試機 水測型氣密性測試機利用水流對氣密性進行檢測，優(yōu)點是設備簡

24、單，成本低廉，無 需團隊配合。缺點是工人目測，人為誤判可能性大，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，遺留水漬容易侵 蝕包裝，因增加除水步驟而效率相對較低。 2 .氣測型氣密性測試機 氣測型氣密性測試機利用氣體對氣密性進行檢測，優(yōu)點是氣測精密度高，因無需除 水而效率相對較高，包裝簡便，產(chǎn)品質(zhì)量可靠，機械化程度高。缺點是設備復雜，維護 相對較難，成本較高，需要團隊配合。 1.3.4 氣密性檢測分類及工作原理 以干燥空氣為介質(zhì)的泄漏測試，是基于被測容腔內(nèi)空氣流失所產(chǎn)生的物理效應，即 通過對壓力變化或流的測量來實現(xiàn)對泄漏量的檢測泄漏檢測一般分為壓檢測法和流量檢 測法兩大類。 1 .壓力測量法 在工業(yè)泄漏測試中

25、，壓力測量法是最常見的方法，在測試腔較小的情況下，可檢測 到0.Icc/min 或更小的泄漏率以具體的實現(xiàn)方式來區(qū)分，壓力測量法還可分為壓力降測 量和壓力升測量壓力降測量是向被測件充以正壓，然后測量其壓力下降幅度；而壓力升 測量則與之相反，將被測腔抽真空后測量壓力上升幅度壓力降測量實現(xiàn)起來最簡單，因 而最常用壓力升測量受溫度變化密封裝置和工件容積不穩(wěn)定的影響小于壓力降測量，在 正壓狀態(tài)下工作時，壓力升測量可以沒有平衡階段，并且使用的測試壓力不受測量元件 的測量范圍限制。 (1)絕對壓力法 絕對壓力法是最傳統(tǒng)的泄漏檢測方法，被測氣體如有泄露，必然造成容器內(nèi)氣體的 流失，使容器內(nèi)原有的氣壓減

26、低，通過測量容器內(nèi)氣體壓力降低情況就可以根據(jù)氣體狀 態(tài)方程推導出實際容器泄漏的氣體量，以達到檢測氣體泄漏量的目的。具特點是結(jié)構(gòu)緊 湊，儀器自身容積小、測量范圍寬，缺點是檢測精度取決于絕對壓力檢測的精度，測量 系統(tǒng)的分辨率取決于使用的測試壓力。在被測工件容積較大泄漏量很小時，檢測時間較 長，難以滿足大批量高效率生產(chǎn)需要。 (2)差壓法 差壓法的測量原理是在測試系統(tǒng)中并聯(lián)一個與被測試工件容積相同的零泄漏量參考 件，充氣到相同的測試壓力后斷開氣源，通過測量被測工件與參考件之間壓力差方法， 推導出被測工件的泄漏量由于只需要檢測工件與參考件之間的壓力差，所以系統(tǒng)分辨率 與使用的檢測壓力無關，降低了對

27、檢測儀器分辨率的要求，在采用較高的檢測壓力時 (測 試壓力可以高達)可以檢測到很小的泄漏量［8］。 無論是絕對壓力法還是差壓法，其檢測的根本原理是通過檢測被測工件的壓力變化 來計算氣體的泄漏量。因此當被測工件的容積很大而泄漏率又很低時，反映出來的壓力 變化是很緩慢的，不可避免地帶來檢測節(jié)拍較長的弊端。 2 .流量測量法 為了解決壓力法測量信號隨著測試容積的增大而減小的問題， 流量測量法應運而生。 其基本工作原理是向被測工件容腔充人額定壓力的測試氣體介質(zhì)，達到壓力平衡后，通 過精密的氣體流量計向被測容腔中連續(xù)補充測試氣體介質(zhì)，保持其壓力不變并測量單位 時間內(nèi)補充的氣體量，即為泄漏率流量

28、測量的信號與測試容積無關，而是直接反映泄漏 率的大小。因此在被測腔容積較大時可顯著縮短測量時間。 (1)質(zhì)量流量法 利用流動氣體傳熱傳質(zhì)的依存關系可以精密測量通過流量傳感器氣體介質(zhì)的質(zhì)量流 量，直接獲得工件泄漏率。其最大特點是，由于直接測量出工件的泄漏率，而不需要知 道被測對象的確切容積，使得測量節(jié)拍最大限度地縮短。缺點是其核心技術質(zhì)量流量傳 感器對測量精度起決定性作用，設備投入成本較高。 9 天津理工大學2013屆本科畢業(yè)設計說明書 （2）體積流量法 體積流量法測量原理與質(zhì)量流量法類似，其核心部分是利用差壓傳感器（即層流管 式流量計）作為測量元件，通過檢測穩(wěn)定流動狀態(tài)下，

29、通過節(jié)流元件產(chǎn)生的壓力差值測 得流過節(jié)流元件的體積流量，一般不用于泄漏檢測而只用于流量監(jiān)控。 1.3.5 影響氣密性檢測的主要因素 由于發(fā)動機泄漏測試是基于流體力學理論，其測試介質(zhì)為壓縮空氣，溫度、被測工 件容積測試壓力的非正常變化都會對測試結(jié)果的精度產(chǎn)生較大影響。另外，由于零件的 泄漏微孔一般在10m級，濕度過大常常會造成微孔堵塞，因此濕度也是重要的影響因素 之一。 1 .溫度的影響 由于工件在檢測前一般要經(jīng)過加熱清洗，會導致工件溫度高于環(huán)境溫度，測量期間 溫度變化導致被測腔內(nèi)壓力變化。通常工件溫度高于環(huán)境溫度會導致測量值高于實際值. 充氣階段通過被測腔的表面會很快將工件熱量傳遞給

30、測試空氣，導致被測腔壓力上 升，充入空氣量減少；在測量階段，又由于工件溫度降低導致被測腔壓力降低，致使測 量值大于實際泄漏值。 應盡量延長加熱清洗到測試工位的等溫時間以減小溫差，但實際生產(chǎn)過程中由于生 產(chǎn)節(jié)拍和在制品數(shù)量的限制，不可能過于延長等溫時間。因此溫差難以避免工件表面積 大，內(nèi)腔容積小，材料的導熱性好，測試時間長。溫度的影響顯著通常由于測試時間較 短，溫度的影響不會十分顯著，若影響過大必須考慮采用溫度補償?shù)姆椒右孕拚? 溫度補償一般有兩種基本方法：壓力法一般采用移動闔值法，即將無溫度影響的合 格線向上平移，移動的距離稱為閉值（通過實驗和經(jīng)驗確定） ，減少誤判率。 2 .被測容積

31、穩(wěn)定性影響 測量期間容積的增大或縮小會導致被測腔內(nèi)壓力的變化，其主要原因一般與測試設 備的機械穩(wěn)定性有關，如機床振動使得封堵板的位置改變導致封堵力不穩(wěn)定；封堵橡膠 較軟，無限位機構(gòu)在測量階段被擠入被測腔；被測件容積本身不穩(wěn)定，如被測件由于充 入壓力氣體發(fā)生彈性變形等。 3 .濕度的影響 通常會補償泄漏，使實際測出的泄漏率變小。主要原因是工件在清洗機出口未完全 吹干，被測腔內(nèi)殘余加工液很冷的工件進入較潮熱的環(huán)境產(chǎn)生冷凝水，工件在生產(chǎn)過程 中被注人液體。 例如，從冷測試臺下來的維修后的發(fā)動機，其油腔內(nèi)仍有潤滑油等。濕 度的影響存在較大的風險，因為它會將一個不合格件判為合格件。 4 .夾具系

32、統(tǒng)自身的影響 測量氣路系統(tǒng)由試漏儀內(nèi)部的測量氣路，從試漏儀到封堵夾具的氣路、封堵夾具封 堵頭和被測工件等共同組成。除工件以外，其他在測試過程中與被測腔聯(lián)通的氣路一旦 存在泄漏，必然會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響，而且這些泄漏大部分無法被查找到。 第二章方案設計 2.1 氣密檢測機的方案設計 2.1.1 QM10021全自動氣密檢測設備開發(fā)需求 發(fā)動機氣缸缸體的造價成本較高，生產(chǎn)工序較多，并且發(fā)動機的質(zhì)量與性能直接決 定了采用這款發(fā)動機的汽車的銷量與售價。本設備檢測的是四缸發(fā)動機壓鑄鋁殼體（如 圖2.1）,此殼體對于發(fā)動機的質(zhì)量起著至關重要的作用。 圖2.1四缸發(fā)動機壓鑄鋁殼體 Fig

33、.2.1 Four cylinder engine die-casting aluminum shell 該缸體的結(jié)構(gòu)特點主要有兩方面： 1 .結(jié)構(gòu)特殊 一般發(fā)動機采用氣缸體與曲軸箱鑄成一體的整體結(jié)構(gòu)，簡稱缸體。該汽車發(fā)動機缸 體由氣缸體、下缸體兩個零件組成，需要進行氣缸體、下缸體單體粗加工后，冉合缸進 行氣缸體組件上曲軸孔、氣缸孔及兩端頭定位銷孔的精加工。 2 .尺寸多，精度要求高 缸體是發(fā)動機的重要組件，各面均有裝配要求。各加工面平面度、平行度及垂直度 要求嚴格，所有加工面平面度要求為 0.03mm。氣缸孔徑、圓度、圓柱度，曲軸孔孔徑、 圓度、圓柱度及各定位銷孔的位置精度等要求高

34、，均不大于 0.02mm[9]。 為確保生產(chǎn)線加工進度，如何安排檢測工作是必須事先考慮的。一般來講，在生產(chǎn) 線上加工的單一產(chǎn)品經(jīng)首件檢測尺寸合格后，在工藝系統(tǒng)任何一個環(huán)節(jié)未發(fā)生改變時， 后續(xù)加工的產(chǎn)品質(zhì)量是有保障的，尤其是數(shù)控加工的產(chǎn)品一致性好。所以，一般精度的 尺寸無需每件檢驗，但對于缸體氣缸孔孔徑尺寸及曲軸孔孔徑等關鍵尺寸，每件產(chǎn)品加 工完成后必須進行檢驗。 必須要注意的是，在曲軸孔鎮(zhèn)加工完成后，在孔口毛刺未去凈的情況下，用金屬同 軸度檢驗心棒硬塞檢驗曲軸孔，這樣做會把毛刺帶入到已加工孔孔壁面，會對曲軸孔孔 徑尺寸及孔壁表面質(zhì)量造成影響。發(fā)動機缸體生產(chǎn)線上加工的氣缸體、下缸體及氣缸體

35、組件，可按以下原則進行檢驗：氣缸體與下缸體分體加工時尺寸一般為一般精度尺寸， 每班只要求檢驗人員檢測首件，后續(xù)加工可免檢，但加工者應適當進行抽檢，專職檢驗 人員應適度進行抽驗與巡檢；氣缸體組件每班首件加工完成后應送三坐標機進行檢驗， 后續(xù)加工件的產(chǎn)品除氣缸孔孔徑與曲軸孔孔徑必須全檢外，其余尺寸只需要進行抽檢或 巡檢，這樣可大大節(jié)省檢驗時間。 2.1.2 QM10021全自動氣密檢測設備總圖及說明 從汽車工業(yè)發(fā)展的情況來看，汽車發(fā)動機的自動化裝配程度，在一定程度上限制了 汽車的自動化生產(chǎn)水平。因此，提高汽車發(fā)動機的自動裝配生產(chǎn)線水準，是目前我們勢必 解決的重要難題。無論國內(nèi)還是國外，總裝配線

36、都需要有高架輸送和地面輸送兩種最基本 的型式。其中，高架線一般包括積放式懸掛輸送機系統(tǒng)、普通懸掛輸送機和高架軌道小 車。地面線一般包括滑撬式輸送系統(tǒng)、地面單鏈牽引軌道小車、地面板鏈帶隨行支架、 地面板式輸送帶等類型。 目前，在國內(nèi)發(fā)動機工業(yè)迅猛發(fā)展的過程中，由于鑄件（缸體）及其加工質(zhì)量因素 造成三漏（漏氣、漏水、漏油）嚴重，到總裝試車才發(fā)現(xiàn)而報廢，既浪費時間也浪費資 源。一般廢品率為5 %?1 0%,有的甚至高達2 5%,導致生產(chǎn)成本提高，產(chǎn)量下降。 為降低成本，提高質(zhì)量，拓寬銷路，創(chuàng)造更加有利的條件。我們課題組參照國外先進氣 密檢測技術，成功研制了 QM10021全自動發(fā)動機缸體氣密檢測設

37、備。 解決了缸體油道孔 系封堵的最后難關，可用于生產(chǎn)線上工序間或最終檢測其氣密性能。為合理控制整機成 本，分析鑄件及加工質(zhì)量提供了可靠的數(shù)據(jù)，節(jié)約了后續(xù)工序加工及總裝試車泄漏后的 拆卸導致的一系列的費用，為企業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展創(chuàng)造了更為有利的條件。 QM1002企自動氣密檢測設備總圖（如圖 2.2） IIIIIIIIIIIIIIIIIIII I I 圖2.2 QM10021全自動氣密檢測設備總圖 Fig.2.2 Automatic gas detection equipment layout 1.QM10021.01 2.QM10021.02 3.QM

38、10021.03 4.QM10021.04 5.QM10021.05 6.QM10021.06 7.QM10021.07 8.QM10021.08 9. QM10021.09 EG系列缸體檢測線上料機 EG系列缸體油路自動試漏機 EG系列缸體檢測線自動剔料機 EG系列缸體曲軸室自動試漏機 EG系列缸體水路自動試漏機 EG系列缸體檢測線下料機 EG系列缸體檢測線輸送架 EG系列缸體檢測線電氣柜 EG系列檢測線氣罐 2.2在線檢測工藝流程圖 圖2.3在線監(jiān)測工藝流程圖 Fig.2.3 Online monitoring of process flow diagr

39、am 缸體從上道工序進行加工成型后，通過自動送料機來到本在線檢測線（如圖2.3）上面 首先通過主機，將缸體上面的其他的空全部堵住，只留下氣道的孔。利用充氣機往里面 充氣，通過油道里面氣壓的數(shù)值來看油道是否有漏氣的情況 [10]。如果在規(guī)定時間內(nèi)的氣 壓值的變化超過了公差范圍，生產(chǎn)線會提示剔料機，當問題缸體運行到第一工位和第二 工位之間的剔料機的時候。剔料機的轉(zhuǎn)盤通過下方的連桿，利用氣動原理的作用，將轉(zhuǎn) 盤旋轉(zhuǎn)9 0度，通過推動氣缸，將缸體推送到另一條運輸線。如果沒有問題，將通過剔 料機到達第二工位，進行水道的檢測。水道檢測的方法和氣道大致相同，堵住除水道以 外的所有的孔，然后往水道里面充氣

40、，通過檢測氣壓是否符合要求，來判定水道是否符 合標準。如果缸體水道不符合標準，通過剔料機時將和上一剔料機遇到不達標的缸體一 樣，將缸體推離檢測線。如果符合標準，將沿著檢測線順利通過剔料機，到達第三工位， 來檢測油道。同樣的原理，我們將除油道以外的孔全部堵住，然后往油道里面充氣，通 過檢測氣壓是否符合要求，來判斷油道是否符合標準。如果缸體油道不符合標準，通過 剔料機時將和上一剔料機遇到不達標的缸體一樣，將缸體推離檢測線。如果符合標準， 將沿著檢測線順利通過剔料機，進入下道工序。 第一工位進料區(qū)的進料傳感器檢測到工件一啟動進料傳動電機一（第一工位測試區(qū) 處于原位置狀態(tài)時）進料阻擋放行一進料區(qū)的進

41、料等待傳感器檢測到工件一啟動中間傳 動電機及到位阻擋器一工件送至測試區(qū)一測試區(qū)到位檢測同時工件識別傳感器識別工件 一工件與夾具匹配及工件正確一進入第一工位的氣密測試階段一檢測結(jié)束后一工件合格 執(zhí)行打標一測試區(qū)氣缸歸原位后啟動中間傳動電機及剔料傳動電機工件送出測試區(qū)至下 一工位一一一第二工位進料傳感器檢測到工件一啟動中間傳動電機及到位阻擋器一工件 15 天津理工大學2013屆本科畢業(yè)設計說明書 送至測試區(qū)一測試區(qū)到位檢測同時工件識別傳感器識別工件一工件與夾具匹配及工件正 確一進入第二工位的氣密測試階段一檢測結(jié)束后一工件合格執(zhí)行打標一測試區(qū)氣缸歸原 位后啟動中間傳動電機及剔料傳動電機

42、工件送出測試區(qū)至下一工位一一一第三工位進料 傳感器檢測到工件一啟動中間傳動電機及到位阻擋器一工件送至測試區(qū)一測試區(qū)到位檢 測同時工件識別傳感器識別工件一工件與夾具匹配及工件正確一進入第二工位的氣密測 試階段一檢測結(jié)束后一工件合格執(zhí)行打標一測試區(qū)氣缸歸原位后啟動中間傳動電機、剔 料傳動電機出料傳動電機把工件送入出料區(qū)。 17 天津理工大學2013屆本科畢業(yè)設計說明書 第三章發(fā)動機缸體氣密性檢測主機設計部分 3.1設計校核 3.1.1缸體上頂板撓度的計算 氣密檢測設備是精密設備，設備本身的剛度直接決定和影響了檢測的精度，特別是 起到支撐作用的上下兩塊頂板，彈性變量必須嚴格控制，

43、如果不控制，將嚴重影響檢測 的精度。所以需要通過計算撓度來控制彈性變量，來獲得理想的控制精度 [11]0 缸體的上頂板示意圖（如圖3.1）: o 03 a I 850 +0 015 圖3.1上頂板 Fig.3.1 Pneumatic schematic diagram 上頂板撓度計算 將頂板簡化成簡支梁（如圖3.2）為: 圖3.2上頂板簡化成的簡支梁 Fig.3.2 On the roof is simplified as simply supported beam 撓度的計算公式為:f= 上 48EI 式中：P一

44、作用在上頂板的總載荷; L 一上頂板長度； I —慣性矩； E一上頂板彈性模量。 總載荷：P= r2 系統(tǒng)強度=3.14 1502 0.5mp 35325N 慣性矩：1 = 3. a b 12 503 850 4 8854166.667mm 12 （其中 a=50mm、b=850mm） E=200000mp 撓度計算：f= —p-=—— 一 一_ _ _ 3 35325 850 mm 0.255 mm 48EI 48 200000 8854166 .667 因為撓度（密封體變形量

45、 天津理I大學2013屆本科畢業(yè)設計說明書 3.1.2缸體下底板撓度的計算 缸體的下底板示意圖（如圖3.3）: _工宙 」 [ 3巧 651 圖3.3下頂板 Fig.3.3 neumatic schematic diagram 求下底板板的撓度，首先將底板簡化成簡支梁（如圖3.4）為: L=850 圖3.4下底板簡化成的簡支梁 Fig.3.4 Under floor simplified charpy 天津理工大學20

46、13屆本科畢業(yè)設計說明書 25 撓度的計算公式為：f= 下 48EI 式中：P 一總載荷; L一長度； I一慣性矩； E一彈性模量。 E=200000mp> a=35mm、b=850mm 總載荷：P= r2 系統(tǒng)強度=3.14 1502 0.5mp 35325N 慣性矩：I= 3. a b 12 353 850 4 3036979.167mm 12 撓度：f= —pl- 35325 8503 mm 0.74mm 48EI 48 200000 3036979 .167 因為撓度（密封體變形量； 即滿足工作要求。 3.1.3

47、發(fā)動機缸體腔體檢測封堵缸計算 1、缸體封堵上夾具 上夾具板（如圖3.5 , 3.6）: 多。$2 11 S3 b 圖3.6上夾具板 Fig.3.6 A clamp plate 從圖中測量可得： S1=737.6 , L1=111.75 有三處相同封堵：3S1=2212.8 , 3L1=111.75 S:有效封堵面積（mm

48、2）, L: O形圈有效長度（mm） S2=22593.8 , L2=9777.7 S3=1950 , L3=212.3 算得上夾具封堵的總面積和 O形圈總長度： S0= 3S1+ S2+ S3=26756.6 L0=3L1+ L2+ L3=2290.6 2.缸體封堵下夾具 下夾具板（如圖3.7）: 圖3.7下夾具板 Fig.3.7 The lower clamp board 從圖中測量可得： S4=69996.1 , L4=847.7 3.1.4計算缸徑 因為封堵夾具的所有檢測動作都需要氣缸來實現(xiàn)，所以氣缸的選擇至關重要，直接 影響了檢測的精度。 1 .

49、已知條件： 系統(tǒng)壓力：P 0.5MPa 檢測壓力：Po 0.4MPa 使用3.55的O形圈，壓縮率20%查表可知 入=2.2 天津理工大學2013屆本科畢業(yè)設計說明書 上夾具總重：M=400Kg 2 .計算檢測空氣反作用力： S4=69996.1 > S0 =26756.6 mm2 取有效壓縮面積為S4=69996.1 F1= S4 x P0=69996.1x0.4=27998.4N 3 .計算。形圈反作用力： F2= (L0+ L4)入=(2290.6+847.7 ) x2.2=6904.3N 4 .計算封堵需要的總力： F= F1+ F2-M=27998.4+

50、6904.3-4000=30902.7N 5.計算缸徑: 4 30902.7 ,3.14 0.5 mm =280.6 mm 由上述計算可選擇氣缸：小300 第四章發(fā)動機缸體氣密性檢測輔機設計部分 4.1 輔機機械結(jié)構(gòu)CAD設計及說明 4.1.1 輔機的工作原理簡介 第一工位測試區(qū)不在原位置狀態(tài)時，進料區(qū)工件進入時，進料阻擋阻擋，進料區(qū)的 進料等待傳感器檢測到工件，延時后停止進料傳動，等第一工位歸原位后方可啟動中間 傳動進入下步檢測程序。 每個工位檢測不合格時，會自動啟動剔料傳動，把不合格的工件送至廢料區(qū)。 全自動氣密檢測機的三工位自動運行時的相互關系： 在該設備中下

51、一工位的狀態(tài)會影響上一工位檢測后的工件傳送。若第二工位設備不 是處于原位置的自動運行狀態(tài)時（假若處于手動狀態(tài)或是自動狀態(tài)但不是原位置時） ，此 時第一工位檢測結(jié)束的合格件會自動停留在第一工位的剔料臺上等待第二工位自動原位 置信號。此時第一工位控制箱面板上的指示燈工件等待點亮，直至工件正確進入第二工 位時該指示燈才會熄滅。出現(xiàn)這種千萬不要人為的把工件搬卸下來，避免程序自動運行 混亂。第二工位與第三工位同樣具有類似的關系。若第二工位設備處于停機未啟動狀態(tài) 時，此時第一工位檢測結(jié)束的合格件會自動停留在第一工位的測試區(qū)上，此時認為是單 機工作［12］。 當廢料區(qū)或出料工件堆滿時，相對應的面板指示

52、燈會閃爍報警，提醒操作工人廢料 區(qū)或出料區(qū)已經(jīng)堆滿需要清理報廢工件，若沒有按時清理的話，等下一工件進入剔料臺 時，設備塔燈蜂鳴器自動報警，閃爍的指示燈常亮，此時必須清理工件，否則設備停止 運行。 剔料臺水平與垂直選擇開關：在選擇手動情況下，可對水平和垂直進行手動操作， 工件檢測合格時剔料臺為水平狀態(tài)，工件檢測不合格時剔料臺為垂直狀態(tài)。 剔料臺水平與垂直指示燈，對剔料臺的水平與垂直狀態(tài)進行指示。 進料傳動按鈕：在選擇手動情況下，可對進料傳動進行手動操作。 進料傳動：當進料傳動時此指示燈點亮。 出料傳動：在選擇手動的情況下，可把檢測完的工件送到出料臺上。 剔料傳動：在選擇手動情況下，剔

53、料臺處于水平位置或垂直位置時可對剔料傳動進 行手動操作。 加壓保持：在手動選擇下，進行壓緊和封堵后按下此鈕，測漏儀向工件內(nèi)部容腔內(nèi) 充氣，再按此按鈕則結(jié)束加壓保持狀態(tài)，此功能可對機器密封進行檢查與調(diào)整。 壓檢開始：在手動選擇下，進行壓緊和封堵后按下此鈕，測漏儀對工件進行測試， 此按鈕可使設備在手動環(huán)節(jié)下完成測試工作。 4.1.2 輔機機械機構(gòu)設計CAD圖 輔機機械結(jié)構(gòu)設計圖（如圖4.1 ） 1 圖4.1輔機機械機構(gòu)設計圖 Fig.4.1 The design of auxiliary machinery 1. QM10021.03 E雷列缸體檢

54、測線自動剔料機 2. QM10021.07 E雷列缸體檢測線輸送架 4.2剔料機的結(jié)構(gòu)CAD設計及說明 4.2.1 剔料機總裝圖及其解釋說明 剔料機總裝圖（如圖4.2,圖4. 3） ? : ,一 圖4.2剔料機總裝圖 Fig.4.2 Tick feeding machine assembly diagram  L雙 一 . 圖4.3剔料機總裝圖 Fig.4. 3 Tick feeding machine assembly diagram 1. QM10021.03.04-1剔料機轉(zhuǎn)盤托板 2. QM10021.03.04-2剔料機大盤法蘭 3. QM1

55、0021.03.04-3 剔料機墊圈 4. T297-1994 軸承 30208 5. QM10021.03.04-4剔料機法蘭蓋 6. QM10021.03.04-5剔料機大盤支柱 7. QM10021.03.04-6剔料機下托板 8. QM10021.03.04-7剔料機氣缸座 9. QM10021.03.04.01剔料機工作臺 10. GB/T70.1-2000 內(nèi)六方螺釘 M12X120 11. GB/T97.1-2000 平墊圈① 12 12. GB/T93-1987 彈簧墊圈① 12 13. GB/T6170-2000 外六方螺母 M12 14. CDA2T6

56、3-175-M9B C座列氣缸 15. CA2-S06耳軸腳座 16. 1-05A /形單肘接頭 4.2.2剔料機30208軸承壽命計算 由于剔料機遇到次品會進過氣動推動上面的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，所以里面的軸承至關重要， 其決定了轉(zhuǎn)盤是否能很好的轉(zhuǎn)動，直接影響了轉(zhuǎn)盤和全自動生產(chǎn)線的運行的流暢度，所 以我們需要計算軸承的壽命，以保證機器的正常的運行［15］。本設計中，我們采用的是30208 軸承，所以我們計算30208軸承的壽命，30208軸承所在剔料機中的位置可參照圖 4.2。 軸承受力簡圖（如圖4.4） 圖4.4軸承受力簡圖 Fig.4.4 The bearing force dia

57、gram 附加軸向力 Ri Fr1 2800 Si 2Y 2x1.6 F Fr2 1080 FS2 2Y 2x1.6 軸承軸向力 因Fa FS1 230 875 1105 軸承 2被壓緊，故 Fai Fsi 875 Fa2 % FA 875 230 X、Y 值 Fa1 875 ——0.31 e Fri 2800 Fa2 1105 1.02 e Fr2 1080 沖擊載荷系數(shù)fd考慮中等沖擊 當量動載荷 Pi fd(XiFri YiFai) 1.5x(1x2800 0x875) P2 fd(X2F,2 Y2Fa2) i.

58、5x(0.4xi080 i.6xii05) 軸承壽命 因Pi P2 ,只計算軸承i壽命 ? i6670,Cr、 Li0h (二") n P L10rl i44530h i05h i6670 63000.J0/3 = x( ) 960 4200 FS1 875N FS2 340 N Fai 875N Fa2 1105N a2 Xi 1,Yi 0 X2 0.4,Y2 1.6 P1 4200 N P2 3300 N 4.2.3剔料機氣動原理圖設計及解釋 1 ,剔料機氣動原理圖設計 本設備的動力源是氣壓傳動以及電機馬達的驅(qū)動，因此氣壓傳動的設計是本課題設 計中的

59、重要一環(huán)。 本設計中，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動以及廢料從生產(chǎn)線上的推出，都是由氣缸來完成，這就需要 良好的氣動原理的支持。當上工位的主機檢測出來，發(fā)現(xiàn)有問題的缸體，系統(tǒng)會自動發(fā) 信號給剔料機［16］。當有問題的缸體到了剔料機轉(zhuǎn)盤時，自動檢測線將停止?jié)L動，轉(zhuǎn)盤下 方的氣缸推動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)90度，轉(zhuǎn)到運往廢料區(qū)的傳送帶上，通過推出氣缸將廢料推到運 往廢料區(qū)的傳送帶上，運往廢料區(qū)進行回收與再利用。 33 天津理工大學2013屆本科畢業(yè)設計說明書 剔料機氣動原理圖（如圖4.5）: Fig.4.5 Tick feeding machine pneumatic schematic diagram 35

60、 .:,vw:.i靖珈由劇 昌瑞常 電叵盛暮牛篙 理- HI空V目0D工Jr 三一建占一工M&G此 5十點晉京" 工M2”總工 氫 Msn.話看 Yw :：工I,意目T.范篇.? 天津理工大學2013屆本科畢業(yè)設計說明書 2 .剔料機氣動原理圖解釋 剔料機氣動原理圖解釋圖（如圖4.6）: 圖4.6剔料機氣動原理圖解釋

61、圖 Fig.4.6 Tick feeding machine pneumatic schematic interpretation chart 4.2.4剔料機轉(zhuǎn)盤CAD設計圖及轉(zhuǎn)盤氣缸缸徑計算 1.剔料機轉(zhuǎn)盤CADS計圖 剔料機轉(zhuǎn)盤CADS計圖（如圖4.7） or npq 圖4.7 剔料機轉(zhuǎn)盤CA皺計圖 Fig.4.7 Tick feeding machine turntable CAD design 2 .剔料機轉(zhuǎn)盤氣缸缸徑計算 缸徑計算簡圖（如圖4.8） 37 的作寐 圖4.8缸徑計算簡圖 Fig.4.8 Bore calculati

62、on diagram 因為驅(qū)動力矩必須大于阻力力矩才能驅(qū)動轉(zhuǎn)盤，即 M （驅(qū)動力矩）＞I （阻力矩） 已知：氣體壓力P=0.5MPa, 氣缸到圓心的距離1i=122, 缸體到圓心的距離12=200。 即：SxPxl1>Gxl2 1000x200 \ 0.5x122x x0.8=25.84 mm 所以選取 6.3 mm的缸徑 天津理工大學2013屆本科畢業(yè)設計說明書 第五章結(jié) 論 這次畢業(yè)設計，我的任務是利用AutoCAD完成對發(fā)動機缸體油路氣密檢測系統(tǒng)的控 制。發(fā)動機缸體油路氣密檢測系統(tǒng)的控制分為自動狀態(tài)和手動狀態(tài)二種，自動控制為檢 測設備正常工作狀態(tài)，手動控制為維

63、護和調(diào)試時用。發(fā)動機缸體油路檢測控制系統(tǒng)主要 由3臺電動機、14個電磁閥、1臺測漏儀組成，輸入為96個點，輸出為96個點。由PLC完 成對發(fā)動機缸體的油路氣密檢測控制，運行可靠，工作安全，調(diào)到手動狀態(tài)可以任意啟 動每一臺電機。需要注意的是當從手動狀態(tài)調(diào)到自動狀態(tài)時，所有控制雙向電磁閥的三 位一體轉(zhuǎn)換開關必須調(diào)到中間位，否則，當調(diào)到自動狀態(tài)時，設備不運行并且報警。 該設備自2010年12月18日至今，在長城汽車股份有限公司壓鑄事業(yè)部運行良好，一 切正常，安全、穩(wěn)定。 39 參考文獻 [1]田廣奎.發(fā)動機氣密性檢測技術與溫度補償.北京：發(fā)動機技術，2012 [2]張金偉，耿金良.發(fā)動

64、機裝配線排氣系統(tǒng)氣密性自動檢測裝置.黑龍江工商學院學報 （工程技術版），2008, （5）: 109 [3]曲東超.汽車發(fā)動機異響智能檢測系統(tǒng)研究.長春工業(yè)大學學位論文，2007 [4]邱宣懷，郭可謙，吳宗澤等編譯.機械設計（第4版）.北京：高等教育出版社， 1997 [5]王世明.故障樹分析法在工程機械發(fā)動機故障診斷中的應用 .北京：機床與液壓， 2007 [6]韓志斌.淺談發(fā)動機組成.黑龍江交通科技學院學報，2007, （10）: 61-63 [7]鄭文緯，吳克堅，鄭星河等編譯.機械原理（第7版）.北京：高等教育出版社，1997 [8]施教芳.AutoCAD2012中文版

65、從入門到精通.北京：中國青年出版社，2012 [9]劉躍南.機械基礎（第3版）.北京：高等教育出版社，2010 [10]成大先.機械設計手冊：常用設計資料（第 5版）.北京：化學工業(yè)出版社，2010 [11]上海市教育委員會組編.現(xiàn)在機械工程圖學.北京：高等教育出版社，2006 [12]機械設計師手冊編寫組編.機械設計師手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2002 [13]路甬祥.液壓氣動技術手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2002 [14]姚智慧.機械制造技術.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2000 [15]許德珠.機械工程材料.北京：高等教育出版社，2008 [16]梁德本，葉玉駒.機

66、械制圖手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2002 致 謝 值此論文完成之際，向所有給我關心、支持和幫助的老師、同學致以衷心感謝 在本次畢業(yè)設計中，我受益匪淺，不僅在學術研究方面學到了很多實際知識，更從 騰獻銀老師身上學到了很多東西，他認真負責的工作態(tài)度、嚴謹治學的精神和深厚淵博 的理論水平將是我畢生學習的榜樣。 我的畢業(yè)設計自始自終，都浸透著老師的幫助和關心。每當遇到難題時，除了自己 學習，尋找解決辦法外，老師的幫助其實更重要，這也是本次設計得以成功完成的關鍵。 不僅讓自己的知識水平得到充實，更多的是鍛煉了實際生產(chǎn)中的現(xiàn)場調(diào)試能力。 在此，我要感謝天津理工大學中環(huán)信息學院的各位教職員工對我四年來的培養(yǎng)和關 懷，以及校領導為我們建立的良好的教學環(huán)境和實踐環(huán)境。