CN104776949B - 一种飞轮总成静态力矩的测量工装及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种飞轮总成静态力矩的测量工装，其特征在于：包括工装固定底座（1）、齿轮（6）和调节装置，齿轮（6）通过齿轮固定座（7）固定设置在工装固定底座（1）上；飞轮总成（5）设置在工装固定底座（1）上，调节装置用以调节飞轮总成（5）和齿轮（6）的相对位置以保证飞轮总成（5）上的齿圈与齿轮（6）上的齿啮合；调节装置包括滑动导轨（2）、定位块（3）和止推螺栓（4），飞轮总成（5）通过飞轮固定座（8）设置在滑动导轨（2）上并可沿着滑动导轨（2）滑动，止推螺栓（4）通过定位块（3）设置在滑动导轨（2）一端。止推螺栓（4）的一端和飞轮固定座（8）配合工作以调节飞轮固定座（8）在滑动导轨（2）上的位置。

Description

一种飞轮总成静态力矩的测量工装及其测量方法

技术领域

本发明属于汽车发动机生产制造用工装技术领域，具体涉及一种飞轮总成静态力矩的测量工装及其测量方法。

背景技术

发动机飞轮总成的主要作用为发动机提供足够的转动惯量，使发动机平稳度过压缩上止点，同时还是发动机动力输出、起动发动机和取得发动机信号必不可少的零部件；足够的转动惯量能减小发动机的转速波动，发动机运行更平稳，即降低整车的NVH。

飞轮总成由包括飞轮本体、飞轮齿圈和定位销组成，飞轮本体与飞轮齿圈接合方式为过盈配合，主要是将飞轮经过加工后与飞轮齿圈热装在一起。由于飞轮齿圈作为起动发动机使用，飞轮齿圈与飞轮本体结合的静力矩（常温下或者高温下）值作为考察飞轮总成质量水平的重要标准。

一般地，测量飞轮总成的静态力矩采用专用的力矩测量机，其特点是设备较贵，用于大批量生产，柔性化程度较低，一旦飞轮齿圈的模数、齿数及直径任意一个发生改变时，力矩测量机就需要改造，其改造成本就较高，通常力矩测量机主要为飞轮制造企业使用。对汽车生产制造厂或者科研试验室需要一种低成本、高柔性和移动方便的力矩测量设备来检测飞轮总成的静态力矩。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明设计了一种飞轮总成静态力矩的测量工装及其测量方法，目的是检验出飞轮本体和飞轮齿圈在不同温度下过盈连接的静态力矩值，用以指导及验证飞轮总成设计能否满足起动力矩要求。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种飞轮总成静态力矩的测量工装，其特征在于：包括工装固定底座（1）、齿轮（6）和调节装置，齿轮（6）和飞轮总成（5）均设置在工装固定底座（1）上；调节装置用以调节飞轮总成（5）和齿轮（6）的相对位置以保证飞轮总成（5）上的齿圈与齿轮（6）上的齿啮合，用力矩扳手对齿轮（6）施加转动力矩直到飞轮总成（5）上的齿圈出现滑动为止，根据力矩扳手上的力矩值经换算即可得出飞轮总成（5）的静态力矩值。

进一步，调节装置包括滑动导轨（2）、定位块（3）和止推螺栓（4），滑动导轨（2）固定设置在工装固定底座（1）上，飞轮总成（5）通过飞轮固定座（8）设置在滑动导轨（2）上并可沿着滑动导轨（2）滑动，止推螺栓（4）通过定位块（3）设置在滑动导轨（2）一端，止推螺栓（4）和飞轮固定座（8）配合工作以调节飞轮固定座（8）在滑动导轨（2）上的位置，也即飞轮总成（5）在滑动导轨（2）上的位置。

进一步，滑动导轨（2）包括左滑动导轨（21）和右滑动导轨（22），左滑动导轨（21）和右滑动导轨（22）对称设置固定在工装固定底座（1）上并保持一定的距离从而形成滑动空间。

进一步，左滑动导轨（21）和右滑动导轨（22）均是长条状的长方体结构，长方体结构上去掉一条棱形成缺口，左滑动导轨（21）和右滑动导轨（22）形成缺口的一侧相对设置从而形成上窄下宽的滑动空间。

进一步，定位块（3）设置在滑动导轨（2）的一端端头并固定在工装固定底座（1）上，定位块（3）是一长方体结构，定位块（3）上加工有一个螺纹通孔以与止推螺栓（4）配合工作，螺纹通孔中心位于左滑动导轨（21）和右滑动导轨（22）的中间对称面上。

进一步，止推螺栓（4）是一杆状结构，止推螺栓（4）主体部分是螺栓杆身（42）以与定位块（3）配合工作，止推球面（41）设置在螺栓杆身（42）的一端端头以与飞轮固定座（8）的半球型定位槽（82）配合工作，手柄（43）设置在螺栓杆身（42）的另一端端头以便于操作。

进一步，飞轮固定座（8）由卡头部分（81）、滑块部分（85）、飞轮法兰（83）和凸台（84）四段叠加成一体，卡头部分（81）卡在滑动导轨（2）上窄下宽的滑动空间内的宽处以控制飞轮固定座（8）不脱离滑动导轨（2）；滑块部分（85）为具有一对平行平面的部分圆柱体结构，滑块部分（85）的一对平行平面与滑动导轨（2）上窄下宽的滑动空间内的窄处配合工作以防止飞轮固定座（8）在滑动导轨（2）中转动，半球形定位槽（82）设置在滑块部分（85）的圆柱面上；飞轮法兰（83）用以安装飞轮总成（5），凸台（84）为飞轮总成（5）定位。

进一步，齿轮（6）通过齿轮固定座（7）设置在工装固定底座（1）上。

进一步，齿轮固定座（7）由齿轮导向法兰（71）、齿轮定位法兰（72）和螺栓安装法兰（73）三段圆柱法兰叠加而成，导向法兰（71）与齿轮（6）的导向部分（61）配合工作，螺栓安装法兰（73）与工装固定底座（1）通过螺栓连接，三段圆柱法兰均为中空。

进一步，齿轮（6）是一圆柱齿轮，齿轮（6）的主体是轮齿部分（62），轮齿部分（62）的一端设置有导向部分（61），导向部分（61）的内孔圆柱面与齿轮固定座（7）导向法兰（71）的外圆柱面间隙配合，轮齿部分（62）的另一端设置有套筒部分（63），套筒部分（63）为力矩扳手提供着力点。

进一步，飞轮总成（5）通过螺栓固定在飞轮固定座（8）上。

进一步，工装固定底座（1）是一块平板，平板上四周设置有螺孔，平板通过螺栓和工作台固连或直接焊接在工作台上；平板上还设置有用来固定齿轮固定座（7）的螺纹孔。

进一步，测量工装上所有的零件均为普通钢。

一种飞轮总成静态力矩的测量方法，其特征在于：将待测飞轮总成（5）安装在飞轮固定座（8）上，将相对应的齿轮（6）固定在工装固定底座（1）上，通过调节装置调节飞轮总成（5）和齿轮（6）的相对位置保证飞轮总成（5）上的齿圈与齿轮（6）上的齿啮合；

用力矩扳手对齿轮（6）施加转动力矩直到飞轮总成（5）上的齿圈出现滑动为止，读出力矩扳手上的力矩值T，飞轮总成（5）上的飞轮齿圈的直径为D，齿轮（6）的直径为d，则飞轮总成（5）飞轮齿圈能承受的静力矩值为W=T*（D/d）；

或者，根据飞轮总成（5）设计图纸上的最小静力矩W1要求，将最小静力矩W1换算到力矩扳手上得到扳手力矩T1，即：T1=W1*（d/D）,用扳手力矩T1此力矩转动力矩扳手，如果齿圈未滑动，说明飞轮总成（5）静力矩足够能满足设计要求，如果齿圈出现滑动，说明飞轮总成（5）静力矩不够不能满足设计要求。

该飞轮总成静态力矩的测量工装具及其测量方法有以下有益效果：

（1）本发明飞轮总成静态力矩的测量工装，仅需更换齿轮和飞轮固定座即可测量任意飞轮总成的静力矩要求，通用性好。

（2）本发明飞轮总成静态力矩的测量工装，测量工装上所有的零件均为普通钢，具有防火、防高温的性能，因此还可以测量不同温度下的飞轮总成的静力矩。

（3）本发明飞轮总成静态力矩的测量工装，结构简单，成本低。

（4）本发明飞轮总成静态力矩的测量方法，方法简单、使用方便，并且可以用来检验设计的飞轮总成是否能满足设计需求的静力矩值。

附图说明

图1：本发明飞轮总成静态力矩的测量工装结构的爆炸示意图；

图2：本发明中齿轮结构示意图；

图3：本发明中止推螺栓结构示意图；

图4：本发明中飞轮固定座结构示意图；

图5：本发明中齿轮固定底座结构示意图。

附图标记说明：

1—工装固定底座；2—滑动导轨；21—左滑动导轨；22—右滑动导轨；3—定位块；4—止推螺栓；41—止推球面；42—螺栓杆身；43—手柄；5—飞轮总成；6—齿轮；61—导向部分；62—轮齿部分；63—套筒部分；7—齿轮固定座；71—齿轮导向法兰；72—齿轮定位法兰；73—螺栓安装法兰；8—飞轮固定座；81—卡头部分；82—半球形定位槽；83—飞轮法兰；84—凸台；85—滑块部分；9—飞轮螺栓；10—固定螺栓。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明：

图1示出了一种飞轮总成静态力矩的测量工装， 包括工装固定底座1、滑动导轨2、定位块3、止推螺栓4、齿轮6、齿轮固定座7和飞轮固定座8，滑动导轨2设置在工装固定底座1的一端，飞轮固定座8设置在滑动导轨2上可沿着滑动导轨2滑动，飞轮总成5通过飞轮螺栓9固定在飞轮固定座8上可随着飞轮固定座8一起移动，齿轮固定座7通过固定螺栓10装配到工装固定底座1的另一端，齿轮6套装在齿轮固定座7上。止推螺栓4通过定位块3设置在滑动导轨2一端，调节止推螺栓4可用来定位飞轮固定座8，也即飞轮总成5在滑动导轨2上的位置，使得飞轮总成5上的齿圈与齿轮6上的齿啮合。用力矩扳手对准齿轮6上的套筒部分63，扳动力矩扳手，直到齿圈出现滑动为止，可以读出扳手上的力矩值。

飞轮总成5上的飞轮齿圈的直径为D，齿轮6的直径为d，当力矩扳手上显示的力矩读数为T时，说明飞轮齿圈能承受的静力矩值大约为T*（D/d）。一般地，常温下飞轮齿圈能承受的静力矩值非常大，要齿圈出现滑动是非常困难。一般飞轮总成图纸上有最小静力矩要求，可以将最小力矩换算到力矩扳手上，用此力矩转动扳手，如果齿圈未滑动，说明飞轮总成静力矩足够，如果齿圈出现滑动，说明静力矩不够。

工装固定底座1是一块平板，平板上四周设置有螺孔，平板通过螺栓和工作台固连或直接焊接在工作台上。平板上还设置有用来固定齿轮固定座7的螺纹孔。

滑动导轨2由左滑动导轨21和右滑动导轨22组成，左滑动导轨21和右滑动导轨22对称设置焊接在工装固定底座1上，左右两个滑动导轨间保持一定的距离。左滑动导轨21和右滑动导轨22均是细长的长方体结构，将长方体结构去掉一条棱形成缺口，左滑动导轨21和右滑动导轨22形成缺口的一面相对设置从而形成上窄下宽的滑动空间。定位块3设置在滑动导轨2的一端端头并焊接在工装固定底座1上，定位块3是一长方体结构，定位块3上加工有一个螺纹通孔，螺纹通孔中心位于左滑动导轨21和右滑动导轨22的对称面上。飞轮固定座8设置在滑动导轨2上可沿着滑动空间滑动，飞轮总成5通过飞轮螺栓9固定在飞轮固定座8上可随着飞轮固定座8移动。止推螺栓4一端穿过定位块3上的螺纹通孔与飞轮固定座8配合工作，调节止推螺栓4可用来定位飞轮固定座8，也即飞轮总成5在滑动导轨2上的位置。齿轮固定座7通过固定螺栓10装配到工装固定底座1的另一端，齿轮6套装在齿轮固定座7上。

如图2所示，齿轮6是一圆柱齿轮，齿轮6依次由导向部分61，轮齿部分62和套筒部分63叠加而成。轮齿部分62为整个齿轮的核心部分，轮齿部分62可以根据不同飞轮齿圈参数任意选择（模数、齿数和直径等），如果飞轮齿圈基本尺寸变化，仅需更改齿轮6即可，这样能提高工装的通用性，也是此工装简单方便的体现。导向部分61与齿轮固定座7配合使用，导向部分61起导向作用的是其内孔圆柱面，齿轮固定座7起导向作用的为齿轮导向法兰71的外圆柱面，它们之间采用间隙配合，一般地，导向部分61内孔圆柱面的高度大于齿轮导向法兰71的外圆柱面。套筒部分63与力矩扳手配合使用，套筒形状可以根据扳手的形状设计。

如图3所示，止推螺栓4是一杆状结构，由止推球面41，螺栓杆身42及手柄43组成，其主体部分是螺栓杆身42，止推球面41设置在螺栓杆身42的一端端头，手柄43设置在螺栓杆身42的另一端端头。使用时，需用手转动手柄43将止推螺栓4从定位块3的中心螺纹孔中穿过，螺栓杆身42与定位块3采用螺纹连接配合，止推球面41与飞轮固定座8上的半球型定位槽82配合使用控制飞轮固定座的位置，这样能实现改变飞轮固定座8与齿轮6的中心距离。

如图4所示，飞轮固定座8由四段不同直径的圆柱叠加而成，并分别加工出卡头部分81、滑块部分85、飞轮法兰83和凸台84。卡头部分81卡在滑动导轨2上窄下宽的滑动空间内的宽处以控制飞轮固定座8不脱离左滑动导轨21和右滑动导轨22；滑块部分85为在圆柱面上加工出的两个相互平行的平面，滑块部分85与滑动导轨2上窄下宽的滑动空间内的窄处配合工作，也即滑块部分85分别与左滑动导轨21和右滑动导轨22贴合，可防止飞轮固定座8在滑动导轨中转动。滑块部分85两个相互平行的平面端部保留圆柱面结构并设计有半球形定位槽82以与止推螺栓4的止推球面41配合使用。飞轮法兰83作为安装飞轮总成5使用，其螺纹孔分布需要与飞轮总成5上的螺纹孔分布一致。飞轮法兰83上方有一个凸台84，其主要作用为飞轮定位台阶面。当飞轮总成5上螺纹孔的分布或者安装定位孔有变化时，仅需要重新设计飞轮固定座8，这样能提高工装的通用性，也是此工装简单方便的体现。

如图5所示，齿轮固定座7主要由齿轮导向法兰71、齿轮定位法兰72和螺栓安装法兰73组成。导向法兰71的外圆柱面起导向作用，与齿轮6间隙配合。齿轮定位法兰72能控制齿轮6的轴向位置，齿轮定位法兰72的长短能限制齿轮6与飞轮齿圈的啮合位置。螺栓安装法兰73上均匀分布有6个φ12.2mm通孔，为了更好的与工装固定底座1配合，还可以在螺栓安装法兰73上设计一些定位法兰。齿轮固定座7由三段圆柱法兰叠加而成，三段法兰均设计为中空，能减小整个工装的重量，齿轮固定座7通过6个M12固定螺栓10安装在工装固定底座1上。

测量工装上所有的零件均为普通钢，具有防火、防高温的性能，因此还可以测量不同温度下的飞轮总成的静力矩。

综上所述，仅需重新设计齿轮6和飞轮固定座8，可以测量任意飞轮总成的静力矩要求。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种飞轮总成静态力矩的测量工装，其特征在于：包括工装固定底座（1）、齿轮（6）和调节装置，齿轮（6）和飞轮总成（5）均设置在工装固定底座（1）上；调节装置用以调节飞轮总成（5）和齿轮（6）的相对位置以保证飞轮总成（5）上的齿圈与齿轮（6）上的齿啮合，用力矩扳手对齿轮（6）施加转动力矩直到飞轮总成（5）上的齿圈出现滑动为止，根据力矩扳手上的力矩值经换算即可得出飞轮总成（5）的静态力矩值；

调节装置包括滑动导轨（2）、定位块（3）和止推螺栓（4），滑动导轨（2）固定设置在工装固定底座（1）上，飞轮总成（5）通过飞轮固定座（8）设置在滑动导轨（2）上并可沿着滑动导轨（2）滑动，止推螺栓（4）通过定位块（3）设置在滑动导轨（2）一端，止推螺栓（4）和飞轮固定座（8）配合工作以调节飞轮固定座（8）在滑动导轨（2）上的位置，也即飞轮总成（5）在滑动导轨（2）上的位置。

2.根据权利要求1所述的飞轮总成静态力矩的测量工装，其特征在于：滑动导轨（2）包括左滑动导轨（21）和右滑动导轨（22），左滑动导轨（21）和右滑动导轨（22）对称设置固定在工装固定底座（1）上并保持一定的距离从而形成滑动空间；

左滑动导轨（21）和右滑动导轨（22）均是长条状的长方体结构，长方体结构上去掉一条棱形成缺口，左滑动导轨（21）和右滑动导轨（22）形成缺口的一侧相对设置从而形成上窄下宽的滑动空间。

3.根据权利要求1或2所述的飞轮总成静态力矩的测量工装，其特征在于：定位块（3）设置在滑动导轨（2）的一端端头并固定在工装固定底座（1）上，定位块（3）是一长方体结构，定位块（3）上加工有一个螺纹通孔以与止推螺栓（4）配合工作，螺纹通孔中心位于左滑动导轨（21）和右滑动导轨（22）的中间对称面上。

4.根据权利要求3所述的飞轮总成静态力矩的测量工装，其特征在于：止推螺栓（4）是一杆状结构，止推螺栓（4）主体部分是螺栓杆身（42）以与定位块（3）配合工作，止推球面（41）设置在螺栓杆身（42）的一端端头以与飞轮固定座（8）的半球型定位槽（82）配合工作，手柄（43）设置在螺栓杆身（42）的另一端端头以便于操作。

5.根据权利要求1、2或4所述的飞轮总成静态力矩的测量工装，其特征在于：飞轮固定座（8）由卡头部分（81）、滑块部分（85）、飞轮法兰（83）和凸台（84）四段叠加成一体，卡头部分（81）卡在滑动导轨（2）上窄下宽的滑动空间内的宽处以控制飞轮固定座（8）不脱离滑动导轨（2）；滑块部分（85）为具有一对平行平面的部分圆柱体结构，滑块部分（85）的一对平行平面与滑动导轨（2）上窄下宽的滑动空间内的窄处配合工作以防止飞轮固定座（8）在滑动导轨（2）中转动，半球形定位槽（82）设置在滑块部分（85）的圆柱面上；飞轮法兰（83）用以安装飞轮总成（5），凸台（84）为飞轮总成（5）定位。

6.根据权利要求1、2或4所述的飞轮总成静态力矩的测量工装，其特征在于：齿轮（6）通过齿轮固定座（7）设置在工装固定底座（1）上。

7.根据权利要求6所述的飞轮总成静态力矩的测量工装，其特征在于：齿轮固定座（7）由齿轮导向法兰（71）、齿轮定位法兰（72）和螺栓安装法兰（73）三段圆柱法兰叠加而成，导向法兰（71）与齿轮（6）的导向部分（61）配合工作，螺栓安装法兰（73）与工装固定底座（1）通过螺栓连接，三段圆柱法兰均为中空。

8.根据权利要求7所述的飞轮总成静态力矩的测量工装，其特征在于：齿轮（6）是一圆柱齿轮，齿轮（6）的主体是轮齿部分（62），轮齿部分（62）的一端设置有导向部分（61），导向部分（61）的内孔圆柱面与齿轮固定座（7）导向法兰（71）的外圆柱面间隙配合，轮齿部分（62）的另一端设置有套筒部分（63），套筒部分（63）为力矩扳手提供着力点。

9.一种飞轮总成静态力矩的测量方法，其特征在于：将待测飞轮总成（5）安装在飞轮固定座（8）上，将相对应的齿轮（6）固定在工装固定底座（1）上，通过调节装置调节飞轮总成（5）和齿轮（6）的相对位置保证飞轮总成（5）上的齿圈与齿轮（6）上的齿啮合；

用力矩扳手对齿轮（6）施加转动力矩直到飞轮总成（5）上的齿圈出现滑动为止，读出力矩扳手上的力矩值T，飞轮总成（5）上的飞轮齿圈的直径为D，齿轮（6）的直径为d，则飞轮总成（5）飞轮齿圈能承受的静力矩值为W=T*（D/d）；

或者，根据飞轮总成（5）设计图纸上的最小静力矩W1要求，将最小静力矩W1换算到力矩扳手上得到扳手力矩T1，即：T1=W1*（d/D）,用扳手力矩T1此力矩转动力矩扳手，如果齿圈未滑动，说明飞轮总成（5）静力矩足够能满足设计要求，如果齿圈出现滑动，说明飞轮总成（5）静力矩不够不能满足设计要求。