汽車與發(fā)動(dòng)機(jī)缸體氣密檢測機(jī)(輔機(jī))的設(shè)計(jì)

《汽車與發(fā)動(dòng)機(jī)缸體氣密檢測機(jī)(輔機(jī))的設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《汽車與發(fā)動(dòng)機(jī)缸體氣密檢測機(jī)(輔機(jī))的設(shè)計(jì)（40頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、天津理工大學(xué)2013屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第一章 發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)汽車制造技 術(shù)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(dòng)化程度大的國外設(shè)備，然而這些設(shè)備購置費(fèi)用較高，而國內(nèi)的設(shè)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(guān)設(shè)備的研制，并取得了一些成績，但由 于技術(shù)力量不足，所開發(fā)的設(shè)備生產(chǎn)精度低、自動(dòng)化程度較小，有些項(xiàng)目的測試只能用 手動(dòng)操作，準(zhǔn)確率較低，而且檢

2、測項(xiàng)目較少，與國外的產(chǎn)品相比缺乏競爭力，更無法替 代進(jìn)口產(chǎn)品［1］o 本課題研究的內(nèi)容是一臺(tái)對發(fā)動(dòng)機(jī)殼體氣密檢測的自動(dòng)化設(shè)備。主要用于汽車發(fā)動(dòng) 機(jī)殼體壓鑄過程中可能會(huì)產(chǎn)生的缺陷進(jìn)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(jìn)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(zhǔn)確、成本低、 自動(dòng)化程度高，深受人們關(guān)注。 根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)公布，2011年中國本土累計(jì)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(dòng)機(jī)還得滿足維修市場的需要，那么中國去年發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn) 量接近2000萬臺(tái)

3、。目前，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(fèi)。 1.2 關(guān)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的概述 1.2.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的歷史 汽車中最重要的那就是發(fā)動(dòng)機(jī)了，可以說如果沒有發(fā)動(dòng)機(jī)，那就不會(huì)有汽車。發(fā)動(dòng) 機(jī)的進(jìn)步?jīng)Q定了汽車行業(yè)的進(jìn)步。 汽車的心臟必然是發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)為汽車的行駛提供了動(dòng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能決定了 汽車的動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能以及環(huán)保性能。簡單的來說發(fā)動(dòng)機(jī)就是一個(gè)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(huì)發(fā)生膨 脹，從而推動(dòng)活塞做功，將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，這是發(fā)動(dòng)機(jī)工作的

4、基本原理［2］。發(fā)動(dòng)機(jī)的 全部構(gòu)成結(jié)構(gòu)都是為進(jìn)行更好的能量轉(zhuǎn)換所服務(wù)的，雖然發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)無論是在設(shè)計(jì)、制造、工藝、性能還是制造控制上， 都有長足的進(jìn)步與提高，但是其基本原理仍然保持不變。這是一個(gè)富于創(chuàng)造的年代，眾 多發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)工程師們，不斷地將最新科技運(yùn)用到發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)制造上，把發(fā)動(dòng)機(jī)變成 了一個(gè)復(fù)雜的、機(jī)電一體化的高端技術(shù)產(chǎn)品，使發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的性能作為相互競爭的亮點(diǎn)。 所以可以說發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展史也就是是汽車工業(yè)的發(fā)展史。而發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)

5、機(jī)是汽車的動(dòng)力源泉。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)大多數(shù)都是熱能動(dòng)力相互轉(zhuǎn)化裝置，可以簡 稱衛(wèi)熱力機(jī)。熱力機(jī)是借助在工質(zhì)的狀態(tài)變化下，將燃料進(jìn)行燃燒從而產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變 為機(jī)械能的機(jī)器。 1.2.2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) 1 .按結(jié)構(gòu)分類 一臺(tái)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)一般都會(huì)具有3個(gè)以上的氣缸，對于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)：它的所有氣缸都按照同一角度肩并肩排成一個(gè)平面， 它的優(yōu)點(diǎn)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(gè)氣缸蓋，不僅制造成本較低，而 且尺寸緊湊。直列發(fā)動(dòng)機(jī)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(diǎn)，但缺 點(diǎn)就是功率較低，并且不太適合被 6缸以上的發(fā)動(dòng)機(jī)采用。 直列發(fā)動(dòng)機(jī)在國產(chǎn)汽車中應(yīng)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(dòng)機(jī)的車型，都是采用直列發(fā)動(dòng)機(jī)［3］。 (2)V型發(fā)動(dòng)機(jī)：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(gè)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(dòng)機(jī)。 V型發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)力學(xué)在汽車中的應(yīng)用，所以要求汽車迎風(fēng)面 是越小越好，因此也就要求發(fā)動(dòng)機(jī)蓋需要越低越好。另外，如果將發(fā)動(dòng)機(jī)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(cuò)開布置的設(shè)計(jì)，這有利于通過擴(kuò) 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(dòng)機(jī)氣缸是對向布置， 這樣可抵消一部分振動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)得更加平順。 V型發(fā)動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)則是必須使用兩個(gè)氣缸缸蓋，并且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且成本較高。另外 其寬度加大后導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)：它是德國大眾專屬的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，具是將 V型發(fā)動(dòng)機(jī)的每側(cè)氣缸， 在原來的基礎(chǔ)上面，再進(jìn)行小角度的錯(cuò)開(如帕薩特W8的小角度為15度)，造就了 W型 發(fā)動(dòng)機(jī)。或者可以說 W型發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸排列形式，是由兩個(gè)小 V形組成一個(gè)大

8、V形。嚴(yán) 格的來說W型發(fā)動(dòng)機(jī)還應(yīng)該是屬于V型發(fā)動(dòng)機(jī)的變種。 W型和V型發(fā)動(dòng)機(jī)相比，W型可將發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)在汽車中所占的空間，同時(shí)重量也會(huì)降低，但它的寬度會(huì)變得更大， 使得發(fā)動(dòng)機(jī)室更滿。 W型發(fā)動(dòng)機(jī)目前最大的問題是，發(fā)動(dòng)機(jī)被由一個(gè)整體分割成為了兩個(gè)部分， 運(yùn)作時(shí)必 然會(huì)產(chǎn)生很大的振動(dòng)。面對這一問題，大眾在 W型發(fā)動(dòng)機(jī)上面設(shè)計(jì)了兩個(gè)反向轉(zhuǎn)動(dòng)的平 衡軸，從而使兩個(gè)部分的振動(dòng)在內(nèi)部得以相互抵消。 (4)水平對置發(fā)動(dòng)機(jī)：如果將直列發(fā)動(dòng)機(jī)看成是夾角為0度的V型發(fā)動(dòng)機(jī)，那么當(dāng)兩 排氣缸的夾角擴(kuò)大到180度，氣缸水平對置排列，這就是水平對置發(fā)動(dòng)機(jī)。 水平

9、對置發(fā)動(dòng)機(jī)的最大的優(yōu)點(diǎn)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(shè)計(jì)得又扁又低。這些因素都能夠增強(qiáng)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(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)平順性比 V型發(fā) 動(dòng)機(jī)更好，運(yùn)行時(shí)的功率損耗也是最小。 (5)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)：傳統(tǒng)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)都是通過氣缸內(nèi)的活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最終來驅(qū)動(dòng) 汽車前進(jìn)，發(fā)動(dòng)機(jī)及其氣缸本身相對來說都是不動(dòng)的，而轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)則是一種三角活塞 旋轉(zhuǎn)式的發(fā)動(dòng)機(jī)，它利用三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的原理來控制壓縮和排放。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu) 點(diǎn)也十分的明顯，它不僅尺寸小，重量輕，功率大，而且振動(dòng)和噪聲都極低。但是由于 轉(zhuǎn)子技術(shù)較為復(fù)雜

10、，導(dǎo)致其制造成本極其昂貴，耐用性也遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)。 2 .按發(fā)動(dòng)機(jī)布局分類 按照發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車車身上面的布局，還可以大致分成三種：前置發(fā)動(dòng)機(jī)、中置發(fā)動(dòng) 機(jī)以及后置發(fā)動(dòng)機(jī)。 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(dòng)機(jī)，即發(fā) 動(dòng)機(jī)位于車前輪軸的前面。前置發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于其簡化了汽車變速器和驅(qū)動(dòng)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(dòng)車型來說，發(fā)動(dòng)機(jī)是將動(dòng)力直接輸 送到前輪上面，省略了傳動(dòng)軸，這樣的設(shè)計(jì)不但減少功率傳遞過程中的損耗，并且還大 大降低動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性以及故障率。將發(fā)動(dòng)機(jī)放置在汽車車身前部，當(dāng)發(fā)生正面 撞擊時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)對應(yīng)的就是后置發(fā)動(dòng)機(jī)了，后置發(fā)動(dòng)機(jī)對應(yīng)一些后輪驅(qū)動(dòng)的大馬力車 型，典型車型是保時(shí)捷911系列跑車。 止匕外，還有一種布局便是中置發(fā)動(dòng)機(jī)，即發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)中置是一種最理想的發(fā)動(dòng)機(jī)放置方式，因?yàn)榘l(fā)動(dòng) 機(jī)的正好位于汽車的重心附近，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)的重量就不會(huì)過于集中在車頭或車尾，從而 達(dá)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(dòng)機(jī)的布局 ⑸。 3 .按燃料分類 按所使用的燃料來進(jìn)行劃分，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可分為汽油機(jī)和

12、柴油機(jī)兩大類。 汽油與柴油的不同在于，汽油沸點(diǎn)低、容易發(fā)生氣化，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)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(diǎn)燃混合氣體，推動(dòng)氣缸活塞來作功；柴油的特點(diǎn)是柴油的自 燃溫度較低，所以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)不需要火花塞這樣的點(diǎn)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(shí)，再噴入柴油，使柴油噴霧和空氣 相互混合，同時(shí)產(chǎn)生自燃。兩種發(fā)動(dòng)機(jī)相互比較來說，一般情況下，由于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)需 要對汽油的噴入量、噴入時(shí)間及點(diǎn)火時(shí)間控制得非常準(zhǔn)確，因此結(jié)構(gòu)上往往會(huì)比柴油機(jī) 更加的復(fù)雜和精密一些，而柴油機(jī)由于氣缸

13、的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于汽油機(jī)的氣缸壓力，因而柴 油機(jī)對發(fā)動(dòng)機(jī)材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的要求更高一些。 從性能角度上說，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的長處在于，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于最大功率和轉(zhuǎn)速高時(shí)，發(fā) 動(dòng)機(jī)能保持運(yùn)轉(zhuǎn)安靜平順，并且排放低。而柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)則在于燃料燃燒效率高、 油耗較低，當(dāng)處在低轉(zhuǎn)速扭矩時(shí)，最大扭矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過汽油機(jī)。這些區(qū)別體現(xiàn)在駕駛感受 上的話，駕乘人員會(huì)發(fā)現(xiàn)使用柴油機(jī)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(dòng)力輸出，然而在加速性以及最高車速方面，又會(huì)遜于相同檔次的汽油機(jī)。國內(nèi) 傳統(tǒng)的柴油機(jī)一直給人的印象就是體積笨重、振動(dòng)噪聲大和排放污染嚴(yán)重等，因此國產(chǎn) 汽車一般都采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。隨著近年來經(jīng)濟(jì)以及

14、技術(shù)的發(fā)展，國外知名制造商開始將 一些最新的柴油機(jī)制造技術(shù)引入中國，技術(shù)的提高，大大改善了國人對柴油機(jī)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(dòng)機(jī)的寶來汽車，具環(huán)保性、動(dòng)力性以 及高速性方面都不遜于汽油機(jī)，同時(shí)又具有柴油機(jī)特有的特性，市場前景十分看好。 1.2.3汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)成 發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)由很多機(jī)構(gòu)以及系統(tǒng)相互配合組成的復(fù)雜機(jī)器 （如圖1.1 ）。無論是汽 油機(jī)還是柴油機(jī)；無論是四行程發(fā)動(dòng)機(jī)還是二行程發(fā)動(dòng)機(jī)；無論是單缸發(fā)動(dòng)機(jī)還是多缸 發(fā)動(dòng)機(jī)。都必須要具備以下機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)，才能完成能量轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，并且保證 長時(shí)間的連續(xù)正常工作[6]0 圖1.1汽車發(fā)動(dòng)機(jī)示意

15、圖 Fig.1.1 Schematic diagram of automobile engine 1 .曲柄連桿機(jī)構(gòu) 發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，并且完成能量之間相互轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動(dòng)部件是曲柄連桿機(jī)構(gòu) （如圖1.2）。曲柄連桿機(jī)構(gòu)是由機(jī)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?xì)鈮毫Σ拍茉跉飧桌镒髦本€運(yùn)動(dòng)，通過連桿的轉(zhuǎn)換，使曲 軸來做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并利用曲軸對外輸出動(dòng)力。而氣缸在進(jìn)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(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成為了活塞的直線運(yùn)動(dòng)。 圖1.2發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu) Fig.1.2 Engine crank and conn

16、ecting rod mechanism 2 .配氣機(jī)構(gòu) 發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)（如圖1.3）的作用是依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序和過程， 來定時(shí)的開啟 和定時(shí)的關(guān)閉進(jìn)氣門以及排氣門，使可燃性的混合氣體或者空氣進(jìn)入氣缸，并使燃燒產(chǎn) 生的廢氣從氣缸里排出，達(dá)到換氣的目的。配氣機(jī)構(gòu)一般都采用頂置氣門式配氣機(jī)構(gòu)， 一般是由氣門組、氣門傳動(dòng)組和氣門驅(qū)動(dòng)組等構(gòu)成。 圖1.3發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu) Fig.1.3 Engine valve mechanism 3 .燃料供給系統(tǒng) 發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)（如圖1.4）的功用是根據(jù)各個(gè)型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)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(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng) Fig.1.4 Engine fuel supply system 4 .潤滑系統(tǒng) 發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)（如圖1.5）的功用是潤滑相對運(yùn)動(dòng)的零件表面輸送定量的清潔潤滑 油，以實(shí)現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機(jī)件的磨損。并對零件表面進(jìn)行清洗和冷卻。 潤滑系通常由潤滑油道、機(jī)油泵、機(jī)油濾清器和一些閥門等組成。 圖1.5發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng) Fig.1.5 Engine lubrication system 5 .冷卻系統(tǒng) 發(fā)

18、動(dòng)機(jī)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(shí)散發(fā)出去， 保 證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風(fēng) 扇、水箱、節(jié)溫器等組成。 一“ g小 代豐之索 圖1.6發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng) Fig.1.6 Engine cooling system 6 .點(diǎn)火系統(tǒng) 在汽油機(jī)中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點(diǎn)燃的，為此在汽油機(jī)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(shí)在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備 稱為點(diǎn)火系統(tǒng)（如圖1.7）,點(diǎn)火系統(tǒng)通常由蓄電池、發(fā)電機(jī)、分電器、點(diǎn)火線圈和火花 塞等組成［7］。 點(diǎn)火星統(tǒng) 汽年之

19、原 AUTDHOME. COM. CN 圖1.7發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng) Fig.1.7 Engine ignition system 7 .起動(dòng)系統(tǒng) 要使發(fā)動(dòng)機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，使活塞 作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)使曲軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng) 機(jī)才能自行運(yùn)轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動(dòng)進(jìn)行。因此，曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動(dòng)到發(fā)動(dòng)機(jī) 開始自動(dòng)地怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的全過程，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。完成起動(dòng)過程所需的裝置，稱為發(fā) 動(dòng)機(jī)的起動(dòng)系統(tǒng)（如圖1.8）。 圖1.8發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng) Fig.1.8 Engine starting system 汽油機(jī)由以

20、上兩大機(jī)構(gòu)和五大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機(jī)構(gòu)，配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給 系、潤滑系、冷卻系、點(diǎn)火系和起動(dòng)系組成；柴油機(jī)由以上兩大機(jī)構(gòu)和四大系統(tǒng)組成， 即由曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系和起動(dòng)系組成，柴油機(jī)是 壓燃的，不需要點(diǎn)火系。 1.3關(guān)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(guān)產(chǎn)品的密封部件進(jìn)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(guān)鍵指標(biāo)之一，特別在航空工業(yè)，氣密性檢測是一項(xiàng)重要 而頻繁使用的方法。 發(fā)動(dòng)機(jī)的氣密性是發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮系統(tǒng)工作

21、性能好壞的綜合指標(biāo)。氣密性越好，轉(zhuǎn)速也 就越高，扭矩也會(huì)越大。氣密性差的發(fā)動(dòng)機(jī)不僅功率小，而且還會(huì)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(dòng)機(jī)因氣密性 差造成的報(bào)廢率比較高，發(fā)動(dòng)機(jī)氣密性檢測已成為自動(dòng)生產(chǎn)線上一個(gè)不可缺少的重要環(huán) 節(jié)。因此，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體氣密性檢測是生產(chǎn)實(shí)踐中的重要一步。 1.3.2 氣密檢測的發(fā)展 當(dāng)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(dá)，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(shù)和氣動(dòng)技術(shù)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(dòng)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(jī)構(gòu)在航空領(lǐng)域中并沒有研制出超前的自動(dòng)氣密檢測設(shè)備 ；國外也只有日 本、美國、西歐等少數(shù)發(fā)達(dá)國家才有相關(guān)儀器，但價(jià)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(fèi)數(shù)千萬元進(jìn)口。為改變這一現(xiàn)狀，我們根據(jù)當(dāng)前工業(yè) 產(chǎn)品的實(shí)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(dú)特的氣路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用 PLC控制檢測儀硬部件，并與上位機(jī)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(guān)于氣密檢測機(jī)的簡介 氣密性測試機(jī)又名氣密性檢測

23、實(shí)驗(yàn)機(jī)，是一種廣泛應(yīng)用于水龍頭腔體、汽車缸體、 活塞腔體、彎管腔體、壓力表、儲(chǔ)氣罐等各種密封件氣密性測試的設(shè)備，可以作為生產(chǎn) 型批量測試用，也可以作為抽檢或?qū)嶒?yàn)室用。 按使用場合分，可分為生產(chǎn)車間用氣密性測試機(jī)和實(shí)驗(yàn)室用氣密性測試機(jī)，如意德 西iTC-Q-1-04型氣密性測試機(jī)或iTC-S-1-03型氣測水試機(jī)。實(shí)驗(yàn)室用氣密性測試機(jī)，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(jī)、管件氣密性測試機(jī)、儲(chǔ)氣罐氣密性測 試機(jī)等等。 按測試媒介分，可分為水測型氣密性測試機(jī)、氣測型氣密性測試機(jī)。 1 .水測型氣密性測試機(jī) 水測型氣密性測試機(jī)利用水流對氣密性進(jìn)行檢測，優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡

24、單，成本低廉，無 需團(tuán)隊(duì)配合。缺點(diǎn)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(jī) 氣測型氣密性測試機(jī)利用氣體對氣密性進(jìn)行檢測，優(yōu)點(diǎn)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(jī)械化程度高。缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜，維護(hù) 相對較難，成本較高，需要團(tuán)隊(duì)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(yīng)，即 通過對壓力變化或流的測量來實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)，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(dǎo)出實(shí)際容器泄漏的氣體量，以達(dá)到檢測氣體泄漏量的目的。具特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊 湊，儀器自身容積小、測量范圍寬，缺點(diǎn)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(shí)，檢測時(shí)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(gè)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(dǎo)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(guān)，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(shí) (測 試壓力可以高達(dá))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(jì)算氣體的泄漏量。因此當(dāng)被測工件的容積很大而泄漏率又很低時(shí)，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(hào)隨著測試容積的增大而減小的問題， 流量測量法應(yīng)運(yùn)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(dá)到壓力平衡后，通 過精密的氣體流量計(jì)向被測容腔中連續(xù)補(bǔ)充測試氣體介質(zhì)，保持其壓力不變并測量單位 時(shí)間內(nèi)補(bǔ)充的氣體量，即為泄漏率流量

28、測量的信號(hào)與測試容積無關(guān)，而是直接反映泄漏 率的大小。因此在被測腔容積較大時(shí)可顯著縮短測量時(shí)間。 (1)質(zhì)量流量法 利用流動(dòng)氣體傳熱傳質(zhì)的依存關(guān)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(diǎn)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(diǎn)是其核心技術(shù)質(zhì)量流量傳 感器對測量精度起決定性作用，設(shè)備投入成本較高。 9 天津理工大學(xué)2013屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)）作為測量元件，通過檢測穩(wěn)定流動(dòng)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(dòng)機(jī)泄漏測試是基于流體力學(xué)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(huì)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(jí)，濕度過大常常會(huì)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(huì)導(dǎo)致工件溫度高于環(huán)境溫度，測量期間 溫度變化導(dǎo)致被測腔內(nèi)壓力變化。通常工件溫度高于環(huán)境溫度會(huì)導(dǎo)致測量值高于實(shí)際值. 充氣階段通過被測腔的表面會(huì)很快將工件熱量傳遞給

30、測試空氣，導(dǎo)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(dǎo)致被測腔壓力降低，致使測 量值大于實(shí)際泄漏值。 應(yīng)盡量延長加熱清洗到測試工位的等溫時(shí)間以減小溫差，但實(shí)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(shí)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(dǎo)熱性好，測試時(shí)間長。溫度的影響顯著通常由于測試時(shí)間較 短，溫度的影響不會(huì)十分顯著，若影響過大必須考慮采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕拚? 溫度補(bǔ)償一般有兩種基本方法：壓力法一般采用移動(dòng)闔值法，即將無溫度影響的合 格線向上平移，移動(dòng)的距離稱為閉值（通過實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)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(huì)導(dǎo)致被測腔內(nèi)壓力的變化，其主要原因一般與測試設(shè) 備的機(jī)械穩(wěn)定性有關(guān)，如機(jī)床振動(dòng)使得封堵板的位置改變導(dǎo)致封堵力不穩(wěn)定；封堵橡膠 較軟，無限位機(jī)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(huì)補(bǔ)償泄漏，使實(shí)際測出的泄漏率變小。主要原因是工件在清洗機(jī)出口未完全 吹干，被測腔內(nèi)殘余加工液很冷的工件進(jìn)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(tái)下來的維修后的發(fā)動(dòng)機(jī)，其油腔內(nèi)仍有潤滑油等。濕 度的影響存在較大的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樗鼤?huì)將一個(gè)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(huì)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(shè)計(jì) 2.1 氣密檢測機(jī)的方案設(shè)計(jì) 2.1.1 QM10021全自動(dòng)氣密檢測設(shè)備開發(fā)需求 發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸缸體的造價(jià)成本較高，生產(chǎn)工序較多，并且發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量與性能直接決 定了采用這款發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車的銷量與售價(jià)。本設(shè)備檢測的是四缸發(fā)動(dòng)機(jī)壓鑄鋁殼體（如 圖2.1）,此殼體對于發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。 圖2.1四缸發(fā)動(dòng)機(jī)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(diǎn)主要有兩方面： 1 .結(jié)構(gòu)特殊 一般發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)缸 體由氣缸體、下缸體兩個(gè)零件組成，需要進(jìn)行氣缸體、下缸體單體粗加工后，冉合缸進(jìn) 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(dòng)機(jī)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(yán)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(jìn)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(gè)環(huán)節(jié)未發(fā)生改變時(shí)， 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(yàn)，但對于缸體氣缸孔孔徑尺寸及曲軸孔孔徑等關(guān)鍵尺寸，每件產(chǎn)品加 工完成后必須進(jìn)行檢驗(yàn)。 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(yàn)心棒硬塞檢驗(yàn)曲軸孔，這樣做會(huì)把毛刺帶入到已加工孔孔壁面，會(huì)對曲軸孔孔 徑尺寸及孔壁表面質(zhì)量造成影響。發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)行檢驗(yàn)：氣缸體與下缸體分體加工時(shí)尺寸一般為一般精度尺寸， 每班只要求檢驗(yàn)人員檢測首件，后續(xù)加工可免檢，但加工者應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行抽檢，專職檢驗(yàn) 人員應(yīng)適度進(jìn)行抽驗(yàn)與巡檢；氣缸體組件每班首件加工完成后應(yīng)送三坐標(biāo)機(jī)進(jìn)行檢驗(yàn)， 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(jìn)行抽檢或 巡檢，這樣可大大節(jié)省檢驗(yàn)時(shí)間。 2.1.2 QM10021全自動(dòng)氣密檢測設(shè)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(dòng)機(jī)的自動(dòng)化裝配程度，在一定程度上限制了 汽車的自動(dòng)化生產(chǎn)水平。因此，提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)裝配生產(chǎn)線水準(zhǔn)，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(jī)系統(tǒng)、普通懸掛輸送機(jī)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(dòng)機(jī)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(yán)重，到總裝試車才發(fā)現(xiàn)而報(bào)廢，既浪費(fèi)時(shí)間也浪費(fèi)資 源。一般廢品率為5 %?1 0%,有的甚至高達(dá)2 5%,導(dǎo)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(jìn)氣 密檢測技術(shù)，成功研制了 QM10021全自動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體氣密檢測設(shè)

37、備。 解決了缸體油道孔 系封堵的最后難關(guān)，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(jī)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(dǎo)致的一系列的費(fèi)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(dòng)氣密檢測設(shè)備總圖（如圖 2.2） IIIIIIIIIIIIIIIIIIII I I 圖2.2 QM10021全自動(dòng)氣密檢測設(shè)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(jī) EG系列缸體油路自動(dòng)試漏機(jī) EG系列缸體檢測線自動(dòng)剔料機(jī) EG系列缸體曲軸室自動(dòng)試漏機(jī) EG系列缸體水路自動(dòng)試漏機(jī) EG系列缸體檢測線下料機(jī) 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(jìn)行加工成型后，通過自動(dòng)送料機(jī)來到本在線檢測線（如圖2.3）上面 首先通過主機(jī)，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(jī)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(shí)間內(nèi)的氣 壓值的變化超過了公差范圍，生產(chǎn)線會(huì)提示剔料機(jī)，當(dāng)問題缸體運(yùn)行到第一工位和第二 工位之間的剔料機(jī)的時(shí)候。剔料機(jī)的轉(zhuǎn)盤通過下方的連桿，利用氣動(dòng)原理的作用，將轉(zhuǎn) 盤旋轉(zhuǎn)9 0度，通過推動(dòng)氣缸，將缸體推送到另一條運(yùn)輸線。如果沒有問題，將通過剔 料機(jī)到達(dá)第二工位，進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)。如果缸體水道不符合標(biāo)準(zhǔn)，通過剔料機(jī)時(shí)將和上一剔料機(jī)遇到不達(dá)標(biāo)的缸體一 樣，將缸體推離檢測線。如果符合標(biāo)準(zhǔn)，將沿著檢測線順利通過剔料機(jī)，到達(dá)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(biāo)準(zhǔn)。如果缸體油道不符合標(biāo)準(zhǔn)，通過 剔料機(jī)時(shí)將和上一剔料機(jī)遇到不達(dá)標(biāo)的缸體一樣，將缸體推離檢測線。如果符合標(biāo)準(zhǔn)， 將沿著檢測線順利通過剔料機(jī)，進(jìn)入下道工序。 第一工位進(jìn)料區(qū)的進(jìn)料傳感器檢測到工件一啟動(dòng)進(jìn)料傳動(dòng)電機(jī)一（第一工位測試區(qū) 處于原位置狀態(tài)時(shí)）進(jìn)料阻擋放行一進(jìn)料區(qū)的進(jìn)

41、料等待傳感器檢測到工件一啟動(dòng)中間傳 動(dòng)電機(jī)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(shí)工件識(shí)別傳感器識(shí)別工件 一工件與夾具匹配及工件正確一進(jìn)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(biāo)一測試區(qū)氣缸歸原位后啟動(dòng)中間傳動(dòng)電機(jī)及剔料傳動(dòng)電機(jī)工件送出測試區(qū)至下 一工位一一一第二工位進(jìn)料傳感器檢測到工件一啟動(dòng)中間傳動(dòng)電機(jī)及到位阻擋器一工件 15 天津理工大學(xué)2013屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 送至測試區(qū)一測試區(qū)到位檢測同時(shí)工件識(shí)別傳感器識(shí)別工件一工件與夾具匹配及工件正 確一進(jìn)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(biāo)一測試區(qū)氣缸歸原 位后啟動(dòng)中間傳動(dòng)電機(jī)及剔料傳動(dòng)電機(jī)

42、工件送出測試區(qū)至下一工位一一一第三工位進(jìn)料 傳感器檢測到工件一啟動(dòng)中間傳動(dòng)電機(jī)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(shí)工件識(shí)別傳感器識(shí)別工件一工件與夾具匹配及工件正確一進(jìn)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(biāo)一測試區(qū)氣缸歸原位后啟動(dòng)中間傳動(dòng)電機(jī)、剔 料傳動(dòng)電機(jī)出料傳動(dòng)電機(jī)把工件送入出料區(qū)。 17 天津理工大學(xué)2013屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第三章發(fā)動(dòng)機(jī)缸體氣密性檢測主機(jī)設(shè)計(jì)部分 3.1設(shè)計(jì)校核 3.1.1缸體上頂板撓度的計(jì)算 氣密檢測設(shè)備是精密設(shè)備，設(shè)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(yán)格控制，

43、如果不控制，將嚴(yán)重影響檢測 的精度。所以需要通過計(jì)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(jì)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(jì)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(qiáng)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(jì)算：f= —p-=—— 一 一_ _ _ 3 35325 850 mm 0.255 mm 48EI 48 200000 8854166 .667 因?yàn)閾隙龋芊怏w變形量

45、 天津理I大學(xué)2013屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3.1.2缸體下底板撓度的計(jì)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(xué)20

46、13屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 撓度的計(jì)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(qiáng)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?yàn)閾隙龋芊怏w變形量； 即滿足工作要求。 3.1.3

47、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體腔體檢測封堵缸計(jì)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(jì)算缸徑 因?yàn)榉舛聤A具的所有檢測動(dòng)作都需要?dú)飧讈韺?shí)現(xiàn)，所以氣缸的選擇至關(guān)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(xué)2013屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 上夾具總重：M=400Kg 2 .計(jì)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(jì)算。形圈反作用力： F2= (L0+ L4)入=(2290.6+847.7 ) x2.2=6904.3N 4 .計(jì)算封堵需要的總力： F= F1+ F2-M=27998.4+

50、6904.3-4000=30902.7N 5.計(jì)算缸徑: 4 30902.7 ,3.14 0.5 mm =280.6 mm 由上述計(jì)算可選擇氣缸：小300 第四章發(fā)動(dòng)機(jī)缸體氣密性檢測輔機(jī)設(shè)計(jì)部分 4.1 輔機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)CAD設(shè)計(jì)及說明 4.1.1 輔機(jī)的工作原理簡介 第一工位測試區(qū)不在原位置狀態(tài)時(shí)，進(jìn)料區(qū)工件進(jìn)入時(shí)，進(jìn)料阻擋阻擋，進(jìn)料區(qū)的 進(jìn)料等待傳感器檢測到工件，延時(shí)后停止進(jìn)料傳動(dòng)，等第一工位歸原位后方可啟動(dòng)中間 傳動(dòng)進(jìn)入下步檢測程序。 每個(gè)工位檢測不合格時(shí)，會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)剔料傳動(dòng)，把不合格的工件送至廢料區(qū)。 全自動(dòng)氣密檢測機(jī)的三工位自動(dòng)運(yùn)行時(shí)的相互關(guān)系： 在該設(shè)備中下

51、一工位的狀態(tài)會(huì)影響上一工位檢測后的工件傳送。若第二工位設(shè)備不 是處于原位置的自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)（假若處于手動(dòng)狀態(tài)或是自動(dòng)狀態(tài)但不是原位置時(shí)） ，此 時(shí)第一工位檢測結(jié)束的合格件會(huì)自動(dòng)停留在第一工位的剔料臺(tái)上等待第二工位自動(dòng)原位 置信號(hào)。此時(shí)第一工位控制箱面板上的指示燈工件等待點(diǎn)亮，直至工件正確進(jìn)入第二工 位時(shí)該指示燈才會(huì)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(dòng)運(yùn)行 混亂。第二工位與第三工位同樣具有類似的關(guān)系。若第二工位設(shè)備處于停機(jī)未啟動(dòng)狀態(tài) 時(shí)，此時(shí)第一工位檢測結(jié)束的合格件會(huì)自動(dòng)停留在第一工位的測試區(qū)上，此時(shí)認(rèn)為是單 機(jī)工作［12］。 當(dāng)廢料區(qū)或出料工件堆滿時(shí)，相對應(yīng)的面板指示

52、燈會(huì)閃爍報(bào)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(bào)廢工件，若沒有按時(shí)清理的話，等下一工件進(jìn)入剔料臺(tái) 時(shí)，設(shè)備塔燈蜂鳴器自動(dòng)報(bào)警，閃爍的指示燈常亮，此時(shí)必須清理工件，否則設(shè)備停止 運(yùn)行。 剔料臺(tái)水平與垂直選擇開關(guān)：在選擇手動(dòng)情況下，可對水平和垂直進(jìn)行手動(dòng)操作， 工件檢測合格時(shí)剔料臺(tái)為水平狀態(tài)，工件檢測不合格時(shí)剔料臺(tái)為垂直狀態(tài)。 剔料臺(tái)水平與垂直指示燈，對剔料臺(tái)的水平與垂直狀態(tài)進(jìn)行指示。 進(jìn)料傳動(dòng)按鈕：在選擇手動(dòng)情況下，可對進(jìn)料傳動(dòng)進(jìn)行手動(dòng)操作。 進(jìn)料傳動(dòng)：當(dāng)進(jìn)料傳動(dòng)時(shí)此指示燈點(diǎn)亮。 出料傳動(dòng)：在選擇手動(dòng)的情況下，可把檢測完的工件送到出料臺(tái)上。 剔料傳動(dòng)：在選擇手動(dòng)情況下，剔

53、料臺(tái)處于水平位置或垂直位置時(shí)可對剔料傳動(dòng)進(jìn) 行手動(dòng)操作。 加壓保持：在手動(dòng)選擇下，進(jìn)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(jī)器密封進(jìn)行檢查與調(diào)整。 壓檢開始：在手動(dòng)選擇下，進(jìn)行壓緊和封堵后按下此鈕，測漏儀對工件進(jìn)行測試， 此按鈕可使設(shè)備在手動(dòng)環(huán)節(jié)下完成測試工作。 4.1.2 輔機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)CAD圖 輔機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖（如圖4.1 ） 1 圖4.1輔機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 Fig.4.1 The design of auxiliary machinery 1. QM10021.03 E雷列缸體檢

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

55、0021.03.04-3 剔料機(jī)墊圈 4. T297-1994 軸承 30208 5. QM10021.03.04-4剔料機(jī)法蘭蓋 6. QM10021.03.04-5剔料機(jī)大盤支柱 7. QM10021.03.04-6剔料機(jī)下托板 8. QM10021.03.04-7剔料機(jī)氣缸座 9. QM10021.03.04.01剔料機(jī)工作臺(tái) 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(jī)30208軸承壽命計(jì)算 由于剔料機(jī)遇到次品會(huì)進(jìn)過氣動(dòng)推動(dòng)上面的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，所以里面的軸承至關(guān)重要， 其決定了轉(zhuǎn)盤是否能很好的轉(zhuǎn)動(dòng)，直接影響了轉(zhuǎn)盤和全自動(dòng)生產(chǎn)線的運(yùn)行的流暢度，所 以我們需要計(jì)算軸承的壽命，以保證機(jī)器的正常的運(yùn)行［15］。本設(shè)計(jì)中，我們采用的是30208 軸承，所以我們計(jì)算30208軸承的壽命，30208軸承所在剔料機(jī)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(dāng)量動(dòng)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(jì)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(jī)氣動(dòng)原理圖設(shè)計(jì)及解釋 1 ,剔料機(jī)氣動(dòng)原理圖設(shè)計(jì) 本設(shè)備的動(dòng)力源是氣壓傳動(dòng)以及電機(jī)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)，因此氣壓傳動(dòng)的設(shè)計(jì)是本課題設(shè) 計(jì)中的

59、重要一環(huán)。 本設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)原理的支持。當(dāng)上工位的主機(jī)檢測出來，發(fā)現(xiàn)有問題的缸體，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā) 信號(hào)給剔料機(jī)［16］。當(dāng)有問題的缸體到了剔料機(jī)轉(zhuǎn)盤時(shí)，自動(dòng)檢測線將停止?jié)L動(dòng)，轉(zhuǎn)盤下 方的氣缸推動(dòng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)90度，轉(zhuǎn)到運(yùn)往廢料區(qū)的傳送帶上，通過推出氣缸將廢料推到運(yùn) 往廢料區(qū)的傳送帶上，運(yùn)往廢料區(qū)進(jìn)行回收與再利用。 33 天津理工大學(xué)2013屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 剔料機(jī)氣動(dòng)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(diǎn)晉京" 工M2”總工 氫 Msn.話看 Yw :：工I,意目T.范篇.? 天津理工大學(xué)2013屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 .剔料機(jī)氣動(dòng)原理圖解釋 剔料機(jī)氣動(dòng)原理圖解釋圖（如圖4.6）: 圖4.6剔料機(jī)氣動(dòng)原理圖解釋

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

62、on diagram 因?yàn)轵?qū)動(dòng)力矩必須大于阻力力矩才能驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤，即 M （驅(qū)動(dòng)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(xué)2013屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第五章結(jié) 論 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的任務(wù)是利用AutoCAD完成對發(fā)動(dòng)機(jī)缸體油路氣密檢測系統(tǒng)的控 制。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體油路氣密檢測系統(tǒng)的控制分為自動(dòng)狀態(tài)和手動(dòng)狀態(tài)二種，自動(dòng)控制為檢 測設(shè)備正常工作狀態(tài)，手動(dòng)控制為維

63、護(hù)和調(diào)試時(shí)用。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體油路檢測控制系統(tǒng)主要 由3臺(tái)電動(dòng)機(jī)、14個(gè)電磁閥、1臺(tái)測漏儀組成，輸入為96個(gè)點(diǎn)，輸出為96個(gè)點(diǎn)。由PLC完 成對發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的油路氣密檢測控制，運(yùn)行可靠，工作安全，調(diào)到手動(dòng)狀態(tài)可以任意啟 動(dòng)每一臺(tái)電機(jī)。需要注意的是當(dāng)從手動(dòng)狀態(tài)調(diào)到自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，所有控制雙向電磁閥的三 位一體轉(zhuǎn)換開關(guān)必須調(diào)到中間位，否則，當(dāng)調(diào)到自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，設(shè)備不運(yùn)行并且報(bào)警。 該設(shè)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(yùn)行良好，一 切正常，安全、穩(wěn)定。 39 參考文獻(xiàn) [1]田廣奎.發(fā)動(dòng)機(jī)氣密性檢測技術(shù)與溫度補(bǔ)償.北京：發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，2012 [2]張金偉，耿金良.發(fā)動(dòng)

64、機(jī)裝配線排氣系統(tǒng)氣密性自動(dòng)檢測裝置.黑龍江工商學(xué)院學(xué)報(bào) （工程技術(shù)版），2008, （5）: 109 [3]曲東超.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)異響智能檢測系統(tǒng)研究.長春工業(yè)大學(xué)學(xué)位論文，2007 [4]邱宣懷，郭可謙，吳宗澤等編譯.機(jī)械設(shè)計(jì)（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(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷中的應(yīng)用 .北京：機(jī)床與液壓， 2007 [6]韓志斌.淺談發(fā)動(dòng)機(jī)組成.黑龍江交通科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2007, （10）: 61-63 [7]鄭文緯，吳克堅(jiān)，鄭星河等編譯.機(jī)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(jī)械基礎(chǔ)（第3版）.北京：高等教育出版社，2010 [10]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊：常用設(shè)計(jì)資料（第 5版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010 [11]上海市教育委員會(huì)組編.現(xiàn)在機(jī)械工程圖學(xué).北京：高等教育出版社，2006 [12]機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊編寫組編.機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 [13]路甬祥.液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 [14]姚智慧.機(jī)械制造技術(shù).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000 [15]許德珠.機(jī)械工程材料.北京：高等教育出版社，2008 [16]梁德本，葉玉駒.機(jī)

66、械制圖手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 致 謝 值此論文完成之際，向所有給我關(guān)心、支持和幫助的老師、同學(xué)致以衷心感謝 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我受益匪淺，不僅在學(xué)術(shù)研究方面學(xué)到了很多實(shí)際知識(shí)，更從 騰獻(xiàn)銀老師身上學(xué)到了很多東西，他認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的精神和深厚淵博 的理論水平將是我畢生學(xué)習(xí)的榜樣。 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)自始自終，都浸透著老師的幫助和關(guān)心。每當(dāng)遇到難題時(shí)，除了自己 學(xué)習(xí)，尋找解決辦法外，老師的幫助其實(shí)更重要，這也是本次設(shè)計(jì)得以成功完成的關(guān)鍵。 不僅讓自己的知識(shí)水平得到充實(shí)，更多的是鍛煉了實(shí)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(xué)中環(huán)信息學(xué)院的各位教職員工對我四年來的培養(yǎng)和關(guān) 懷，以及校領(lǐng)導(dǎo)為我們建立的良好的教學(xué)環(huán)境和實(shí)踐環(huán)境。