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发动机功能螺栓的安装设计及开发程序.pdf

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发动机 功能 螺栓 安装 设计 开发 程序
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发 动 机 功 能 螺 栓 的 安 装 设 计 及 开 发 程 序 1 “ 为 了 确 保 安 装 体 的 可 靠 性 , 在 设 计 阶 段 充 分 体 现 螺 栓 及 螺 母 功 能 的 大 小 , 强 度 及 预 紧 力 根 据 使 用 实 际 及 强 度 计 算 决 定 并 实 现 在 实 际 安 装 工 作 当 中 。 所 以 , 有 必 要 充 分 了 解 安 装 方 法 的 特 性 和 安 装 指 标 的 正 确 管 理 方 法“ 21. 发 动 机 功 能 螺 栓 的 定 义 及 种 类 2. 螺 栓 安 装 设 计 及 开 发 程 序(Flowchart) 3. 对 于 螺 栓 安 装 可 靠 性 产 生 影 响 的 因 素 4. 根 据 目 的 不 同 发 动 机 功 能 螺 栓 的 分 类 5. 根 据 经 验 决 定 合 适 螺 栓 安 装 力(FP) 的 方 法 6. (广义?) 安 装 方 法 选 择 及 选 择 适 当 的 螺 栓 ( 大 小 及 强 度) 7. 对 应 预 紧 力(F P ) 的 (小义?) 安 装 SPEC. 决 定 方 法 8. 量 产 装 备 安 装 的(Nut_Runner) 可 靠 性 检 查 及 安 装 SPEC. 9. 对 于 量 产 装 备(Nut_Runner) 自 动 及 全 数 检 查 方 法 3? 发 动 机 功 能 螺 栓 ? 1 2 3 4 5 1. 缸 盖 螺 栓 2. 连 杆 螺 栓 3. 主 轴 承 螺 栓 4. 飞 轮 螺 栓 5. 曲 柄 滑 轮 螺 栓发 动 机 主 要 功 能 及 维 持 耐 久 性 的 侧 面 上 从 设 计 阶 段 决 定 螺 栓 的 预 紧 力(FP) 及 实 际 重 要 的 螺 栓 4设 定 安 装 目 的 认 识 影 响 安 装 的 因 素( 主 要 外 力 等) 根据 经 验 选 择合适螺栓 预 紧力(F P ) 安装方法 选 择及 选 择适合螺栓 相 应(F P )的 SPEC安装. 螺栓 预 紧力 (F P ) 的 调 整 车 辆耐久 试 验 量 产可靠性 检 查及保 证作 业 YES N O 1 2 3 4 F 外力 (F P ) 理 论 螺栓大小及强度 (F P ) 实 际 Torque 或 ? 5? 螺栓本身的可靠性(材 质及 热 处理 选 择,形 状合适)(The reliability of fastener itself, ie its geometry, correct material selection and heat treatment) ?理 论 预 紧力(F P ) 选 择 过程的可靠性(The reliability of joint load analysis, particularily accuracy of the calculated initial clamping load) ? 相 应 预 紧力(F P )的理 论安装 SPEC. 对 决定 过程的可靠性 ? 实 际适用 安装 SPEC 时是否 达到 预 紧力(F P )(The reliability with which the calculated joint clamping load is achieved by the assembly process) 1 2 3 4 67 C.F. ? ( n * F P ) / ( m * F Gas ) ? ( C.F. ) 经验值???, n : 发 动机 内所有螺栓 个 数m : 发 动机 内所有缸体 个 数F Gas : 发 动机工作 时最大爆炸力F P: 缸盖螺栓的 预 紧力(C.F.) 经验值: 2.5 以上 ( Ishikawa 基准 ) 5-1. 缸盖螺栓的预 紧力公式 1 85-2. 主轴承螺栓的预 紧力计算公式C.F. ? ( F P- F B ) / F GAS ? (C.F.) 经 验值???, F P: 主 轴承螺栓的 预 紧力 F B: 随 轴承 Crush 产生的荷重 F GAS : 因Gas 爆炸力 产生的最大 轴承荷重(C.F.) 经验值: 2.5 (RCE 基准 值) F GAS F P F P 1 95-3. 连杆螺栓预 紧力计算方式C.F. ? F R/ F P ? (C.F.) 经验值???, F R: 连杆螺栓的 残留力 (= F P- F B- ?F S ) F P: 连杆螺栓的 预 紧力F B: 因 轴承 Crush 产生的荷重 ?F S : 发 动机工作 产生的荷重中其他部品分担的重. F.) 经验值: 0.15 ~ 0.20 (AVL 基准 值) 1 105-4. 飞 轮(或曲柄滑轨) 螺栓的预 紧力计算方式T MAX? ? x ( n x F P ) x R eff???, T MAX : 最大 传 达 Torque (= T m+ T e+ T vib)F P: 飞 轮螺栓 预 紧力 ? : 飞 轮 与曲柄 轴接 触面 间的摩擦系 数 R eff : 接 触面的有效半 径 ( R eff= 2/3 * (R 3- r 3 ) / (R 2- r 2 ) ) R , r: 接 触面的最大及最小半 径 1 11? 决定螺栓的 预 紧力( F P ) 后, ? 设 计 检 讨(structure) – 干涉, 强的等 ? 安装准确度(Accuracy) 及 费用(Cost) 弹性 领域 .vs. 缩性 领域F P= ( 0.60 ? ? ) * F U.T.S.弹性安装 缩性安装F P= ( 0.80 ? ? ) * F U.T.S.F U.T.S.? = F P/ ( 0.6 ? ? ) F U.T.S.? = F P/ ( 0.8 ? ? ) ? U.T.S. ? = F U.T.S.? / A MIN? U.T.S. ?= F U.T.S. ? / A MINIf) ? U.T.S.= 常 数, -> A MIN? 已 决定 -> (D ? & Pitch) 已 决定 If) ? U.T.S.= 常 数, -> A MIN? 已 决定 -> (D ? & P ) 已 决定 ( D & P ) & ? U.T.S.大小及强度合适的螺栓 F U.T.S .: 螺栓的最大拉伸荷重 A MIN: 螺栓的最小端面积 D & P : 螺栓的直径及螺距 ? U.T.S. : 螺栓的最大拉伸强度 2 126-1. 螺栓安装方法 : 弹性安装 与 缩性安装的定 义及特征 ? 弹性安装方法 : ( 预 紧力 ) (螺栓的 综合屈服荷重) 13? 有效 径 (Pitch Diameter) : 螺栓 设 计基准的假像 圆 并假 设 为力的作用点 ? 有效端面 积(Effective Area) : Bolt 强度基准的端面 积 ≒ ?/ 4 * (???+有效直 径) 2 ? 螺栓的拉伸强度 : 材料及部品每平方米最大拉伸强度 ? 螺栓强度 区分 (ISO 规定) - 螺栓强度 标示 : 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.6, 6.8, 6.9, 8.8, 10.9, 12.9, 14.9 - 螺栓 10.9 T 的意 义 ? 10 = 拉伸强度 100 kg/mm 2以上 9 = 屈服 应力 / 拉伸强度 (屈服 应力或 0.2% 内力在 90 kg/mm 2以上) ? 临 界 压 力 : 被安装物在不受到破坏的情 况下所承受的最大 压 缩 应力 146-3. 螺栓的安装曲 线 图(Bolt Diagram) Bolt-被安装体的安装曲 线 图 156-4. 检 讨螺栓被安装体的耐久性 3 ? Stress Amplitude : ? Mean Stress : ? Stress Ratio : ???,( p S ) : 阴 预 紧力被安装体 产生的 压 缩 应力( p ) L: ???? ??? ?? ???? ?? : ??? ???? ??? ???? ?? ?? ? ?? ?? ?? ??( p S ) ? ( p ) L 167. 预 紧力(F P )相 应的安装 SPEC. 决定法 ? 根 据 抑 制 预 紧 力 的 Mechanism 安 装 方 法 及 种 类 ? 实 际 的 安 装 SPEC. 决 定 法 3 173 18? T T = K * F P* d ? T T = T W+ T S1+ T S2 ? T T = T W+ T ST S2 T S1 T W Efficiency & Friction Distribution on Tightening a Bolt 3 197-3. 根 据 理 论 公 式 角 度 法 安 装 SPEC. 决 定 法 ???, F f: 螺 栓 的 预 紧 力 ? f: 安 装 螺 栓 旋 转 角 度(Turn of Nut)K b : 螺 栓 的 拉 伸 弹 性 系 数 K c: 被 安 装 体 的 缩 性 弹 性 系 数 for for - K b ( 螺 栓 的 Stiffness) 的 定 义 - K c ( 被 安 装 体 Stiffness) 的 定 义 ???, 3 207-4. HMC ??? ???? ??? ??? ?? SPEC. ??? ? 理 论 上 选 定 的 安 装SPEC. 在 实 际 适 用 时 螺 栓 预 紧 力(FP) 测 定 及 确 认 ? 直 到 达 到 合 适 的 预 紧 力(F P ) 为 止 安 装SPEC. 变 更 及 反 复 进 行 安 装 力 确 认 试 验 3 理 论 安 装 Spec. 决 定 因Rig 试 验 临 时 安 装 Spec. 决 定 正 规 安 装 Spe c. 确 定 1. Snug Torque 微 调 整 2. 安 装 角 度 调 整安 装 Spec. 修 改 F 目 标: F 测 定 Yes No 217-4-1. 利 用 测 力 计 试 验 性 安 装 SPEC. ? 常 用 测 力 计227-4-2. 利 用 测 力 计 试 验 性 安 装 SPEC. ? HMC 固 有 的 Bolt 测 力 计237-5. 根 据 缩 性 变 形 量 的 角 度 法 安 装 SPEC. 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 Extension(mm) 0.00 1000.00 2000.00 3000.00 4000.00 5000.00 Axis Force(kgf) Fit Results Fit 1: Log, Y=B*log(X)+A Equation: Y = 162.265 * log(X) + 4295.55 Number of data points used = 22 Nonpositive data points ignored due to log. Number of points ignored = 3 Average log(X) = -2.77499 Average Y = 3845.27 Regression sum of squares = 869915 Residual sum of squares = 233099 Coef of determination, R-squared = 0.788671 Residual mean square, sigma-hat-sq'd = 11654.9F - ε (? ? ) 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0 . 0 % 0 . 1 % 0 . 2 % 0 . 3 % 0 . 4 % 0 . 5 % 0 . 6 % 0 . 7 % 0 . 8 % 0 . 9 % 1 . 0 % 1 . 1 % ??? ?? ?? ?????24? 弹性安装 :~ 根据‘HMC 固有的螺栓 测力’确 认 预 紧力及SPEC. ? 缩性安装 :~ 根据‘HMC 固有的 缩性 变形量 测定用螺栓’确 认 预 紧力及SPEC. 2526
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