公務(wù)員期刊網(wǎng) 論文中心 正文

談車用發(fā)動機多楔帶研究性實驗設(shè)計

前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了談車用發(fā)動機多楔帶研究性實驗設(shè)計范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請閱讀。

談車用發(fā)動機多楔帶研究性實驗設(shè)計

摘要:在新工科重視科教互融,校企互促,創(chuàng)新人才培養(yǎng)的背景下,對于車輛工程專業(yè)本科實驗教學,結(jié)合發(fā)動機前端附件驅(qū)動系統(tǒng)的最新研究成果,將校企合作課題中的多楔帶縱向動態(tài)性能實驗轉(zhuǎn)化為研究性實驗教學內(nèi)容。文中介紹了多楔帶的結(jié)構(gòu)功能,結(jié)合實際工程案例,設(shè)計了測試方法,在不同工況下進行動態(tài)特性試驗,對比分析了其中的關(guān)系及影響因素,并進行拓展。實踐表明,科研轉(zhuǎn)化的研究性教學實驗,提升了本科實驗內(nèi)容,更鍛煉了學生的創(chuàng)新意識、思維和能力。

關(guān)鍵詞:多楔帶;研究性;實驗設(shè)計

引言

高校的科研成果是寶貴的潛在實驗教學資源[1,2],將之轉(zhuǎn)化為研究性實驗教學內(nèi)容,讓學生有機會接觸學科的前沿和創(chuàng)新的過程,體會其中創(chuàng)新研究的思想理念,有利于提高學生的創(chuàng)新意識與能力,這是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的必要手段[3]。鑒于多楔帶是汽車發(fā)動機的重要的必要的部件,其縱向動態(tài)特性試驗不僅具有一定的典型性與通用性,而且為正向開發(fā)設(shè)計與產(chǎn)品驗證提供了重要的數(shù)據(jù)。因此,將校企合作科研課題中的多楔帶試驗研究內(nèi)容,引入至車輛工程專業(yè)本科教學的研究性實驗,不僅能豐富本科實驗教學內(nèi)容,還有助于學生接觸汽車企業(yè),拉近科研距離,培養(yǎng)綜合實踐能力與創(chuàng)新能力[4]。

1實驗對象

1.1發(fā)動機前端附件系統(tǒng)簡介

汽車發(fā)動機不僅提供行駛驅(qū)動力,還為空調(diào)壓縮機、發(fā)電機等發(fā)動機前端附件提供動力。發(fā)動機前端附件驅(qū)動系統(tǒng),是指安裝在發(fā)動機前端的各附件,通過傳動帶,與發(fā)動機動力輸出軸連接起來的系統(tǒng),該系統(tǒng)主要由主動輪(曲軸輪)、若干從動輪、張緊裝置和多楔帶組成,通過多楔帶將動力從主動輪傳遞到各從動輪[5-9]。

1.2多楔帶結(jié)構(gòu)功能

多楔帶(V-ribbedbelt)可雙面驅(qū)動帶輪,既能實現(xiàn)大功率的傳遞,還可提高傳遞效率,使整體結(jié)構(gòu)更緊湊,多楔帶的優(yōu)劣,直接影響發(fā)動機及其附件的性能及可靠性[10,11]。多楔帶是在V型帶的基礎(chǔ)上,并列多個微型V帶集合而成,底下部分具有等距縱向楔,并與相同形狀帶輪輪槽緊密楔合,其工作面是楔側(cè)面。多契帶具體結(jié)構(gòu)如圖1所示,主要結(jié)構(gòu)功能如下[12,13]: ①張力線主要承受多楔帶的縱向拉力,由合成聚酯纖維制成。②頂層帆布用于保護張力線,保持橫向支撐,承受帶的背面摩擦,由帆布和橡膠粘合而成的覆蓋層纖維[12]。③底層橡膠用于傳遞摩擦力,可承受橫向壓力,由添加橫向纖維組成的增強膠料構(gòu)成。

2實驗內(nèi)容

一般車輛工程本科實驗教學中,汽車零部件的傳統(tǒng)實驗通常在靜態(tài)層面上,但往往許多零件是在動態(tài)工況下工作的。對于多楔帶,其一些特性隨著發(fā)動機的運轉(zhuǎn)而動態(tài)變化,如剛度、阻尼等特性會隨著激勵頻率變化而動態(tài)變化。為模擬實車常用工況,設(shè)計了在不同條件下進行其動態(tài)特性試驗。即:不同激振幅值下、不同初始張力下和不同帶長下,分別測試研究對其對縱向剛度和阻尼的影響,為其正向開發(fā)或者產(chǎn)品驗證提供實驗依據(jù)。

3實驗方法

本實驗充分利用我校大型設(shè)備MTS(MechanicalTesting&Simulation,以下簡稱MTS)測試儀。MTS測試儀提供了一個可控振幅、頻率的直線作動缸,用于測試中的激勵加載,不但可實現(xiàn)準靜態(tài)位移加載,還可實現(xiàn)不同幅值掃頻加載。其測試方案如圖2所示。測試過程如圖3所示。MTS測試儀作動端對多楔帶在各種不同工況下進行掃頻加載,測試其動態(tài)下的參數(shù),得到其剛度和阻尼。通過激光位移傳感器監(jiān)測多楔帶的橫向振動幅值,并通過LMS數(shù)采系統(tǒng)進行處理,橫向振動的值用于判斷多楔帶是否發(fā)生共振。

4實驗結(jié)果

4.1激振幅值的影響

多楔帶在不同激振幅值下,其它條件固定,即:初始張力為200N,多楔帶長為370mm,實驗測得的多楔帶縱向動態(tài)特性如圖4所示,隨著激振頻率的不斷增大,多楔帶縱向剛度先減小后變大,阻尼減小后變化較小。當激振頻率與多楔帶本身固有頻率相近時,引起多楔帶的共振,表現(xiàn)為動剛度減小,而動阻尼增大。

4.2初始張力的影響

多楔帶在不同初始張力下,其它條件固定,即:激振幅值為0.2mm,多楔帶長為370mm時,實驗測得的帶縱向動態(tài)特性如圖5所示??梢?,隨著初始張力的增加,多楔帶的縱向剛度增加,阻尼后面變化不大。

4.3長度的影響

多楔帶在不同帶長時,其它條件固定,即:激振幅值為0.2mm,初始張力為200N時,實驗測得的帶縱向動態(tài)特性如圖6所示??梢姡S著帶的長度增加,縱向剛度減小,阻尼略有減小。綜上所述,多楔帶的縱向剛度、阻尼值與帶的長度、激振幅值和激振頻率相關(guān)。多楔帶的激勵頻率對阻尼的影響很大,多楔帶的長度、激振幅值和初始張力對阻尼的影響極小。實驗結(jié)果,可為產(chǎn)品正向開發(fā)設(shè)計計算提供了數(shù)據(jù)與參考,也可驗證產(chǎn)品設(shè)計效果。通過多因素的實驗,鍛煉學生多方面、多角度地思考問題,進一步內(nèi)化知識。如果實驗結(jié)果誤差過大、或數(shù)據(jù)異常、或?qū)嶒炇。膭顚W生敢于質(zhì)疑批判,迎難而上,分析原因,訓(xùn)練其發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、獨立解決問題的能力。

5實驗拓展

在上述研究性實驗的基礎(chǔ)上,還可根據(jù)學時與層次,進行拓展實驗,有助于學生的深化鍛煉,深入研究,乃至無縫接入教師科研項目,如:①其它性能參數(shù)的實驗研究。例如:對橫向振動、滑移率、靜剛度、等效阻尼系數(shù)的實驗研究與計算。有些參數(shù)在不能直接測出的情況下,引導(dǎo)啟發(fā)學生利用理論與測試數(shù)據(jù)結(jié)合,經(jīng)過計算,獲得所需參數(shù)。②采用一些試驗設(shè)計方法,如:采用正交設(shè)計試驗方法,考慮多因素、多水平的綜合影響作用。③失效性分析。試驗過程可能存在失效性。試樣問題、工裝問題、設(shè)備甚至人員因素等都可能影響著數(shù)據(jù)的準確性,真實性,有些可能對測試曲線的監(jiān)控過程中就可以被發(fā)現(xiàn),引導(dǎo)鍛煉學生善于發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。

6結(jié)語

充分利用研究型大學的就近優(yōu)勢,將校企合作科研課題轉(zhuǎn)化為本科研究性實驗教學,其中的科研創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、工程意義時刻影響著學生、激勵著學生,科研實驗內(nèi)容的研究性、探索性、綜合性,拓展性更加吸引學生、鍛煉學生,促使學生將專業(yè)知識融會貫通,將理論付諸于實踐,切實有助于培養(yǎng)學生的科研創(chuàng)新能力。

參考文獻:

[1]王金發(fā),戚康標,張以順,等.強化共享平臺建設(shè)促進教學與科研相互轉(zhuǎn)化[J].實驗室研究與探索,2009,28(4):216-217.

[2]吳洪富.教學與科研關(guān)系的研究范式及其超越[J].高教探索,2012(2):19-24.

[3]扈旻,鄧北星,馬曉紅.科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學內(nèi)容的探索與實踐[J].實驗技術(shù)與管理,2012,29(10):21-23.

[4]李利平,李廣龍,上官文斌,等.自動張緊器固有頻率測試探索性實驗研究[J].實驗技術(shù)與管理,2017,34(9):60-68.

[7]上官文斌,王紅云,張智.多楔帶傳動系統(tǒng)振動建模及帶段橫向振動控制的研究[J].振動工程學報,2009(3):250-255.

[8]曾祥坤,王紅云,劉建榮.附件驅(qū)動系統(tǒng)中自動張緊器的動態(tài)特性實測與建模分析[J].振動與沖擊,2014,33(18):149-155.

[9]曾祥坤,陳鏈,喻菲菲,等.車用發(fā)動機自動張緊器靜態(tài)力學特性實測分析[J].力學與實踐,2015,37(1):100-103.

[10]袁催,羅世君.發(fā)動機前端附件系統(tǒng)布置及計算[J].裝備制造技術(shù),2017(11):122-124.

[11]李慶成.汽車發(fā)動機多楔帶輪系設(shè)計[J].內(nèi)燃機與配件,2018(19):14-16.

[12]呂兆平.多楔帶輪系設(shè)計基礎(chǔ)[J].企業(yè)科技與發(fā)展,2008(18):84-86.

[13]陳志龍.發(fā)動機前端附件驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計與實測分析[D].廣州,華南理工大學,2013.

作者:魏政君 單位:華南理工大學機械與汽車工程學院