v型皮带轮设计标准

（ａ）应力分布　

（ｂ）应－竖分布　图５应力应变分布　部凹槽面上有微小的波纹，这些波纹可以通过第二阶段　

的成形而消除　通过成形件的截面图可以看出，凹槽的　形状符合零件图要求，　下凸缘成形良好，为第二阶段　

的成形打下良好的基础。　

由图５看出，在成形结束时，由于变形量大，成形　

区的应力和应变值较大，最大应力值在许用应力范围之　

内。等效应变最大值出现在旋轮与坯料接触区域及旋轮　

的前方，在整个变形区内应变分布合理：　

通过对模拟过程的分析发现，随着旋轮进给深度的　

增大，内凹槽表面和』二下凸缘内壁对旋轮产生的摩擦阻　

力，使旋轮与坯料作用区域产生一定的剪切摩擦作用。　

另外，随着变形量的增大．凹槽表面的变形抗力越来越　

大，变形越来越困难，导致随着旋压过程的进行，凹槽　

表面会产生波纹现象　

在旋　过程中，旋轮和芯模所承受的载荷是实际加　

工中选用旋压设备的重要依据，合理的选择旋压设备以　

避免不必要的浪费或是造成设备损坏。　由图６中的载荷曲线看出，随着旋压过程的进行，　

旋轮所受载荷逐渐增大，原冈是由于随着进给的加深，　

材料的变形变得越来越困难，变形抗力越来越大：芯模　

的载荷则在一定的范嗣内呈一定的波形变化，通过对模　

拟过程中旋轮的运动轨迹研究发现，由于旋轮在进给过　

程中径向跳动的原因，旋轮与坯料的接触面会交替出现　

接触和脱离状态。由图中看出，旋轮最大载荷为　

５４０ｋＮ，芯模最大载茼为１６ｋＮ。　６００　５００　ｚ　４０Ｏ　牲３００　２００　ｌＯＯ　Ｏ　

时间／ｓ　（ａ）旋转载荷曲线　

时间，Ｓ　（ｂ）芯模载荷曲线　

图６载荷曲线　在第一步成形过程中，进给量为０．２ｍｍ／ｒ，主轴转　

速为５．１　ｒ／ｍｉｎ，采用旋轮旋转的同时沿坯料径向进给直　

接成形的方法，工艺简单，成形出的凹槽符合尺寸要　

求，表面形成的波纹可以在第二步的成形中得到消除，　

对旋压设备的要求不是很高。　

２．第二步模拟结果　

在成形的第二阶段，把第一步的成形件作为第二步　

汽车发动机V型皮带轮的旋压工艺

吉林大学 韩英淳 金秉实 辛华 张丽萍

[摘要] 为了提高产品质量，节省材料和提高生产率，采用劈开式旋压工艺将拉深的毛坯旋压成汽车发动机用V 型或多楔式皮带轮。所研制的旋压式皮带轮的产品质量及技术性能达到了国际同类产品的水平。

关键词：汽车发动机 V 型皮带轮 旋压

1 引言

皮带轮是一种重要的机械传动零件，它广泛应用于汽车、农机及轻纺工业的各种机械设备的传动中。皮带轮的传统制造工艺是采用铸造工艺制成毛坯，再经切削加工制成，传统制造工艺的缺点是严重浪费材料、生产率低、产品精度低，所生产的皮带轮产品因精度低，需要进行平衡处理。为了克服传统工艺的缺点并实现皮带轮的轻量化，近30 年来世界各国均致力于用板料液压涨形[1]或旋压成形板料皮带轮的研究开发[2]、[3]。其中具有代表意义的是德国莱菲尔德公司（LEIFELD）研制的劈开式旋压皮带轮工艺及专用皮带轮旋压机，采用此工艺与设备生产的皮带轮迅速应用于汽车发动机上，并带动了各国在该领域的研究与应用。在我国北京航空航天部工艺研究所最早开始该方面的研究工作，并于15 年前在河北省景县合作建立了国内第一条旋压V 型皮带轮生产线[4]，采用引进德国专用旋压机和旋压技术，产品为上海桑塔纳、北京切诺基、天津夏利等车型配套。为了适应中国第一汽车集团公司轿车产品发展的需要，实现就地就近配套，我们在一汽集团和长春市有关部门的支持下，于1998

年开始汽车发动机V 型皮带轮旋压工艺的研究，至2000 年末研制出合格产品，产品通过国家汽车质量监督检验中心检测合格后，进行批量试装，并被一汽集团确认为配套产品。

2 V 型皮带轮的旋压成形工艺

2.1 V 型皮带轮旋压工艺原理

如图1 所示，将拉深成盂并带有中心孔的皮带轮毛坯3 放进专用旋压机的芯模工件上装夹后，芯模连同毛坯随旋压机主轴旋转，之后具有硬质尖角的旋轮1 对毛坯的矩形截面的边缘作逐渐径向进给劈入，于是将其边缘面劈开呈“Y”字形两部分。依次有序连续进给，被旋金属产生连续局部塑性变形，便可得到皮带轮轮槽的截面形状。

孽　嬲　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｅｃｏｎｏｍｙ　ｉｎ　Ａｒｅａｓ　ｏｆ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＴＥＡＣ）　

汽车凌．赫抵Ｖ型度繁轮蝓奠压工艺　

●刘金年（黑龙江省哈同高等级公路管理处，哈尔滨１５０ｏ９０）　

【摘要】为了节省材料和提高生产率，采用劈开式旋压工艺将拉深的　毛坯旋压成汽车发动机用Ｖ型或多模式皮带轮。所研制的旋压式皮　带轮的产品展量度技术性能达到了国际同类产品的水平　【关键词】汽车发动机；ｖ型皮带轮；旋压　ｔａｐ图分类号］ｕ４￣４　【文献标识码】Ａ　【文章编号１１００８—５６９６－（２００６）０４一（Ｋ】５６一叭　

０引言　皮带轮是一种重要的机械传动零件，它广泛应用于汽车．　农机及轻纺工业的各种机械设备的传动中。皮带轮的传统制　造工艺是采用铸造工艺制成毛坯，再经切削加工制成，传统　制造工艺的缺点是浪费材料、生产率低、产品精度低，所生产　的皮带轮因精度低，需要进行平衡处理，力了克服传统工艺　的缺点并实现皮带轮的轻量化，近３Ｏ年来世界各国均致力　于用板料液压涨形或旋压成形板料皮带轮的研究开发，其中　具有代表意义的是德国莱菲尔德公司（ＬＥＩＦＥＬＤ）研制的劈　开式旋压皮带轮工艺及专用皮带轮旋压机，采用此工艺与设　备生产的皮带轮迅速应用于汽车发动机上，并带动了各国在　该领域的研究与应用。在我国北京航空航天部工艺研究所最　早开始该方面的研究工作，并于１５年前在河北省景县合作　建立了国内第一条旋压ｖ型皮带轮生产线，采用德国专用旋　压机和旋压技术，产品为上海桑塔纳、北京切诺基、天津夏利　等车型配套。为了适应中国第一汽车集团公司轿车产品发展　的需要，实现就地就近配套，我们在一汽集团和长春市有关　部门的支持下，于１９９８年开始汽车发动机ｖ型皮带轮旋压　工艺的研究，至２０００年末研制出合格产品，产品通过国家汽　车质量监督检验中心检测合格后，进行批量试装，并被一汽　集团确认为配套产品　ｌ　Ｖ型皮带轮的旋压成形工艺　１．１　Ｖ型皮带轮的分类及其旋压成形过程　根据ｖ型皮带轮的结构和旋压变形特点，将其分为三大　类：折叠式皮带轮、多模式皮带轮、剖分式皮带轮。　折叠式皮带轮的变形特点是改变毛坯截面沿轴向的形　状，而板料厚度基本不减薄。因此，为了控制皮带轮ｖ型槽底　都不减薄，在旋压过程中要采用逐步过渡的旋腿工艺过程。　而且要先预旋成形后精旋成形分两步成形，并同时要对毛坯　

第２期　

２０１３年２月　机械设计与制造　

Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　２２３　

２Ｋ—Ｖ型摆线针轮减速机的优化设计　

韩林山，柯超，齐彩娟，黎浩　

（华北水利水电学院机械学院，河南郑州４５００１　１）　

摘要：讨论了２Ｋ—Ｖ型摆线针轮减速机的结构和传动特点，以行星齿轮模数ｍ、行星轮齿宽度ｂ、短幅系数Ｋ１、针齿分　布圆直径Ｄｚ、摆线轮宽度Ｂ和针齿直径ｄｚ为设计变量，以２Ｋ—Ｖ型摆线针轮减速机传递单位功率下质量最小为目标函　

数，建立了６个设计变量、一个目标函数和１２个约束条件的２Ｋ－ｖ型摆线针轮减速机优化设计数学模型。然后运用复合　形法对目标函数进行了优化求解，并对求解结果进行了分析，设计结果对２Ｋ—Ｖ型摆线针轮减速机的设计制造具有一定　的实用价值。　关键词：２Ｋ—Ｖ型减速机；优化设计；复合形法　

中图分类号：ＴＨ１６；ＴＶ３９１．７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—３９９７（２０１３）０２—０２２３—０３　

Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　２Ｋ－Ｖ－ｔｙｐｅ　Ｃｙｃｌｏｉｄ　Ｃａｍ　Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｓｐｅｅｄ　Ｒｅｄｕｃｅｒ　

ＨＡＮ　Ｌｉｎ—ｓｈａｎ，ＫＥ　Ｃｈａｏ，ＱＩＮＧ　Ｃａｉ－ｊｕａｎ，ＬＩ　Ｈａｏ　（Ｎｏａｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　ａｎｄ　Ｈｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ，Ｈｅ’ｎａｎ　Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５００１　１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　２Ｋ—Ｖ—ｔｙｐｅ　ｒｅｄｕｃｅｒ　ｗａｓ　ｄ　ｃ　Ｅ岱ｓｅ　ａｎｄ　ｐｕｔ　ｔｈｅ　ｍｏｄｕｌｅ　ｏｆ　

ｐｌａｎｅｔａｒｙ　ｇｅａｒ，ｔｈｅ　ｗｉｄｔｈ　ｏｆｐｌａｎｅｔａｒｙ　ｇｅａｒ，ｔｈｅ　ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｏｆ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆｔｈｅ　ｐｉｎ　ｔｏｏｔｈ，ｔｈｅ　ｗｉｄｔｈ　ｏｆ　ｃｙｃｌｏｉｄ　ｇｅａｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｏｆ　ｎｅｅｄｌｅ　ｔｏｏｔｈ　０５　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｖａｒｉａｂｌｅｓ，ａｎｄ　ｐｕｔ　ｔｈｅ　ｍｉｎｉｍｕｍ　ｑｕａｌｉ￣ａｓ　ｔｈｅ　ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ａｎｄ　ａｌｓｏ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｗｉｔｈ　ｓｉｘ　ｄｅｓｉｇｎ　ｖａｒｉａｂｌｅｓ，ａ　ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｗｅｌｖｅ　ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　Ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　Ｗａｓ　ｓｏｌｖｅｄ　ｗｉｔｈ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ　ｆｏｒｍ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　Ｗａｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｒｅｓｕｌｔ　ｈａｓ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ