一種在汽車總裝輸送線中使用的摩擦輪驅動器的設計與使用

沈俊雄

摘 要：摩擦輪驅動是汽車制造總裝輸送線常用的驅動方式之一，實際使用中會遇到很多結構性缺陷的問題。介紹的是一種汽車裝配輸送線上用的彎段摩擦驅動裝置，其結構主要由驅動馬達、摩擦輪裝置、摩擦輪支架及轉軸、壓緊輪裝置、壓緊輪支架及轉軸、摩擦輪和壓緊輪之間的聯系桿及緩沖裝置、檢測裝置等組成。該設計簡單、制造容易、使用方便的柔性摩擦輪驅動能真正達到小裝備解決大難題的效果，希望能為汽車制造總裝輸送有此期待的同行提供有益幫助及參考。

關鍵詞：汽車制造；總裝輸送；摩擦輪驅動；設計；使用

中圖分類號：U468.23 文獻標識碼：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.06.013

0 引言

在汽車制造總裝生產工藝中，車體輸送線常使用懸掛鏈驅動和摩擦輪驅動兩種方式。其中摩擦輪驅動由于具有靜音、無需潤滑、更換簡單、故障影響面小等優點，近年來在汽車制造總裝生產工藝中得到大力推廣。然而，由于限于各設備制造廠家技術不一，行業內使用的摩擦驅動還存在信譽度低、維護工時高、維護難度大等問題。本文將對該問題進行探討及改善方案的設計與使用進行分享。

1 原有摩擦輪結構特點及缺陷

原有彎道摩擦輪壓緊輪支架由外徑φ42圓管折彎件組成。圓管折彎件之間的聯接靠螺栓擰緊剛性聯接（如圖1，A）， 圓管折彎件安裝底座是焊接而成的剛性結構（如圖1，B）。該結構存在的問題：（1）聯接螺栓容易斷裂（如圖2），每周需進行更換；（2）焊接部位容易裂焊；（3）摩擦輪容易磨損。

2 原有摩擦輪結構運動特性

總裝輸送線是由摩擦輪驅動提供動能，驅動力為摩擦輪及壓緊輪的摩擦力F=μN，其中N為摩擦輪對臺車滑桿的正壓力，驅動輪的正壓力由彈簧提供，而壓緊輪支架完全是剛性聯接，這個正壓力完成由支架變形來提供。從圖3可知，壓緊輪從臺車進入前到進入后發生了一個向外傾斜的動作。在長期的塑性變形作用下，聯接螺栓松動或斷裂，焊接點裂焊，需每周進行點檢來減少故障發生率。

3 原有摩擦輪壓緊輪支架受力情況

從圖4可知，結合有限元分析，壓緊輪支架受到最大250 MPa的交變應力。該應力雖然低于壓緊輪支架圓管材料Q345理論極限應力345 MPa。但從圖5分析得到，壓緊輪實際所受250 MPa應力下，壽命只達到萬次級別，并未達到持久極限，理論上壓緊輪桿達到萬次級別就可能斷裂，與使用兩周左右螺栓松動、斷裂或焊點裂焊的事實相符。

4 技術方案

為了對應本方案第三款所提出的輸送線摩擦輪驅動存在的三大問題，提出了如圖6所示方案。本方案主要有三部分組成，分別為：

（1）摩擦輪裝置：摩擦輪、摩擦輪支架（圖6，A）及其摩擦輪旋轉中心（圖6，D）；

（2）壓緊輪裝置：壓緊輪、壓緊輪支架（圖6，B）及其壓緊輪旋轉中心（圖6，E）；

（3）摩擦輪裝置和壓緊輪裝置聯系彈簧拉桿（圖6，C）。

5 方案創新性

5.1 整體柔性結構

根據臺車滑桿的不同運動位置，摩擦輪支架（圖7，A）及壓緊輪支架（圖7，B）隨著各自的旋轉中心（圖7，D和E）進行旋轉運動，避免了像原有機構剛性聯接那樣造成支架的疲勞斷裂。

5.2 摩擦輪、壓緊輪相關聯

摩擦輪、壓緊輪通過彈簧拉桿（圖7，C）聯系在一起，彈簧聯系桿末端是關節軸承（圖7，F），可進行柔性擺動。在彈簧力作用，摩擦輪及壓緊輪同時提供給臺車滑桿壓緊力，提供更可靠的驅動力，避免摩擦輪打滑，也避免摩擦輪由于過度張緊而磨損。

5.3 驅動結構受力更合理

從圖8可知道，改造后驅動結構整體內應力在140MPa左右徘徊，結構本身受力變化不大。從圖9可知，機構所受內應力持久極限以下，理論上結構可以達到持久壽命。

從圖10看出，摩擦輪驅動力與彈簧壓緊力成正相關關系，摩擦輪驅動力由彈簧拉桿提供，而非支架變形提供。

6 結論

此摩擦輪驅動結構在我們近幾年的使用中，得到不斷完善取得良好的效果。同時，可根據摩擦使用的直道、彎道、直彎道等實際位置進行擺臂的調整，達到最佳效果。

參考文獻：

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