自動變速箱用摩擦片型面尺寸檢測裝置設計

胡巧青 付昕

【摘 要】我公司自動變速箱制動器用摩擦片，屬于薄片制品，厚度小，易變性，且鋼片上粘接的摩擦材料表面存在凹凸，難以使用常規機械測量工具對成品摩擦片的型面尺寸進行測量，為此設計了用于判定成品摩擦片下線檢驗的專用檢測裝置，該裝置結構簡單，使用方便，成本較低，占地面積小，便于投制，且可對摩擦片分類存放。

【關鍵詞】自動變速箱；摩擦片；型面尺寸

一、引言

摩擦片作為自動變速箱制動器主要元件，通過摩擦吸收動能和制動，使車輛能夠安全可靠地工作。摩擦片由芯板和摩擦材料組成，其成品厚度、平面度，直接影響摩擦片組的裝配間隙、制動器的裝配質量，是影響變速箱換擋性能的的重要因素。若摩擦片厚度過大、翹曲變形，會使摩擦片裝配間隙過小，制動器在脫離時不完全，加劇摩擦材料磨損，造成發熱量過大，產生粘著損傷或摩擦片燒傷破壞；若摩擦片厚度過小，會使摩擦片裝配間隙過過大，致使制動器工作時，反應速度慢，換擋時間長。所以摩擦片的成品質量檢驗尤為重要。我公司自動變速箱開發過程中，需要試制一批摩擦片，摩擦片的厚度在2mm左右，如圖1所示，屬于薄片制品，厚度小，易變性，且在鋼片上粘接的碳纖維摩擦材料表面存在凹凸，有一定的可壓縮性，難以使用常規機械測量工具對成品摩擦片的型面尺寸進行測量。為此設計了用于判定摩擦片基體和成品摩擦片型面尺寸檢驗的專用檢測裝置，該裝置結構簡單，使用方便，成本較低，占地面積小，便于投制，且可對摩擦片分類存放。

圖1

二、摩擦片型面尺寸要求

摩擦片由芯板和摩擦材料組成，其型面尺寸主要有摩擦片厚度和整體平面度兩方面。

摩擦片的最終厚度關系到摩擦材料的有效厚度、摩擦性能、使用壽命，同時又影響到摩擦片組的裝配間隙、制動器的裝配質量，因此，摩擦片厚度需要在一個合適的范圍內，既不能過大，也不能過小，摩擦片的厚度及均勻性也就成為摩擦片首先需要檢測的項目。

摩擦片使用工作面和芯板內圈齒的平面度是摩擦片的第二個檢測項目。若是摩擦片使用工作面或芯板內圈齒的平面度不合格，可能會導致摩擦片與對偶片的接觸摩擦壓力不均，局部過熱、過量摩擦，使摩擦材料撕裂、脫落，也可能會使摩擦片的芯板直接與對偶片接觸，導致摩擦表面接觸狀態不平穩，扭矩傳遞出現異常，導致制動器工作出現異常。同時，制動器摩擦片在工作過程，需要承受的高溫、較大的載動沖擊力和剪切應力，會加劇摩擦片翹曲變形，甚至導致摩擦片芯板斷裂，制動器失效。因此，摩擦材料粘接前和粘接后，均需要檢測摩擦片的整體平面度。

三、設計原理及結構

該下線檢驗裝置采用限形限位原理，對摩擦片的型面尺寸進行檢驗，避開結構復雜，成本較高的電子或微機設備，用于自動變速箱制動裝置中摩擦片試制過程中的型面尺寸檢驗，檢測裝置的結構簡易圖及作用如下：

圖2（1為底座，2為上限尺寸限位塊，3為下限尺寸限位塊，α為底座A的斜面角）

參見圖2，該檢測裝置包括：①設置有斜面的底座1，底座1為楔形，斜面角度為α，在人為初始力及摩擦片自重下滑力的作用下，可使待檢摩擦片順利在底座斜面上滑行，實現快速綜合檢測；②呈凹形結構的上限尺寸限位塊2、下限尺寸限位塊3；上限尺寸限位塊2、下限尺寸限位塊3分別倒置在斜面的頂端和底端，與斜面垂直設置，斜面上設置有若干組螺栓孔，上限尺寸限位塊2、下限尺寸限位塊3分別通過螺栓固定在斜面的螺栓孔上。

兩限位塊用便于拆卸的螺栓垂直固定于底座斜面上，可根據所需檢驗的摩擦片隨時調換限位塊，即可保證檢測裝置的通用性，又可達到換產方便，省時省力的目的。上限尺寸限位塊2限定摩擦片的上限尺寸，若摩擦片的厚度超過上限尺寸，摩擦片將不能貫穿通過上限尺寸限位塊與底座間的間隙，摩擦片尺寸不合格，記為1類產品；反之，摩擦片順利貫穿通過，說明摩擦片的厚度低于上限尺寸，記為2類產品；下限尺寸限位塊3限定摩擦片的下限尺寸，若摩擦片可以順利通過上限尺寸限位塊（2類），卻不能貫穿通過下限尺寸限位塊，說明摩擦片的厚度介于下限尺寸和上限尺寸之間，摩擦片尺寸合格，記為3類產品；反之，若摩擦片可以順利通過上限尺寸限位塊（2類），同時也可以順利貫穿通過下限尺寸限位塊，說明摩擦片的厚度低于下限尺寸，摩擦片尺寸不合格，記為4類產品。

在底座1斜面上加工多組螺栓孔，以便于不同尺寸限位塊的更換，可適用于多種摩擦片的檢驗。在檢測裝置兩側設置接料盒，根據檢測情況，將合格品與不合格品區分放置，提高工作效率。

四、其他技術要求

設計制作時需根據不同摩擦片產品的尺寸，選摩擦片圓周直徑最大值為依據，在底座A上確定螺栓孔的加工尺寸，確保最大摩擦片在圓周直徑方向可以通過上下限尺寸限位塊；同時，在檢測的滑行過程中摩擦片與底座斜面、限位塊間存在滑動摩擦，會存在卡滯，影響摩擦片貫穿通過限位間隙的順利性，因此必須保證底座斜面的光潔度和平面度。

五、應用及結論

因該檢測裝置結構簡單，使用方便，成本較低，占地面積小，便于投制，在我公司自動變速箱制動器摩擦片試制過程中，發揮了較大作用。員工在檢測摩擦片時，省時省力，快捷圓滿的完成了摩擦片的試制工作。

【參考文獻】

[1] 林巨廣，張世宏.自動變速箱多摩擦片測量機的設計[J]. 機床與液壓， 2013，41（22）：116-118.

[2]王玉.摩擦片輪齒沖擊損傷的定量評估方法研究[D].重慶，重慶大學，2017.