客户背景:客户公司来自于欧洲百年摩托车制造企业,品牌主张年轻化的摩托车的产品设计。在近几年发展中,客户推出的新品对摩托车行业的设计风格产生了很大的影响。
案例说明:摩托车齿轮箱分输入和输出轴,箱体常用材料是铝合金。专业摩托车玩家追求高速大功率,而传统的铝合金箱体无法满足高速高扭矩性能要求。需要改用合金钢做箱体,但合金钢的热膨胀系数高于轴承的膨胀系数,常温安装的轴承,当箱体温度升的情况下,轴承外圈与箱体的座孔之间的配合会松动,高速旋转会引起轴承外圈蠕变,保持架断裂变形早期失效。国内外摩托车制造业的解决办法都在轴承外圆加顶销,箱体座孔开销槽。为了弥补销槽应力集中引起的箱体开裂,只能把箱体加大壁厚,那么必然造成齿轮箱总重量增加。这样与轻量化相违背。
KIS提供的方案:与客户共同开发防外圈蠕变轴承,省去顶销与座孔销槽,减轻箱体重量。
通过与客户深入沟通并结合客户工况,做出以下改进:
1、对箱体材质热膨胀系数精准检测,在各种温度下多次试验,采集试验数据;
2、选用不同的配合,不同的轴承游隙反复验证;模拟轴承应用工况,采用solidworks三维实体建模结合simulation模拟有限元分析确定轴承及箱体整体最佳应力分布,优化结构设计;
3、通过以上采集的数据,推导出的齿轮箱热膨胀变量曲线;
4、最终解决方案是在轴承外圈上设计一个膨胀补偿环。补偿环采用抗高速磨损耐油性的工程塑料,热膨胀系数高出合金钢箱体10倍以上。轴承外圆开槽,工程材料注塑成型在轴承外圆槽内。
KIS方案效果:研发出来的带膨胀补偿环轴承,应用在高速大功率摩托车箱体里,经过了常规路试、颠簸路试、高温高速、极速急刹等各种试验。对整个箱体重量减轻了10公斤,整车噪音降低了5分贝,提高了箱体加工和齿轮箱安装效率。
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