商用車后驅(qū)動(dòng)橋主減速器主錐軸承預(yù)緊研究

摘 要：本文以商用車后橋的主減速器為研究對(duì)象，分析了裝配質(zhì)量對(duì)后橋噪聲和振動(dòng)的影響。通過(guò)調(diào)整墊圈并比較不同裝配狀態(tài)下的軸承預(yù)緊力，獲得不同的齒輪力矩和游隙。在相同的測(cè)試條件下，技術(shù)人員選擇合適的調(diào)節(jié)密封件，可以使主減速器軸承科學(xué)地進(jìn)行預(yù)加載，使得后橋總成的噪聲和振動(dòng)水平達(dá)到最佳值，并提高相同后橋類型的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：商用車;后驅(qū)動(dòng)橋;主減速器;主錐軸承

0 引言

隨著人們對(duì)汽車舒適性要求的不斷提高，汽車的后驅(qū)動(dòng)橋主減速器主錐軸承預(yù)緊研究，已成為國(guó)際汽車工業(yè)中主要汽車制造商和零件制造商關(guān)注的問(wèn)題之一。后驅(qū)動(dòng)橋是車輛變速器中的最后一個(gè)變速器，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的振動(dòng)和噪音對(duì)車輛的整體質(zhì)量有重大影響。產(chǎn)生噪音的原因是后軸表面的振動(dòng)，影響因素通常包括主齒輪的參數(shù)和結(jié)構(gòu)、齒輪的精度、主齒輪的組裝以及驅(qū)動(dòng)橋的工作條件。其中，主減速組件的組裝質(zhì)量是非常重要的因素。本文從減速器主軸承上的預(yù)緊力開(kāi)始，分析了對(duì)后橋噪音和振動(dòng)的影響。

1 后驅(qū)動(dòng)橋主減速器

主減速器的小齒輪支撐類型包括動(dòng)臂類型和驅(qū)動(dòng)器類型兩種。在本文中，對(duì)動(dòng)臂類型進(jìn)行了研究，主減速器的主齒輪為支撐齒輪，背對(duì)背組裝的兩個(gè)圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu)。

軸承預(yù)緊力在預(yù)緊力之后，軸承可以提供足夠的支撐剛度。支撐剛度是確保主齒輪副正確嚙合，平衡運(yùn)行，低噪音和耐磨性的重要因素之一。因此，必須提供圓錐滾子軸承，并使用適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力來(lái)增加支撐剛度。主減速器的小齒輪軸承和大軸承的預(yù)緊力由小齒輪軸承的調(diào)節(jié)密封件和墊片設(shè)定。大型齒輪軸承（通常稱為差速器軸承）取決于軸承座和軸承之間的差速，可通過(guò)調(diào)整軸承墊圈和差速器墊片進(jìn)行調(diào)試。

錐齒輪副的嚙合設(shè)置，設(shè)定軸承預(yù)緊力之后，需要錐齒輪副的嚙合設(shè)置，以確保齒面的接觸面正確，并且齒側(cè)游隙符合規(guī)定。正齒輪和負(fù)齒輪的嚙合標(biāo)記應(yīng)朝小端偏置，并且接觸區(qū)域的長(zhǎng)度應(yīng)大于齒長(zhǎng)的40%和齒高的50%。使用墊圈調(diào)節(jié)小齒輪軸承外圈與軸承座之間的齒輪對(duì)壓痕，以進(jìn)行科學(xué)調(diào)節(jié)。在車輛運(yùn)行期間，過(guò)度的預(yù)緊力，很容易導(dǎo)致齒輪副產(chǎn)生高溫并損壞軸承;相反，預(yù)緊力太低，這降低了齒輪副的嚙合精度，并產(chǎn)生較大的噪音，從而縮短了齒輪副的壽命。

2 后驅(qū)動(dòng)橋主減速器主錐軸承材料

主減速器錐齒輪的工作環(huán)境較為嚴(yán)苛，與傳動(dòng)系統(tǒng)中的其他零部件結(jié)構(gòu)相比，其具有外部承壓負(fù)載大，暴露時(shí)間長(zhǎng)，力學(xué)性能變化大和沖擊多的特點(diǎn)。因此，傳動(dòng)架構(gòu)下的主錐軸承齒輪是材料選項(xiàng)中較為薄弱的環(huán)節(jié)。基于此，主減速器主錐齒輪的材料必須滿足較為苛刻的環(huán)境沖擊。應(yīng)在長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)力作用下，具有高彎曲疲勞強(qiáng)度以及表面接觸力的疲勞強(qiáng)度，并且較高的材料表面硬度可以確保長(zhǎng)期作用下的較高的耐磨性。同時(shí)，齒輪芯必須具有足夠的韌性，以適應(yīng)沖擊載荷的長(zhǎng)期作用，防止主錐軸承材料根部在沖擊載荷下斷裂?；阱懺煨阅?、切削性能以及熱處理性能的各項(xiàng)綜合性能，合金材料的選擇是盡量避免使用鎳和鉻，并選擇含有錳、釩和其他元素的合金鋼。汽車減速齒輪中使用的錐齒輪和錐齒輪目前通常由滲碳合金鋼制成。滲碳合金鋼的優(yōu)點(diǎn)是可以獲得表面碳含量高的硬化層（碳質(zhì)量比通常為0.8%至1.2%），具有較高的耐磨性和抗壓強(qiáng)度，并且芯部柔軟、韌性好。因此，這些材料具有優(yōu)異的彎曲強(qiáng)度，表面接觸強(qiáng)度和抗沖擊性。由于鋼本身的碳含量較低，因此鍛造和切割性能更好。主要缺點(diǎn)是熱處理成本高，表面硬化層下面的基材較軟。

3 商用車后驅(qū)動(dòng)橋主減速器主錐軸承效率

在現(xiàn)代汽車的發(fā)展中，除扭矩傳遞能力，機(jī)械效率和重量指標(biāo)等主要減速器的要求外，其噪聲性能已成為關(guān)鍵指標(biāo)。與常規(guī)機(jī)加工工藝相比，磨削工藝可以實(shí)現(xiàn)非常高的精度和良好的重復(fù)性，汽車的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)充，為了擴(kuò)大車輛對(duì)某些中型車輛的這些不同使用條件的適應(yīng)范圍，有時(shí)將主減速器轉(zhuǎn)換為兩速發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)不僅可以實(shí)現(xiàn)大的主減速比，而且還可以實(shí)現(xiàn)所謂的多速高速關(guān)閉汽車，在不同的使用條件下，提高汽車的綜合性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。

當(dāng)變速器處于最高檔位時(shí)可確定最終減速比，最終減速比直接影響車輛的結(jié)構(gòu)類型、外形尺寸、質(zhì)量尺寸以及性能和燃油消耗。技術(shù)人員進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)通過(guò)計(jì)算車輛性能以及車輛總體設(shè)計(jì)中的總動(dòng)力傳動(dòng)比來(lái)確定，并結(jié)合汽車動(dòng)力學(xué)的相關(guān)理論，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)并優(yōu)化調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)來(lái)選擇，進(jìn)而獲得最佳性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于具有大功率儲(chǔ)備的汽車和長(zhǎng)途客車，特別是賽車，應(yīng)根據(jù)最大發(fā)動(dòng)機(jī)功率及其速度選擇值，以確保這些汽車具有的最大車速。為了使錐齒輪安全可靠地工作，它必須具有足夠的強(qiáng)度和耐用性。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)其承受的載荷大小檢查強(qiáng)度。齒輪損壞有多種形式，通常，正常齒輪是有缺陷的，齒表面會(huì)出現(xiàn)凹痕和剝落，齒表面會(huì)被膠粘，并且齒表面會(huì)磨損。除了齒輪箱的壽命和設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性之間的直接關(guān)系外，這通常是在實(shí)際生產(chǎn)中由材料，加工精度，熱處理，安裝故障排除和使用條件不當(dāng)引起的，設(shè)計(jì)人員進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)只能減少或避免上述損壞。強(qiáng)度計(jì)算是檢查結(jié)構(gòu)可靠性的方法之一，目前，強(qiáng)度計(jì)算主要是一種近似方法。在汽車行業(yè)中確定齒輪強(qiáng)度的主要依據(jù)是試驗(yàn)臺(tái)和道路測(cè)試以及對(duì)實(shí)際使用的齒輪的評(píng)估。該計(jì)算可用作設(shè)計(jì)參考。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，測(cè)試設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展，有限壽命計(jì)算方法的條件和有限元已經(jīng)創(chuàng)建，從而使計(jì)算更符合實(shí)際用途。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上，本文探究了商用車后驅(qū)動(dòng)橋主減速器主錐軸承預(yù)緊安裝，設(shè)置和檢測(cè)方法。結(jié)合車輛的道路載荷譜，優(yōu)化并計(jì)算了軸承的軸向預(yù)緊力，從而提高了組件的使用壽命。軸承預(yù)緊力與軸向夾緊力，螺母的軸向夾緊力和扭矩之間的關(guān)系，為確定主錐度組件中的螺母扭矩并檢查圓錐滾子軸承旋轉(zhuǎn)的摩擦阻力提供基礎(chǔ)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了扭矩與軸向載荷之間的線性關(guān)系的幾個(gè)相關(guān)因素對(duì)摩擦阻力轉(zhuǎn)矩的影響，對(duì)軸承預(yù)緊力在線檢測(cè)方法提出了更高的要求。

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作者簡(jiǎn)介：楊璇（1989-），男，江西人，本科，助理工程師，研究方向：前、后驅(qū)動(dòng)橋的機(jī)加工及裝配工藝。