變速箱差速器&中間軸軸承墊片測選技術(shù)及設(shè)備研究

徐永路　梅杰　韋淇山　楊青　盧從堅

摘要：隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，用于“減速增扭變向”的變速箱的重要性越來越受到業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注，其中差速器/中間軸軸承預(yù)緊力對變速箱的運(yùn)行性能有很大的影響：預(yù)緊力過小會導(dǎo)致軸承無法定心、定軸運(yùn)動，變速箱異響;預(yù)緊力過大會導(dǎo)致軸承錐型滾子間間隙過小，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)卡滯，潤滑油膜無法形成，進(jìn)而導(dǎo)致軸承過熱燒蝕，影響變速箱壽命。本文在參考業(yè)內(nèi)人士研究的基礎(chǔ)上，通過選配墊片厚度改變軸承預(yù)緊力保證變速箱運(yùn)行性能，并對比手工選配、某司現(xiàn)有選配方案，提出了改進(jìn)設(shè)備測量方式，改進(jìn)后設(shè)備測量準(zhǔn)確性得到較大提升。

關(guān)鍵詞：變速箱;差速器&中間軸;預(yù)緊力;預(yù)緊量;選配墊片

1 ?概述

1.1 研究背景

隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，用于“減速增扭變向”的變速箱的重要性越來越受到業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注，其中差速器/中間軸軸承預(yù)緊力對變速箱的運(yùn)行性能有很大的影響，浙江大學(xué)曾學(xué)花碩士論述了改變墊片厚度調(diào)整預(yù)緊力的合理性。某司在手動選墊的基礎(chǔ)上，引入設(shè)備自動選配調(diào)整墊片，采用動態(tài)測量方式模擬變速箱運(yùn)行狀態(tài)，保證了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性。

1.2 研究范圍及主要內(nèi)容

研究范圍：差速器/中間軸調(diào)整墊片選裝。

研究內(nèi)容：a）優(yōu)化測量設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高測量準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性;

b）優(yōu)化測量設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高設(shè)備開動率。

2 ?差速器/中間軸總成裝配預(yù)緊力說明

差速器/中間軸總成裝配預(yù)緊力過大會導(dǎo)致總成過熱;預(yù)緊力過小會導(dǎo)致軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過程中振動，導(dǎo)致變速箱異響。所以，為了保證軸承支撐剛性，減小運(yùn)行過程中的振動與噪聲，應(yīng)采取措施保證軸承滾動體與內(nèi)、外圈有一定的預(yù)緊變形，保證內(nèi)、外圈處于壓緊狀態(tài)。目前各大變速箱裝配廠家均采用調(diào)整墊片的方式保證裝配預(yù)緊力。

3 ?調(diào)整墊片測選技術(shù)

3.1 手動選配方式

傳統(tǒng)的調(diào)整墊片選取方式：通過三坐標(biāo)測量差速器/中間軸中殼體安裝位至殼體合殼面高度M1/M2、差速器總成高度A1、中間軸總成高度A2，差速器中間軸前殼體安裝位至殼體合殼面高度M3/M4，然后根據(jù)產(chǎn)品性能選定的差速器/中間軸預(yù)緊量GAP1/GAP2，通過公式（1）（2）計算所需墊片等級：

差速器總成調(diào)整墊片尺寸

L1=M1+M3-A1+GAP1 ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

中間軸總成調(diào)整墊片尺寸

L2=M2+M4-A2+GAP2 ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

3.2 自動化選墊方式

隨著自動化程度的深入，傳統(tǒng)的手工選墊方式存在很多缺點：①費時;②費力;③測量方式未擬合變速箱運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài);④無法滿足產(chǎn)線產(chǎn)能要求，由于以上傳統(tǒng)手動方式選墊的弊端，不可避免的會影響產(chǎn)能輸出及變速箱質(zhì)量。所以在此基礎(chǔ)上，我們引進(jìn)自動化測量理念，并擬合變速箱正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況，保證選墊結(jié)果的準(zhǔn)確性，進(jìn)而保證變速箱質(zhì)量。

自動化選墊方案介紹：

在保證產(chǎn)線輸出及產(chǎn)品質(zhì)量的情況下，采用在線自動式設(shè)備對變速箱相關(guān)尺寸進(jìn)行測量，測量原理如下：

①在線式全自動測量設(shè)備檢測變速箱半總成中前殼合殼面至差速器/中間軸（帶軸承外圈）高度X1/X2;

②在線式全自動測量設(shè)備檢測變速箱前殼體合殼面至差速器/中間軸軸承座深度Y1/Y2;

③通過計算得出選墊結(jié)果尺寸：

差速器選墊尺寸L1’：

L1’=Y1-X1-GAP1;

中間軸選墊尺寸L2’：

L2’=Y2-X2-GAP2;

其中：GAP1/GAP2分別為差速器/中間軸軸承預(yù)緊量——預(yù)緊量根據(jù)產(chǎn)品要求制定。

為保證中殼體差速器/中間軸高度及前殼體差速器/中間軸軸承座深度測量準(zhǔn)確性，采取如下措施：

①中殼體差速器/中間軸高度測量準(zhǔn)確性。

1）工件進(jìn)入測量站，設(shè)備抱起與上方仿形板（仿形板上分布有3個筆式傳感器用于測量合殼面）貼合;

2）加載機(jī)構(gòu)對差速器/中間軸軸承外圈施加預(yù)緊力（擬合變速箱工作狀態(tài)，預(yù)緊力大小根據(jù)產(chǎn)品性能輸入Promess壓機(jī)），同時保證軸承壓緊機(jī)構(gòu)與軸承外圈貼合（差速器/中間軸軸承外圈壓緊機(jī)構(gòu)上各有3個筆式傳感器用于測量軸承外圈）伺服驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過套筒擰緊螺母帶動從動帶輪總成中間軸總成差速器總成運(yùn)動，模擬變速箱工作狀態(tài);

3）伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，測量系統(tǒng)再延時2s后，通過筆式傳感器記錄1080組數(shù)據(jù)，濾掉前面100組數(shù)據(jù)后，通過樣本量平均值擬合平面之間的距離，并最終輸出中殼體差速器/中間軸高度XA/X2。

注：以上測量方式在擬合變速箱運(yùn)行狀態(tài)的情況下，通過采集穩(wěn)定數(shù)據(jù)，保證了測量的準(zhǔn)確性。

②前殼體差速器/中間軸軸承座深度測量準(zhǔn)確性。

1）工件進(jìn)入測量站，設(shè)備測量單元下降至限位立柱與前殼體端面貼合（分布有3個筆式傳感器）;

2）加載機(jī)構(gòu)帶動測量單元下降，保證測量單元與軸承座貼合;

3）測量系統(tǒng)延時1s后，通過筆式傳感器記錄100組測量數(shù)據(jù)，通過樣本量平均值擬合端面與差速器/中間軸平面之間的距離，并最終輸出前殼差速器/中間軸軸承座深度Y1/Y2。

4 ?總結(jié)

隨著汽車行業(yè)自動化程度越來越高，設(shè)備自動化成為行業(yè)發(fā)展的主流。本文在分析傳統(tǒng)變速箱差速器&中間軸墊片測選技術(shù)產(chǎn)能低、質(zhì)量風(fēng)險高的基礎(chǔ)上提出自動測選技術(shù)，提高了產(chǎn)線變速箱的建造產(chǎn)能。并在此基礎(chǔ)上采用動態(tài)測量的方式模擬變速箱運(yùn)行狀態(tài)，保證了設(shè)備測量準(zhǔn)確性，整體上滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求，并在某司正常投入生產(chǎn)使用。

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