乘用車驅(qū)動(dòng)橋總成裝調(diào)優(yōu)化方法

乘用車驅(qū)動(dòng)橋裝配關(guān)鍵參數(shù)，與 ， 、 和 四處調(diào)整墊片（見圖1）相關(guān)，其中： 為內(nèi)軸承調(diào)整墊片， 為外軸承調(diào)整墊片， 為左軸承調(diào)整墊片， 為右軸承調(diào)整墊片。而涉及的調(diào)整墊片均為變量且相互影響，因此動(dòng)態(tài)調(diào)整關(guān)系非常復(fù)雜，調(diào)整墊片理論計(jì)算公式中均含有修正系數(shù)且無參考數(shù)值，按零值處理后初選的調(diào)整墊片不正確。這就使嚙合印記的裝調(diào)難度大大增加，裝調(diào)過程中沒有各個(gè)參數(shù)之間的動(dòng)態(tài)調(diào)整規(guī)律，整機(jī)裝調(diào)少則十幾遍多則二十幾遍，勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低且極易造成零件損傷，輕則更換零件重則整機(jī)報(bào)廢，因此摸索分析出調(diào)整墊片與關(guān)鍵參數(shù)之間的定量規(guī)律迫在眉睫。

定性 + 定量調(diào)整

突破關(guān)鍵性核心技術(shù)、總結(jié)出定性 + 定量的調(diào)整規(guī)律。目前市場(chǎng)上乘用車驅(qū)動(dòng)橋裝調(diào)，普遍采用從齒嚙合印記偏大端時(shí)向主齒中心線方向靠近從齒，從齒嚙合印記偏小端時(shí)向主齒中心線反方向移出從齒；從齒嚙合印記偏向齒頂時(shí)向從齒中心線方向靠近主齒，從齒嚙合印記偏齒根時(shí)向從齒中心線反方向移出主齒的方法，反復(fù)研磨主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)齒輪的嚙合印記最終獲得最佳嚙合印記。此種方式工藝繁瑣，操作復(fù)雜，勞動(dòng)強(qiáng)度高。

有鑒于此，本文提出一種優(yōu)化乘用車驅(qū)動(dòng)橋主從動(dòng)錐齒輪結(jié)構(gòu)及嚙合印記裝調(diào)方法，以解決現(xiàn)有乘用車驅(qū)動(dòng)橋裝調(diào)工藝繁瑣、操作復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度高的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案。乘用車主從動(dòng)錐齒輪結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括相互嚙合的主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)齒輪，主動(dòng)錐齒輪通過主動(dòng)錐齒輪內(nèi)軸承和主動(dòng)錐齒輪外軸承固定在驅(qū)動(dòng)橋前殼前端內(nèi)，驅(qū)動(dòng)橋前殼上設(shè)置有第一階梯面、第二階梯面和第三階梯面，主動(dòng)錐齒輪上設(shè)置有中間階梯面，主動(dòng)錐齒輪內(nèi)軸承的外圈端面與第三階梯面之間安裝內(nèi)軸承調(diào)整墊片，主動(dòng)錐齒輪外軸承的內(nèi)圈端面與中間階梯面之間安裝外軸承調(diào)整墊片，從動(dòng)齒輪與差速器殼相連，差速器殼上壓裝有差速器右軸承和差速器左軸承，第一階梯面與差速器左軸承之間安裝有左軸承調(diào)整墊片，第二階梯面與差速器右軸承之間安裝有右軸承調(diào)整墊片。

同時(shí)，主動(dòng)錐齒輪上安裝有凸緣總成。裝調(diào)過程中還涉及乘用車驅(qū)動(dòng)橋主動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊調(diào)整方法，把選定厚度的內(nèi)軸承調(diào)整墊片和主動(dòng)錐齒輪內(nèi)軸承的外圈壓入驅(qū)動(dòng)橋殼相應(yīng)的孔內(nèi)，并確保壓配到位，把主動(dòng)錐齒輪外軸承的外圈壓入驅(qū)動(dòng)橋殼相應(yīng)的孔內(nèi)，并確保壓配到位；把主動(dòng)錐齒輪內(nèi)軸承的內(nèi)圈及滾子總成壓到主動(dòng)錐齒輪的軸頸上，并確保壓配到位，然后將選定厚度的外軸承調(diào)整墊片套在主動(dòng)錐齒輪上；把主動(dòng)錐齒輪合件裝入驅(qū)動(dòng)橋殼內(nèi)，手動(dòng)固定主動(dòng)錐齒輪位置，再把主動(dòng)錐齒輪外軸承的內(nèi)圈及滾子總成壓到主動(dòng)錐齒輪的軸頸上，確保壓配到位；把凸緣總成壓到主動(dòng)錐齒輪的花鍵上，用夾具固定主動(dòng)錐齒輪，按扭矩要求擰緊凸緣螺母，并沖鉚凸緣螺母鎖邊至主動(dòng)錐齒輪相應(yīng)槽內(nèi)；在室溫條件下，以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)主動(dòng)錐齒輪，扭矩應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)，如果不滿足要求，則選擇適當(dāng)厚度的外軸承調(diào)整墊片來調(diào)整主動(dòng)錐齒輪軸承的預(yù)緊負(fù)荷。

驅(qū)動(dòng)橋計(jì)算尺寸如圖3所示。裝調(diào)過程中還涉及一種乘用車驅(qū)動(dòng)橋主從動(dòng)錐齒輪嚙合印記裝調(diào)方法，在從動(dòng)齒輪三等分的位置上測(cè)量齒側(cè)間隙3次，3次測(cè)量值在一定范圍內(nèi)，變動(dòng)量不大于規(guī)定數(shù)值；主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)齒輪的齒側(cè)間隙調(diào)整好以后，用涂色法檢驗(yàn)齒輪的嚙合印痕，在從動(dòng)齒輪三等分的位置上涂3處，每處正車面和反車面至少涂?jī)蓚€(gè)輪齒，指示劑厚度不大于規(guī)定值；測(cè)試要求主動(dòng)錐齒輪一定轉(zhuǎn)速，從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)矩一定，測(cè)試過程中從動(dòng)齒輪至少旋轉(zhuǎn)10圈，從動(dòng)齒輪齒面的接觸印痕應(yīng)符合設(shè)定要求。調(diào)整接觸印痕時(shí)若需要調(diào)整左軸承調(diào)整墊片和右軸承調(diào)整墊片的厚度，則需保證兩側(cè)加厚量和減薄量相等。

嚙合印記裝調(diào)方法是在通過四處調(diào)整墊片理論計(jì)算結(jié)合相應(yīng)修正系數(shù)值、初選的調(diào)整墊片后，再對(duì)起動(dòng)力矩、齒側(cè)間隙、嚙合印跡逐一進(jìn)行調(diào)試和測(cè)量，最后用涂色研磨法檢驗(yàn)確定主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)齒輪的嚙合印痕，標(biāo)準(zhǔn)理想印痕如圖4所示（裝調(diào)過程還需結(jié)合主從齒加工完成后的原始研磨印痕）。在裝調(diào)過程中三項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)之間相互影響，需通過反復(fù)調(diào)整墊片的厚度摸索出最佳位置關(guān)系。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)總結(jié)出一個(gè)定性加定量的裝調(diào)規(guī)律，即在改變四處調(diào)整墊片厚度時(shí)，主齒起動(dòng)力矩、從齒起動(dòng)力矩和齒側(cè)間隙的相應(yīng)變化值，從而有效避免了原有主、從齒預(yù)緊力和嚙合印記位置調(diào)整墊片反復(fù)選裝的繁瑣工藝，優(yōu)化裝調(diào)技藝及操作方法，突破高端驅(qū)動(dòng)橋嚙合印記裝調(diào)工藝難點(diǎn)，達(dá)到了在滿足使用性能的前提下提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低操作者勞動(dòng)強(qiáng)度的目的。

通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)總結(jié)出一個(gè)定性加定量的裝調(diào)規(guī)律，如圖5所示。在進(jìn)行初次主從齒嚙合印記研磨后，即可通過定量規(guī)律通過計(jì)算得出四處調(diào)整墊片的最優(yōu)值。與之前裝調(diào)方法相比大大提高了乘用車驅(qū)動(dòng)橋的裝調(diào)效率，降低操作人員反復(fù)裝調(diào)的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了主從動(dòng)錐齒輪反復(fù)裝調(diào)出現(xiàn)磕碰傷的風(fēng)險(xiǎn)，為后續(xù)同類驅(qū)動(dòng)橋開發(fā)摸索出了更快捷的裝調(diào)方法。

圖5嚙合印記調(diào)整方法規(guī)律

下面將結(jié)合實(shí)施例中的附圖，對(duì)技術(shù)方案清楚、完整地闡述。

參見圖2說明本實(shí)施方式。一種乘用車主從動(dòng)錐齒輪結(jié)構(gòu)，包括相互嚙合的主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)齒輪，主動(dòng)錐齒輪通過主動(dòng)錐齒輪內(nèi)軸承和主動(dòng)錐齒輪外軸承固定在驅(qū)動(dòng)橋前殼前端內(nèi)，驅(qū)動(dòng)橋前殼上設(shè)置有第一階梯面、第二階梯面和第三階梯面，主動(dòng)錐齒輪上設(shè)置有中間階梯面，主動(dòng)錐齒輪內(nèi)軸承的外圈端面與第三階梯面之間安裝內(nèi)軸承調(diào)整墊片，用來調(diào)節(jié)主動(dòng)錐齒輪在驅(qū)動(dòng)橋前殼內(nèi)的進(jìn)和出，主動(dòng)錐齒輪外軸承的內(nèi)圈端面與中間階梯面之間安裝外軸承調(diào)整墊片，主動(dòng)錐齒輪上安裝有凸緣總成，外軸承調(diào)整墊片與凸緣總成、凸緣螺母以及內(nèi)軸承調(diào)整墊片共同實(shí)現(xiàn)主動(dòng)錐齒輪的預(yù)緊力調(diào)節(jié)，從動(dòng)齒輪利用聯(lián)接螺栓與差速器殼剛性連接，差速器殼上壓裝有差速器右軸承，從動(dòng)齒輪上壓裝有差速器左軸承，最后合成差速器總成，第一階梯面與差速器左軸承之間安裝有左軸承調(diào)整墊片，所述第二階梯面與差速器右軸承之間安裝有右軸承調(diào)整墊片，驅(qū)動(dòng)橋前殼與后蓋相連。

1.主動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊調(diào)整

本實(shí)施案例為一種乘用車驅(qū)動(dòng)橋主動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊調(diào)整方法，包括以下步驟：

1）步驟1，把選定厚度的內(nèi)軸承調(diào)整墊片和主動(dòng)錐齒輪內(nèi)軸承的外圈壓入驅(qū)動(dòng)橋殼相應(yīng)的孔內(nèi)，并確保壓配到位，把主動(dòng)錐齒輪外軸承的外圈壓入驅(qū)動(dòng)橋殼相應(yīng)的孔內(nèi)，并確保壓配到位。

2）步驟2，把主動(dòng)錐齒輪內(nèi)軸承的內(nèi)圈及滾子總成壓到主動(dòng)錐齒輪的軸頸上，并確保壓配到位，然后將選定厚度的外軸承調(diào)整墊片套在主動(dòng)錐齒輪上。

3）步驟3，把主動(dòng)錐齒輪合件裝入驅(qū)動(dòng)橋殼內(nèi)，手動(dòng)固定主動(dòng)錐齒輪位置，再把主動(dòng)錐齒輪外軸承的內(nèi)圈及滾子總成壓到主動(dòng)錐齒輪的軸頸上，確保壓配到位。

4）步驟4，把凸緣總成壓到主動(dòng)錐齒輪的花鍵上，用夾具固定主動(dòng)錐齒輪，按扭矩要求擰緊凸緣螺母，并沖鉚凸緣螺母鎖邊至主動(dòng)錐齒輪相應(yīng)槽內(nèi)。

5）步驟5，在室溫條件下，以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)主動(dòng)錐齒輪，扭矩應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)，如果不滿足要求，則選擇適當(dāng)厚度的外軸承調(diào)整墊片來調(diào)整主動(dòng)錐齒輪軸承的預(yù)緊負(fù)荷。

檢測(cè)軸承預(yù)緊負(fù)荷應(yīng)在軸承經(jīng)過潤(rùn)滑并轉(zhuǎn)動(dòng)若干圈以后進(jìn)行，整個(gè)檢測(cè)過程中注意保證防塵罩與凸緣同軸。

乘用車驅(qū)動(dòng)橋主動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊調(diào)整方法實(shí)施例中，測(cè)量圖3中尺寸A、B、C、D、E、G和R，并計(jì)算內(nèi)軸承調(diào)整墊片的厚度 和外軸承調(diào)整墊片的厚度 （204號(hào)

內(nèi)軸承調(diào)整墊片厚度 的計(jì)算方式為

式中 A —差速器總成實(shí)際安裝后縱向中心到第三階

梯面的距離；

B —主動(dòng)錐齒輪的實(shí)際安裝距；

C 一主動(dòng)錐齒輪內(nèi)軸承的裝配高；

——工作溫度 時(shí)驅(qū)動(dòng)橋前殼的熱膨脹量；

—修正系數(shù)。

本實(shí)施例中 ，修正系數(shù) 通過CAE分析獲得。

所述外軸承調(diào)整墊片厚度S的計(jì)算方式為

式中 D ——主動(dòng)錐齒輪外軸承實(shí)際安裝位置內(nèi)端面安裝距，即主動(dòng)錐齒輪外軸承實(shí)際安裝位置

內(nèi)端面到第三階梯面之間的距離；

E 主動(dòng)錐齒輪外軸承的裝配高；

R 主動(dòng)錐齒輪內(nèi)軸承的內(nèi)圈高；

G 主動(dòng)錐齒輪錐齒上端面到中間階梯面的距離，為過渡測(cè)量值； —工作溫度100℃時(shí)驅(qū)動(dòng)橋前殼的熱膨脹量；

1 一修正系數(shù)。

本實(shí)施例中 ，修正系數(shù) 通過CAE分析獲得。

2.主動(dòng)差速器軸承預(yù)緊調(diào)整

本實(shí)施案例為一種乘用車驅(qū)動(dòng)橋主動(dòng)差速器軸承預(yù)緊調(diào)整方法，包括以下步驟：

1）步驟1，根據(jù)計(jì)算所得的左軸承調(diào)整墊片和右軸承調(diào)整墊片厚度采用臨近原則選擇調(diào)整墊片，并取規(guī)定墊片間隔厚度的整數(shù)倍。

2）步驟2，將差速器右軸承和差速器左軸承的軸承外圈，分別安裝在已經(jīng)裝配好的差速器右軸承和差速器左軸承的軸承內(nèi)圈上，分別安裝上已經(jīng)確定的右軸承調(diào)整墊片和左軸承調(diào)整墊片，再將差速器總成裝入驅(qū)動(dòng)橋殼體的相應(yīng)位置。

3）步驟3，將選擇的合適的左軸承調(diào)整墊片和右軸承調(diào)整墊片分別裝入驅(qū)動(dòng)橋殼內(nèi)，注意左右不要裝反。

4）步驟4，在室溫條件下，以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)主動(dòng)錐齒輪，轉(zhuǎn)矩應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)，如果不滿足要求，則選擇適當(dāng)厚度的調(diào)整墊片來調(diào)整差速器軸承的預(yù)緊負(fù)荷。

檢測(cè)軸承預(yù)緊負(fù)荷應(yīng)在軸承經(jīng)過潤(rùn)滑并轉(zhuǎn)動(dòng)若干圈以后進(jìn)行。

乘用車驅(qū)動(dòng)橋主動(dòng)差速器軸承預(yù)緊調(diào)整方法實(shí)施例中，測(cè)量圖3所示尺寸J、K、E、P、M和Q，并計(jì)算左軸承調(diào)整墊片的厚度 和右軸承調(diào)整墊片的厚度 左軸承調(diào)整墊片厚度S的計(jì)算公式為

式中 J ——差速器總成實(shí)際安裝橫向中心安裝距，即差速器總成實(shí)際安裝橫向中心到第一階梯

面的距離；

K 從動(dòng)齒輪實(shí)際安裝距；E 差速器左軸承的裝配高；P 左軸承調(diào)整墊片實(shí)測(cè)值； （24 裝調(diào)值； 修正系數(shù)。

裝調(diào)值 為產(chǎn)品試制階段反復(fù)裝調(diào)得出的，本實(shí)施例中所述裝調(diào)值 為 0 . 0 3 m m ，修正系數(shù) 通過CAE分析獲得。

右軸承調(diào)整墊片厚度 的計(jì)算公式為

式中M——差速器總成安裝距，即第一階梯面到第二

階梯面的距離；

Q （204 右軸承調(diào)整墊片實(shí)測(cè)值； 裝調(diào)值；（204號(hào) 修正系數(shù)。

裝調(diào)值 為產(chǎn)品試制階段反復(fù)裝調(diào)得出的，本實(shí)施例中所述裝調(diào)值 為 1 0 . 0 3 m m ，修正系數(shù) 通過CAE分析獲得。

3.主從動(dòng)錐齒輪嚙合印記裝調(diào)

本實(shí)施案例為一種乘用車驅(qū)動(dòng)橋主從動(dòng)錐齒輪嚙合印記裝調(diào)方法，包括以下步驟：

1）步驟1，在從動(dòng)齒輪三等分的位置上測(cè)量齒側(cè)間隙3次，3次測(cè)量值在一定范圍內(nèi)，變動(dòng)量不大于規(guī)定數(shù)值。

2）步驟2，主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)齒輪的齒側(cè)間隙調(diào)整好以后，用涂色法檢驗(yàn)齒輪的嚙合印痕，在從動(dòng)齒輪三等分的位置上涂3處，每處正車面和反車面至少涂?jī)蓚€(gè)輪齒，指示劑厚度不大于規(guī)定值。

3）步驟3，測(cè)試要求主動(dòng)錐齒輪一定轉(zhuǎn)速，從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)矩一定，測(cè)試過程中從動(dòng)齒輪至少旋轉(zhuǎn)3圈，從動(dòng)齒輪齒面的接觸印痕應(yīng)符合圖4所示的設(shè)定要求。如不符合則參照?qǐng)D5所示的方法進(jìn)行調(diào)整，直至符合要求為止。此時(shí)的檢驗(yàn)是不加潤(rùn)滑油的，為了避免磨損和卡住，檢驗(yàn)延續(xù)時(shí)間不應(yīng)超過一定時(shí)長(zhǎng)。

步驟3中調(diào)整接觸印痕時(shí)若需要調(diào)整左軸承調(diào)整墊片和右軸承調(diào)整墊片的厚度，則需保證兩側(cè)加厚量和減薄量相等，調(diào)整過程中軸承蓋聯(lián)接螺栓采用工藝螺栓，不涂膠，扭矩符合參考值。

裝配機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)制作乘用車差速器總成的裝配機(jī)構(gòu)，解決差速器從動(dòng)齒輪連接螺栓加載困難的問題。如圖6所示，乘用車差速器總成的裝配機(jī)構(gòu)，輕便易搬運(yùn)，操作簡(jiǎn)潔，定位準(zhǔn)確，具有足夠的強(qiáng)度，解決差速器從動(dòng)齒輪聯(lián)接螺栓加載困難問題的同時(shí)，還可保證一次裝夾即可完成整個(gè)差速器總成的成品裝配，效率高，穩(wěn)定性好，同時(shí)還保證產(chǎn)品一致性，既適用于試制小批量生產(chǎn)，又可應(yīng)用于批量生產(chǎn)。

撞捶式拆裝工具設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)制作撞捶式拆裝工具，解決墊片材料懟擠形成高點(diǎn)，差速器出現(xiàn)假預(yù)緊問題。高端驅(qū)動(dòng)橋裝調(diào)過程中，差速器兩端軸承預(yù)緊力調(diào)整墊片設(shè)計(jì)過盈量為0 . 1 m m? d - D ? 0 . 2 m m ，過盈量較大裝配困難，由于殼體為鑄鐵材料，加熱裝配效果不明顯（且不合理）直接壓力裝配產(chǎn)生調(diào)整墊片與固定墊片互啃現(xiàn)象，掉屑影響清潔度，同時(shí)墊片材料懟擠形成高點(diǎn)，導(dǎo)致差速器出現(xiàn)假預(yù)緊問題。經(jīng)過認(rèn)真分析裝配結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)制作撞捶式拆裝工具，采用連續(xù)輕微間接沖擊操作方法，有效減少掉屑及懟擠問題發(fā)生，同時(shí)提出將墊片銳角倒角改為圓弧倒角等結(jié)構(gòu)改進(jìn)建議，持續(xù)優(yōu)化總成裝配質(zhì)量。

裝配后總成嚙合印記及NVH采用“半自動(dòng) + 自動(dòng)”雙測(cè)試方法嚴(yán)格控制總成品質(zhì)

如圖7所示，驅(qū)動(dòng)橋裝配調(diào)整完成后，合裝后蓋前，利用改制后的充電扳手利用半自動(dòng)方式，對(duì)主從動(dòng)齒輪進(jìn)行正車和反車各3min研磨，最終確認(rèn)嚙合印記與主從齒嚙合印記的契合度，確認(rèn)達(dá)到 9 5 % 后方可合裝后蓋。后蓋合裝完成后利用自主設(shè)計(jì)制造的下線檢測(cè)設(shè)備，通過噪聲傳感器自動(dòng)識(shí)別方式對(duì)NVH指標(biāo)進(jìn)行確認(rèn)，噪聲在70dB內(nèi)方可交付。在嚴(yán)格的質(zhì)量控制下，最終實(shí)現(xiàn)了交付總成合格率 100 % 。同時(shí)建立總成裝配記錄完整，一機(jī)一檔，實(shí)現(xiàn)總成質(zhì)量問題可追溯。

結(jié)語

本文通過高端乘用車驅(qū)動(dòng)橋總成制造技術(shù)及應(yīng)用的研究，建立自主驅(qū)動(dòng)橋總成的工藝技術(shù)體系，具備了高端驅(qū)動(dòng)橋總成小批量生產(chǎn)質(zhì)量保證能力，為乘用車驅(qū)動(dòng)橋的產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)提供了關(guān)鍵技術(shù)支持，技術(shù)成果處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。行業(yè)內(nèi)目前驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品一般為與國(guó)外公司聯(lián)合開發(fā)，核心技術(shù)由外方主導(dǎo)，為滿足自主超豪華車對(duì)動(dòng)力總成需求，以“產(chǎn)品質(zhì)量第一”“關(guān)鍵核心技術(shù)自主掌控”“零部件資源安全保障”三個(gè)方面為總體目標(biāo)，開發(fā)中國(guó)第一、世界領(lǐng)先的乘用車驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新，掌控產(chǎn)品開發(fā)和工藝制造的關(guān)鍵核心技術(shù)，滿足高端車型的需求。此項(xiàng)目針對(duì)總成裝配技術(shù)進(jìn)行深入研究，有效提高總成裝配質(zhì)量。達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

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