變速箱差速器&中間軸軸承墊片測選技術及設備研究

徐永路　梅杰　韋淇山　楊青　盧從堅

摘要：隨著汽車行業的發展，用于“減速增扭變向”的變速箱的重要性越來越受到業內人士的關注，其中差速器/中間軸軸承預緊力對變速箱的運行性能有很大的影響：預緊力過小會導致軸承無法定心、定軸運動，變速箱異響;預緊力過大會導致軸承錐型滾子間間隙過小，軸承運轉卡滯，潤滑油膜無法形成，進而導致軸承過熱燒蝕，影響變速箱壽命。本文在參考業內人士研究的基礎上，通過選配墊片厚度改變軸承預緊力保證變速箱運行性能，并對比手工選配、某司現有選配方案，提出了改進設備測量方式，改進后設備測量準確性得到較大提升。

關鍵詞：變速箱;差速器&中間軸;預緊力;預緊量;選配墊片

1 ?概述

1.1 研究背景

隨著汽車行業的發展，用于“減速增扭變向”的變速箱的重要性越來越受到業內人士的關注，其中差速器/中間軸軸承預緊力對變速箱的運行性能有很大的影響，浙江大學曾學花碩士論述了改變墊片厚度調整預緊力的合理性。某司在手動選墊的基礎上，引入設備自動選配調整墊片，采用動態測量方式模擬變速箱運行狀態，保證了測量結果的準確性及穩定性。

1.2 研究范圍及主要內容

研究范圍：差速器/中間軸調整墊片選裝。

研究內容：a）優化測量設備機械結構，提高測量準確性、穩定性;

b）優化測量設備機械結構，提高設備開動率。

2 ?差速器/中間軸總成裝配預緊力說明

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

3 ?調整墊片測選技術

3.1 手動選配方式

傳統的調整墊片選取方式：通過三坐標測量差速器/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，然后根據產品性能選定的差速器/中間軸預緊量GAP1/GAP2，通過公式（1）（2）計算所需墊片等級：

差速器總成調整墊片尺寸

L1=M1+M3-A1+GAP1 ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

中間軸總成調整墊片尺寸

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轉狀態;④無法滿足產線產能要求，由于以上傳統手動方式選墊的弊端，不可避免的會影響產能輸出及變速箱質量。所以在此基礎上，我們引進自動化測量理念，并擬合變速箱正常運轉情況，保證選墊結果的準確性，進而保證變速箱質量。

自動化選墊方案介紹：

在保證產線輸出及產品質量的情況下，采用在線自動式設備對變速箱相關尺寸進行測量，測量原理如下：

①在線式全自動測量設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/中間軸軸承預緊量——預緊量根據產品要求制定。

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確性，采取如下措施：

①中殼體差速器/中間軸高度測量準確性。

1）工件進入測量站，設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）加載機構對差速器/中間軸軸承外圈施加預緊力（擬合變速箱工作狀態，預緊力大小根據產品性能輸入Promess壓機），同時保證軸承壓緊機構與軸承外圈貼合（差速器/中間軸軸承外圈壓緊機構上各有3個筆式傳感器用于測量軸承外圈）伺服驅動機構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動，模擬變速箱工作狀態;

3）伺服電機轉速穩定后，測量系統再延時2s后，通過筆式傳感器記錄1080組數據，濾掉前面100組數據后，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行狀態的情況下，通過采集穩定數據，保證了測量的準確性。

②前殼體差速器/中間軸軸承座深度測量準確性。

1）工件進入測量站，設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）加載機構帶動測量單元下降，保證測量單元與軸承座貼合;

3）測量系統延時1s后，通過筆式傳感器記錄100組測量數據，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

隨著汽車行業自動化程度越來越高，設備自動化成為行業發展的主流。本文在分析傳統變速箱差速器&中間軸墊片測選技術產能低、質量風險高的基礎上提出自動測選技術，提高了產線變速箱的建造產能。并在此基礎上采用動態測量的方式模擬變速箱運行狀態，保證了設備測量準確性，整體上滿足現代化生產的需求，并在某司正常投入生產使用。

參考文獻：

[1]曾學花.汽車驅動橋主動錐齒輪總成選墊分析及系統實現[D].合肥工業大學，2007，5.

[2]張翔，姚海濱，郝欣妮.01型變速箱差速器齒圈表面剝落失效分析[J].內燃機與配件，2016（12）：52-55.

[3]趙智博.雙離合器變速箱生產線的設計與規劃[J].內燃機與配件，2019（15）：25-27.