主减速器总成主动齿轮内、外调整垫片在线测选系统

于刚，陶发荀，陶勇

(1.辽宁曙光汽车集团股份有限公司，辽宁丹东118001;2.北京泰诚信测控技术有限公司，北京102206)

0 引言

主减速器总成是轻型汽车驱动桥产品的关键部件［1］。在其组装过程中，因零件尺寸偏差及轴承在载荷作用下的轴向位移量，须采用增加或减少内、外调整垫片值的方法，分别对主动齿轮安装距实际值与理论值的变差，内、外轴承及刚性隔套之间距变量进行补偿，使主、被动齿轮副接触区啮合印迹，主动齿轮轴承预紧力矩分别达到产品设计要求。原有装配方法为手工试装内、外调整垫片，由于人为因素影响造成垫片值选择不当，经常出现因装配后的接触区啮合印迹、轴承预紧力矩不符合产品设计要求而返工现象，而多次返工易发生破坏内、外轴承与主动齿轮配合精度的潜在失效模式。为提升产品组装质量，在新建的轻型汽车驱动桥组装生产线［2］，应用了主动齿轮安装距及轴承预紧力矩调整垫片测选系统及方法发明专利，配置了在线测选系统。

1 产品结构

(1)轻型汽车驱动桥产品结构图［3］如图1所示。

(2)主减速器总成组装图［4］如图2所示。

2 配置主减速器总成主动齿轮内、外调整垫片在线测选系统［5］

2.1 设计原则

(1)应用相对测量原理，实施在线测选。为减少测量累积误差，提高测量精度，检测工位一在对内、外轴承施加载荷并低速旋转消除其轴向位移后，采集主减速器壳体与主动齿轮及内、外轴承之间距值数据。检测工位二在施加轴向载荷状态，先采集内、外轴承内圈与刚性隔套之间距值数据;然后分别对选出待装的内、外调整垫片值进行复检。

(2)主减速器壳体、主动齿轮及内、外轴承与刚性隔套之间距尺寸链如图3所示。

图3中，Lb1为主动齿轮安装距理论值;Ls1为被动齿轮轴线至内轴承前端面之间距值;Ln为内调整垫片值;Lb2为内、外轴承内圈与刚性隔套之间距标定值;Ls2为内、外轴承内圈与刚性隔套之间距值;Ls3为内轴承前端面至外轴承后端面之间距值;Lw为外调整垫片值。

式中:Cs1b为标定工况检测工位一的左、右位移传感器采集的平均位移量;Cs1为被动齿轮轴线至内轴承前端面之间距值测量工况检测工位一的左、右位移传感采集的平均位移量;Zp为主、被动齿轮副制造配对后的安装距偏差值。

(4)应用相对测量原理建立数学模型，计算Lw值:

式中:Cs3b为标定工况检测工位一的上位移传感器采集的位移量;Cs3为内轴承前端面至外轴承后端面之间距值测量工况检测工位一的上位移传感器采集的位移量;Cs2b为标定工况检测工位二的位移传感器采集的位移量;Cs2为内、外轴承内圈与刚性隔套之间距值测量工况检测工位二的位移传感器采集的位移量。

(5)在组装生产线配置的电控装置较多且电磁信号较强的环境中，为保持在线测选系统测选精度的稳定性、连续性，对硬件采用滤波、隔离电源，软件采用传感器信号的非线性校正等抗干扰技术;在线测选系统具备自诊断、保护、报警、良好的人机界面、操作简捷等功能［6］。

(6)技术规范:零件间距尺寸测量精度为±0.007 mm;内、外调整垫片值复检精度为±0.005 mm。

(3)应用相对测量原理建立数学模型，计算Ln值:

2.2 在线测选系统总体构造

(1)在线测选系统总体构造示意图如图4所示，设置于轻型汽车驱动桥组装生产线中的主减速器总成主动齿轮内、外调整垫片测选关键工序。

(2)检测工位一为在线测选系统主要构造，其构造简图如图5所示。联接板39、工作台9与机身40焊接，经螺栓22、螺钉5与机体21、支撑主减速器壳体12的定位板10构成一体，滑动底板4经螺钉5、36同支撑座6与模拟主动齿轮的芯轴31构成旋转体的芯轴旋转装置35联接，其下端经螺钉3与经螺钉1与联接板39联接的两套滑动底板升降油缸2构成联动体。模拟差速器左、右轴承的半圆基准测量块32与套装在支撑座6内的两根滑动导杆38螺纹联接后，在复位弹簧37作用下垂直运动。左、右位移传感器8、33与计算机控制单元的左、右两路被动齿轮轴线至内轴承前端面之间距尺寸数据信号采集通道联接后，经螺钉7、34紧固套装在支撑座6内，与半圆基准测量块32下平面紧密感应接触。横梁23上端与经螺栓19联接在机体21上平台的横梁升降油缸20螺纹联接，在其驱动下沿经螺钉14、27联接在机体21中的左、右直线导轨15、26垂直运动，其上下端台经螺钉25与导轨端盖24联接，其下端经螺钉29联接的压头28由压块30将垂直压紧装置施加的载荷经外轴承13传递，使内轴承11与芯轴31的配合端台紧密接触。上位移传感器18与计算机控制单元的内轴承前端面至外轴承后端面之间距值数据信号采集通道联接后，紧固套装于安装支架17内经螺钉16与机体21联接，与压头28的中空槽上方端台紧密感应接触。

(3)检测工位二为在线测选系统主要构造，其构造简图如图6所示。底板3、支架4、下联接板5焊接后，经螺栓6与测量平台7联接，与四根立柱15、螺母14、上联接板17构成框架，经螺钉18与压紧油缸19联接，其活塞杆与压头16螺纹联接。在内、外轴承内圈与刚性隔套之间距值检测工况，经垂直压紧装置施加载荷，基准芯轴13、外轴承内圈12、刚性隔套11、内轴承内圈10与测量平台7压紧。位移传感器9，与计算机控制单元的内、外轴承内圈与刚性隔套之间距值数据信号及内、外调整垫片值复检数据信号采集通道联接后，经螺钉8紧固套装于测量平台7内孔轴线处，与基准芯轴13下端面紧密感应接触;在内、外调整垫片值复检工况，经垂直压紧装置施加载荷，平板2与垫片1压紧。

2.3 计算机控制单元

检测系统程序构成框图如图7所示。

3 测选流程［7］

3.1 检测工位一的标定和检测

(1)标定:按上线组装产品型号，先将其对应的半圆基准测量块、芯轴进行更换。滑动底板上升，再将标定块套装于芯轴上，压头下行由压块使标定块中的半圆孔与半圆基准测量块紧密配合，由计算机控制单元先开通左、右两路被动齿轮轴线至内轴承前端面之间距值数据信号采集通道，分别采集该标定状态的左、右位移传感器的感应信号并转换计算得到平均值Cs1b;再开通内轴承前端面至外轴承后端面之间距值数据信号采集通道采集上位移传感器的感应信号并转换计算得到Cs3b值。

(2)检测:取出标定块，先将内轴承内圈套装到芯轴上，再将主减速器壳体合件放入定位板上。滑动底板上升，使半圆基准测量块与主减速器壳体中的差速器左、右轴承半圆孔紧密配合，将外轴承内圈套装到芯轴上，后将压块放置到外轴承内圈上，压头下行由压块经外轴承使内轴承前端面与芯轴的配合端台紧密接触，芯轴旋转体带动内、外轴承低速转动并消除轴向位移。由计算机控制单元先开通左、右两路被动齿轮轴线至内轴承前端面之间距值数据信号采集通道，分别采集左、右位移传感器的感应信号并转换计算得到平均值Cs1;再开通内轴承前端面至外轴承后端面之间距值数据信号采集通道，采集上位移传感器的感应信号并转换计算得到Cs3值。

(3)计算Ln值:经A/D转换器与计算机控制单元串口通讯，依据检测工位一采集的Cs1b值、Cs1值、预设的Zp值按式(1)，自动计算出Ln值，并在CRT的Ln值窗口显示。

3.2 检测工位二的标定和检测

(1)标定:按上线组装产品型号，先将其对应的基准芯轴、平板放入测量平台，经垂直压紧装置施加载荷，平板下端面与位移传感器紧密感应接触，由计算机控制单元先后开通内、外轴承内圈与刚性隔套之间距值数据信号及内、外调整垫片值复检数据信号采集通道，分别采集位移传感器的感应信号并转换计算得到Cs2b值及基准零位。

(2)检测:将内、外轴承内圈与刚性隔套与基准芯轴套装后放入测量平台，经垂直压紧装置施加载荷，基准芯轴下端面与位移传感器紧密感应接触，由计算机控制单元开通内、外轴承内圈与刚性隔套之间距值数据信号采集通道，采集位移传感器的感应信号并转换计算得到Cs2值。

(3)计算Lw值:经A/D转换器与计算机控制单元串口通讯，依据检测工位一采集的Cs3b值、Cs3值，检测工位二采集的Cs2b值、Cs2值，预设的Zp值，按式 (2)，自动计算出Lw值，并在CRT的Lw值窗口显示。

3.3 Ln值、Lw值复检

由计算机控制单元转换程序，使检测工位二进入内、外调整垫片值复检工况;依据CRT的Ln值、Lw值窗口显示及调整垫片存放柜中的分组绿色指示灯引导，先后取出内、外调整垫片与平板、基准芯轴顺序放入测量平台，经垂直压紧装置施加载荷，平板下端面与垫片压紧的同时与位移传感器紧密接触感应，再由计算机控制单元开通内、外调整垫片值复检数据信号采集通道，采集位移传感器的感应信号并转换计算分别进行Ln值、Lw值复检。

4 结束语

主减速器总成主动齿轮内、外调整垫片在线测选系统投入运行后，性能稳定、工作可靠、操作简捷，实现了标准化组装，增强了轻型汽车驱动桥组装过程控制能力。为大规模制造优质产品，扩大市场销售份额创造了条件，大幅度提升了企业核心竞争力。

【1】于刚，张冯军.加强型支撑结构轻型汽车后驱动桥总成:中国，ZL200820011955.7［P］.2009 －04 －29.

【2】于刚，高飞.轻型汽车驱动桥总成组装生产线:中国，ZL200810011303.8［P］.2010－06－02.

【3】于刚，高飞.强支撑型轻型汽车驱动桥总成:中国，ZL200820014649.9［P］.2009 －06 －10.

【4】于刚，陶发荀.轻型汽车整体式驱动桥柔性组装生产线设计方案［J］.汽车零部件，2009(6).

【5】于刚，张冯军.主动齿轮安装距及轴承预紧力矩调整垫片测选系统及方法:中国，ZL200810228653.X［P］.2010 －12 －01.

【6】于刚，陶发荀，陶勇.插管式结构主减速器总成主动齿轮安装距调整垫片在线测选系统［J］.汽车零部件，2009(2).

【7】于刚.基于同步测量的主动齿轮安装距调整垫圈在线测选系统［J］.计量技术，2009(3).