变速箱差速器&中间轴轴承垫片测选技术及设备研究

徐永路　梅杰　韦淇山　杨青　卢从坚

摘要：随着汽车行业的发展，用于“减速增扭变向”的变速箱的重要性越来越受到业内人士的关注，其中差速器/中间轴轴承预紧力对变速箱的运行性能有很大的影响：预紧力过小会导致轴承无法定心、定轴运动，变速箱异响;预紧力过大会导致轴承锥型滚子间间隙过小，轴承运转卡滞，润滑油膜无法形成，进而导致轴承过热烧蚀，影响变速箱寿命。本文在参考业内人士研究的基础上，通过选配垫片厚度改变轴承预紧力保证变速箱运行性能，并对比手工选配、某司现有选配方案，提出了改进设备测量方式，改进后设备测量准确性得到较大提升。

关键词：变速箱;差速器&中间轴;预紧力;预紧量;选配垫片

1  概述

1.1 研究背景

随着汽车行业的发展，用于“减速增扭变向”的变速箱的重要性越来越受到业内人士的关注，其中差速器/中间轴轴承预紧力对变速箱的运行性能有很大的影响，浙江大学曾学花硕士论述了改变垫片厚度调整预紧力的合理性。某司在手动选垫的基础上，引入设备自动选配调整垫片，采用动态测量方式模拟变速箱运行状态，保证了测量结果的准确性及稳定性。

1.2 研究范围及主要内容

研究范围：差速器/中间轴调整垫片选装。

研究内容：a）优化测量设备机械结构，提高测量准确性、稳定性;

b）优化测量设备机械结构，提高设备开动率。

2  差速器/中间轴总成装配预紧力说明

差速器/中间轴总成装配预紧力过大会导致总成过热;预紧力过小会导致轴承运转过程中振动，导致变速箱异响。所以，为了保证轴承支撑刚性，减小运行过程中的振动与噪声，应采取措施保证轴承滚动体与内、外圈有一定的预紧变形，保证内、外圈处于压紧状态。目前各大变速箱装配厂家均采用调整垫片的方式保证装配预紧力。

3  调整垫片测选技术

3.1 手动选配方式

传统的调整垫片选取方式：通过三坐标测量差速器/中间轴中壳体安装位至壳体合壳面高度M1/M2、差速器总成高度A1、中间轴总成高度A2，差速器中间轴前壳体安装位至壳体合壳面高度M3/M4，然后根据产品性能选定的差速器/中间轴预紧量GAP1/GAP2，通过公式（1）（2）计算所需垫片等级：

差速器总成调整垫片尺寸

L1=M1+M3-A1+GAP1                （1）

中间轴总成调整垫片尺寸

L2=M2+M4-A2+GAP2                （2）

3.2 自动化选垫方式

随着自动化程度的深入，传统的手工选垫方式存在很多缺点：①费时;②费力;③测量方式未拟合变速箱运转状态;④无法满足产线产能要求，由于以上传统手动方式选垫的弊端，不可避免的会影響产能输出及变速箱质量。所以在此基础上，我们引进自动化测量理念，并拟合变速箱正常运转情况，保证选垫结果的准确性，进而保证变速箱质量。

自动化选垫方案介绍：

在保证产线输出及产品质量的情况下，采用在线自动式设备对变速箱相关尺寸进行测量，测量原理如下：

①在线式全自动测量设备检测变速箱半总成中前壳合壳面至差速器/中间轴（带轴承外圈）高度X1/X2;

②在线式全自动测量设备检测变速箱前壳体合壳面至差速器/中间轴轴承座深度Y1/Y2;

③通过计算得出选垫结果尺寸：

差速器选垫尺寸L1’：

L1’=Y1-X1-GAP1;

中间轴选垫尺寸L2’：

L2’=Y2-X2-GAP2;

其中：GAP1/GAP2分别为差速器/中间轴轴承预紧量——预紧量根据产品要求制定。

为保证中壳体差速器/中间轴高度及前壳体差速器/中间轴轴承座深度测量准确性，采取如下措施：

①中壳体差速器/中间轴高度测量准确性。

1）工件进入测量站，设备抱起与上方仿形板（仿形板上分布有3个笔式传感器用于测量合壳面）贴合;

2）加载机构对差速器/中间轴轴承外圈施加预紧力（拟合变速箱工作状态，预紧力大小根据产品性能输入Promess压机），同时保证轴承压紧机构与轴承外圈贴合（差速器/中间轴轴承外圈压紧机构上各有3个笔式传感器用于测量轴承外圈）伺服驱动机构通过套筒拧紧螺母带动从动带轮总成中间轴总成差速器总成运动，模拟变速箱工作状态;

3）伺服电机转速稳定后，测量系统再延时2s后，通过笔式传感器记录1080组数据，滤掉前面100组数据后，通过样本量平均值拟合平面之间的距离，并最终输出中壳体差速器/中间轴高度XA/X2。

注：以上测量方式在拟合变速箱运行状态的情况下，通过采集稳定数据，保证了测量的准确性。

②前壳体差速器/中间轴轴承座深度测量准确性。

1）工件进入测量站，设备测量单元下降至限位立柱与前壳体端面贴合（分布有3个笔式传感器）;

2）加载机构带动测量单元下降，保证测量单元与轴承座贴合;

3）测量系统延时1s后，通过笔式传感器记录100组测量数据，通过样本量平均值拟合端面与差速器/中间轴平面之间的距离，并最终输出前壳差速器/中间轴轴承座深度Y1/Y2。

4  总结

随着汽车行业自动化程度越来越高，设备自动化成为行业发展的主流。本文在分析传统变速箱差速器&中间轴垫片测选技术产能低、质量风险高的基础上提出自动测选技术，提高了产线变速箱的建造产能。并在此基础上采用动态测量的方式模拟变速箱运行状态，保证了设备测量准确性，整体上满足现代化生产的需求，并在某司正常投入生产使用。

参考文献：

[1]曾学花.汽车驱动桥主动锥齿轮总成选垫分析及系统实现[D].合肥工业大学，2007，5.

[2]张翔，姚海滨，郝欣妮.01型变速箱差速器齿圈表面剥落失效分析[J].内燃机与配件，2016（12）：52-55.

[3]赵智博.双离合器变速箱生产线的设计与规划[J].内燃机与配件，2019（15）：25-27.