AT变速器配对单列圆锥滚子轴承轴向游隙设计探讨

谭超 武宝新

摘 要：AT变速器中配对安装的单列圆锥滚子轴承因其结构原因，其轴向游隙的调整复杂且困难。文章介绍了圆锥滚子轴承轴向游隙设计计算的方法，对配对安装的轴承、内隔圈、后壳及轴的互换性进行了研究。

关键词：圆锥滚子轴承;公差控制法;轴向游隙;互换性

中图分类号：U463.212  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）19-77-03

Discussion on the Design of Axial Gap of AT Transmission Paired Single Row

Tapered Roller Bearing

Tan Chao， Wu Baoxin

（Xi'an FC Intelligence Transmission Co.， Ltd.， Shaanxi Xi' an 710119）

Abstract： The adjustment of axial clearance of single-row tapered roller with paired installation in AT transmission is complicated and difficult because of its structural reasons. The paper introduced tapered roller bearings design and calculation method of axial clearance. And research the interchangeability of paired-mounted bearings， inner ring， rear shell and shaft.

Keywords： Tapered roller bearings; Tolerance control; Axial clearance; Interchangeability

CLC NO.： U463.212  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）19-77-03

引言

配对单列圆锥滚子轴承通常有两种结构即背靠背和面对面。背靠背安装的两套轴承作用中心呈“O”型，这样的结构不但刚性好，而且还可以承受倾覆力矩，是汽车AT变速器中最常见的一种结构型式。轴承的轴向游隙通常通过修配内隔圈或者外隔圈来实现，由于修配内、外隔圈后轴承只能成组安装使用，对零件的互换性极为不便。本文主要就具有互换性的圆锥滚子轴承轴向游隙的设计进行探讨。

1 设计目的

为保证配对安装的单列圆锥滚子轴承具有合适游隙，有两种方法进行游隙控制。

一种方法是配做。通常通过修磨内隔圈、外隔圈来保证合适的轴向游隙。但整套轴承（轴承、内隔圈、后壳、轴）中单个零件不具有互换性，单一零件失效则需要更换整组轴承。对AT变速器售后维护带来不便，对AT变速器售后成本影响很大。

另一种方法是调整。通过在装配时使用调整垫对游隙进行调整，来保证合适的轴向游隙。但需要对生产人员进行培训，会提高生产线人力成本支出和技术能力要求，并且需要专用的设备、工装夹具和调整垫板等零件。

因此在前期的设计工作中保证整套轴承组中的单一零件具有互换性成为必要。

2 轴向游隙计算

本文通过AT变速器输出轴背对背安装的圆锥滚子轴承的实例进行设计探讨。图2为AT变速器的输出端结构设计图。

2.1 设计原则

设计原则为，通过实际测量及理论计算的方法确定，外圈过盈安装影响△W、内圈过盈安装影响△N、温度影响△T三个影响因素的设计值。再通过（式1）确定出预设安装游隙δA。工作游隙综合考虑整个轴承组尺寸链的公差带范围，并结合图4圆锥滚子轴承游隙寿命曲线选取合适值。预设工作游隙的取值范围为-0.020～0.200mm。其计算公式如下：

（1）

式中：

δA—预设安装游隙。通过尺寸链计算，在设计阶段预留的轴向间隙。

△W—外圈过盈安装影响。外圈过盈安装会造成外圈收缩，由于外圈直径的减少，轴承内部会有轴向的宽度变化。

△N—内圈过盈安装影响。内圈过盈安装会造成内圈扩张，由于内圈的直径增加，轴承内部会有轴向宽度的变化。

△T—温度影响。轴承组在运行中会由于内外圈温差造成由温度引起的游隙改变。

2.2 外圈过盈安装影响△W

轴承外圈过盈安装进后壳中，因后壳材质为铸铝，不适用轴承手冊中提供的计算公式。因此采用实测方法统计得出外圈过盈安装影响△W。测量时搭建工装如图5。

测量方法：

（1）安装前对2组轴承进行配对并编号。

（2）将2组轴承放入如图所示工装中，并加载预紧力。

（3）用高度尺测量工装高度h1、h3、h4，用高度尺测量B1。

（4）用千分尺对后壳尺寸h2进行测量。

（5）将2组轴承的外圈压入后壳中。

（6）用深度尺测量高度h5。

（7）轴承组总宽B2=h4+h5-h3+（h1-h2）。

（8）过盈安装对游隙的影响值为△W=B2-B1。

通过3批次共计25组的实测数据对外圈过盈安装影响△W进行了统计计算。通过统计数据计算得，外圈过盈安装影响△W=0.290mm。统计数据见表1。表中尺寸B1、h2、h5、B2均为4组测量数据的平均值，h1、h3、h4为工装尺寸是定值。