驱动桥主减垫片测量方法研究及应用.pdf

1、2 0 0 8 年第1 2 期控制与检测 文章编号：1 0 0 1 2 2 6 5 ( 2 0 0 8 ) 1 2 0 0 5 9 0 3 汽车驱动桥主减垫片测量方法研究及应用 任永强，景兴淇，陈清红 ( 合肥工业大学机械与汽车工程学院，合肥2 3 0 0 0 9 ) 籀耍：驱动褥烹减总赢裴螽己质量盎接影响汽车性能，而箕中主残谲整垫片选择建否合适巅是控制装配质 量的荧键。通垃对驱动桥结构及装配工艺的分析，提出了一种基于相对测薰原理的主减垫片预选新方 法，根据该方法辨幸】了握藏秘垫片预选测量执，并分析了影响测量精度的因素，提出了庶跨措施。该设 备具有较好的莱性，适应多品种垫片预选测量需求，大大提

2、高了产品的装配质量。 关键词：主减速嚣；相对测量；主锥按片 中滕分类号：U 4 6 3 2 1 8 0 7 ；T H1 6 1 + 7 文献标识璃：友 R e s e a r c ha n dA p p l i c a t i o no nM e a s u r e m e n tM e t h o do ft h eM a i nR e d u c e r SP a df o rD r i v eA x l e R E NY o n g q i a n g ，J I N GX i n g q i ，C H E NQ i n g h o n g ( S c h o o lo fM e c h

3、a n i c a la n dA u t o m o t i v eE n g i n e e r i n g ，H e f e iU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ，H e f e i2 3 0 0 0 9 ，C h i n a ) A b s t r a c t ：T h ea s s e m b l yo ft h em a i nr e d u c e ro ft h ed f i v e fa x i sa f f e c t st h ep e r f o r m a n c eo ft h et r u c kd i r e c

4、 t l y 。 T oc h o o s eas u i t a b l ea d j u s t i n gg a s k e tf o rt h em a i nr e d u c e ri st h ek e yl ot h ea s s e m b l yq u a l i t y T h ea u t h o rp r e s - e n t san e wm e t h o do fc h o o s i n gt h ea d j u s t i n gg a s k e tf o rt h em a i nr e d u c e rb a s e do nt h er e l

5、 a t i v em e a s u r i n gt h e o r y b ya n a l y z i n gt h es t r u c t u r ea n dt h ea s s e m b l yp r o c e s so ft h ed d v e ra x i s 。T h eg a s k e tc h o o s i n gm e a s u r i n gm a c h i n e h a sb e e np r o d u c e db a s e do nt h en e wm e t h o dp r e s e n t e db yt h ea u t h

6、o r A n dt h ea u t h o ra n a l y z e st h ef a c t o r s w h i c ha f f e c tt h em e a s u r ep r e c i s i o na n dg i v e ss o m em e a s u r e st om i n i m i z et h ea f f e c t i n gf a c t o r si nt h i sa r t i c l e 。 T h em a c h i n ei sf l e x i b l ea n di m p r o v e st h ea s s e m

7、b l yq u a l i t y 。 K e yw o r d s ：m a i nr e d u c e r ；r e l a t i v em e a s u r e ；r e d u c e rg a s k e t O 前言 汽率鹱凌桥主减速器昀装配质量是影响汽车链能 的一个重要因素。主减速器是汽车驱动桥的关键部 件，它的燕要功用是将输入的转矩增大弗降低相应的 转速雏】。轴承座的醚转力矩燕影响其性能的最重甏因 素，它通过控制支撑主动锥齿轮轴的一对圆锥滚予轴 承懿预紧力来实现。鹜藏采用在主动镶拨轮轴的一对 圆锥滚子轴承间加减垫片的方法调节预紧力的大 小。凶此，正确选择垫片的厚度是提高

8、主减速器装 配爱量的荚键。 目前，选片方法多采用手正试垫的方法睢】，主减速 器总成装配宪成后检测预紧力矩大小是否符合装配工 艺要求，不符合则拆开薰新装配，根据经验增减垫片厚 度再重新装配。这样菠复拆装，盔至满足装配要求为 止，其过程烦琐、返工率高，工人劳动强度大。为了避 免人工选垫渡凑存在熟不是，我餐擞据摇辩溺量愿瑗 研制了一台新型的垫片预选测鬣机，通过对上下圆锥 滚子轴承内湖之间间隙的精确测量对主减热片进行预 选，大大挺离了汽车驱动轿主减速器的装配璇量。 l 驱动桥生减垫片测量原理 1 1驱动桥主减速器生齿慧成结构分析 图1 是汽车主减速器主齿总成，在主动齿轮上压 毂甍墨期：2 0 0 8

9、0 5 2 6 ；繁謇蠢麓：2 0 0 8 0 7 0 3 作者衙介：任永强( 1 9 6 S 一) 男，浙江东阳人，合肥工业大学机械与汽车工獠学院副教授，Z 学博士，研究方向为精密测量、汽车成套蛊动化装备及 测控( E m a i l ) r y q h n g y a h o o c o i n c n o 5 9 万方数据 控制与检测 组合机床与自动化加工技术 入了两个配对的圆锥滚子轴承，上轴承和下轴承的两 个内圈之间装隔套和调整垫片，油封外圆涂抹润滑脂 后压装入轴承端盖4 孔内，外部再通过一个锁紧螺母 拧紧主齿凸缘，主齿凸缘作用在上轴承的内圈上，轴承 的预紧力由上轴承和下轴承内圈之间的

10、隔套和调整垫 片实现调节J 。 8 1 锁紧螺母2 主齿凸缘3 油封4 轴承座5 主动齿轮6 主动齿 轮内轴承7 调整垫片8 ：主动齿轮内轴承9 隔套 图1 主减速器主齿总成 1 2 驱动桥主减垫片测量模型分析 通过对主齿总成的结构分析，我们提出了如图2 所示的测量模型，测量分两步： ( 1 ) 把下轴承内圈放入测量芯棒，然后放上轴承 座，再放上上轴承内圈，最后放上已知高度为的辅 助隔套，这次不放隔套( 为了测量准确，即模拟轴承的 实际运行状态，这种状态必须使轴承座旋转一段时间 再进行测量) ； ( 2 ) 把下轴承内圈放入测量芯棒，然后放上隔套， 再放上上轴承内圈，最后放上已知高度为巩的辅助

11、隔 套。这次不放轴承座。 圈2 测量原理圈 显然由图2 可知如果第一次( 放上轴承座) 能测量 6 0 出测量芯棒台阶面到上轴承内圈上端面的距离A ，第 二次( 不放轴承座，放上隔套) 能测量出A ：，则装配时 的预选垫片厚度则为D e l t = A 。一A ：。为了减小因传感 器的非线性因数对测量精度的影响，设计时考虑公差 范围使日+ A 。与日：+ A ：接近，并且比测量芯棒高 3 m m 左右。 显然A ，A ：的高度难以直接测出，这里我们提出 基于相对测量原理( 基准量加变化量) 利用辅助隔套间 接测量其差值的新方法。具体是在测量的第一步用带 有传感器的测量压环压住辅助隔套( 参考图

12、3 ) ，轴承 座旋转一段时间后读取传感器的记录值s A 。在测量 第二步中带有传感器的测量压环压住辅助隔套后直接 读取传感器记录读值鲥：。 显然由图2 的尺寸关系( 图2 中芯轴高度未变) 可 以得到如下公式： A l + H l D e l t A l = A 2 + 日2 一D e l t a 2( 1 ) D e l t = A I A 2 = 2 一日I + D e l t A I D e l t A 2 ( 2 ) 这里D e l t A 为第一步测量况时辅助隔套上端面到 测量芯轴上端面的距离，D e l t A ：为第二步测量况时辅 助隔套上端面到测量芯轴上端面的距离。 由于辅助

13、隔套。，：的高度已知，显然要得到预 选垫片厚度D e l t = A l A 2 ，转化为只要求得D e l t A = D e l - 诅l D e l t A 2 即可。 参考图3 可知： D e l t A I = S c S A t ，D e l t A 2 = S c S A 2( 3 ) 这里S c 为传感器与测量压环齐平时传感器的读 数值。 由( 2 ) ( 3 ) 式可得： D e l t = 1 4 2 1 t l 十S 4 2 一S A I ( 4 ) 由此基于相对测量原理经简单的两步测量即可得 到预选垫片厚度。 2 汽车主减垫片预选机测量机构设计及测量 过程 根据以上原理

14、研制了相应的垫片预选机，该机由 机身、上测量系统和传动系统三部分组成，结构如图3 所示。 在上测量系统的传感器保持器l l 内装有位移传 感器1 0 ，在初始状态传感器也处于预压缩，压簧8 使 辅助测头1 7 下阶梯端面与垫环完全接触，这时辅助 测头伸出测量压环1 6 一小段( 4 r a m 左右) ，显然测量 万方数据 2 0 0 8 年第1 2 期控制与检测 2 0 N m m m 。因1 援：要提舞装配效率，就必须嶷藏选垫耪 度。影响澳I j 蟹精度的误差因数主要有测量餐具( 传感 器、放大器簿) 的精度等级、测量环境( 环境温度、环境 震动、嚣境清洁度) 、王绛本身的位置及配合季煮度

15、、测豢 机构有关端面的加工精度等。 针对以上原因我们采用了以下措施： ( 1 ) 提高被测零静的清洁程度，特瘸是溯量面的涛 沽程度，保诚测量面上无污垢； ( 2 ) 提巍主齿轮辘羧的加工糙度，尽量减小主轴颈 1 芯轴固定壤2 辅助隔鬻3 盏板4 树环5 测羹外嘲6 测蜃辆躐座 与轴承配合面的轴径公差带宽，以控制轴承压装时的 7 压套8 聪簧9 上测墩滑座l o 位穆传感器l l - 传撼器保持器1 2 筒 径向变形分散度； 定座1 3 裹缝轴蟊1 4 角接触关节轴承5 垫臻1 6 测量压环1 7 辘齄 3 ) 提高测量歪邵1 6 秘测楚测头1 7 的硬度。测 豳3 上测- 系统 爨压环经淬火的

16、处理的硬度应保证到H R C 4 5 ，表面糕 状态测量难环1 6 与辅助隔套2 压乎接触对，辅助测 遗度应达到R a 0 - 8 。测量测头经淬火处理硬度达到 头抵上在测量芯轴的上端露上，辅助测央1 7 下阶梯H R C 5 0 。表澌褪造度瘦达舞R a 0 8 ； 端面与垫环脱离接触，这时魇簧及传感器被进一步压 ( 4 ) 由于传感器是精密仪器，为避免传感器测头襁 缩。 测量过程中因碰撞对测头产生损伤，我们通过辘助测 轴承座通过固定在机身上的芯轴定位，通过电机 头1 7 与工件接触。传感器测头举直接和被测工件接 传带动轴承座转动，来消除轴承内圈和轴承座之间的 触。 闻隙，以确保所测阀隙的糖

17、度。主气缸攀动上溺爨系4结束语 统做上下运动。 该预选机已批量应用我国卡车生产企业的主减总 具体测量过稷如下： 成装配线上，实践表嬲该枧大大提高主减速器的选垫 ( 1 ) 基于测量定位芯辘1 8 ，依次藏t 下辘承内潮、 效率，降低了选垫返工率，提高了汽车驱动桥主减速器 轴承座、忐轴承窀暨及辅竺里孽H ，io 的装配质量，同时配合装配线上其他的配套设备协同 ，! ：! 苎! 量按竺，多苎要篓! 登：望苎鼍至1 。6 。 羔作，使主藏总成懿装嚣质量秘装配效率提高到了一 压上辅韵隔套竭寇，电机带动轴承座转动，待消除辘 个二磊7 I ( 平 。一一。一一 承内圈和轴承座间的间隙读取此时的传感器读数

18、一。一 参考文献 瓤t ，然羼上测量系统上舞，完成第一次测量。 【l 】麓整健。汽车酶费囊系【艇】。就寒：入民交逶懑菠桂，1 9 7 8 。 ( 3 ) 依次取下辅助隔套H l 、上轴承内圈和轴承魔， 2 】何元祥，林巨广，任永强汽车后桥主减速器毙体垫片预漶 再放上隔套、上轴承内圈和辅助隔套2 。 机的研制 J 】合肥卫业大学学撤( 自然科学版) ，2 0 0 2 ，2 5 4 ) 接溯量接镊，上测量系统下降，测量莲环1 6 篷 3 ) ：4 4 7 4 5 0 ， 上辅助隔套以，读取此时的传感器读数s A ：。上测量 3 】吉林工业火学汽车教研室汽车设计 M 】北京：机械工业 系统上升，完成第二次测量。出版社，1 9 8 2 ( 5 ) 计算视根据公式( 4 ) 郄7 - 得蓟预选垫片厚度， 【毒】李珍华，丫杰雄，王瑟岭，等。一释浚进静逶翔燮圭锥选夔 最后根据实际情况加上垫片补偿量即为实际所需的垫 机原理及实现 J - 汽车技术，2 0 0 4 ( 1 ) ：3 5 3 7 片厚度。 5 】安吉闼- 汽车驱动拼盘减装配工艺研究 D 含肥：合肥量 亟大学，2 0 0 8 。 3影响测量精度的因素及采取的措施 6 何元祥汽车后桥主齿轴总成隔糕垫片预选机的研制 J 在测量过程中，由于某些原因将会萼l 起测量误差，合肥工业大学学报( 自然科学版