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      關(guān)于差速器選墊工藝的研究

      2019-11-17 06:43:38黃祖思麥承賢徐永路梁甲李懷習(xí)范明林董恒波趙雷
      時代汽車 2019年20期
      關(guān)鍵詞:差速器

      黃祖思 麥承賢 徐永路 梁甲 李懷習(xí) 范明林 董恒波 趙雷

      摘 要:對于汽車差速器,需要保證差速齒輪側(cè)隙,因而在裝配時需要對半軸齒輪調(diào)整墊片等級進(jìn)行選配。本文簡述一種差速器裝配工藝分析及優(yōu)化,在保證差速器性能要求的同時,提升生產(chǎn)的效益。

      關(guān)鍵詞:差速器;齒輪側(cè)隙;選墊裝配;間隙檢測

      1 引言

      在前驅(qū)汽車變速器中,差速器是傳遞扭矩的重要部件,其作用是使左、右的半軸實(shí)現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速驅(qū)動車輪,以實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)彎的需求。差速器齒輪側(cè)隙的匹配適合性決定了半軸齒輪、行星齒輪、差速器殼體的使用壽命,同時也影響到變速器的NVH性能,影響到駕駛員及乘客的主觀感受。現(xiàn)有差速器裝配工藝在將半軸齒輪、行星齒輪、半軸齒輪墊片、行星齒輪墊片等零件裝配好后,需要對半軸齒輪間隙進(jìn)行測量,確認(rèn)合格?,F(xiàn)有某款產(chǎn)品產(chǎn)線工藝存在間隙測量值波動大,且偶爾出現(xiàn)超出要求范圍的間隙值等缺點(diǎn)。本文將對差速器結(jié)構(gòu)、工作原理及裝配工藝的研究,以期優(yōu)化現(xiàn)有的差速器裝配工藝與要求。

      2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

      變速器的動力需要經(jīng)過一系列的傳動機(jī)構(gòu)才能傳遞到汽車的驅(qū)動輪,而差速器是變速器動力最終輸出的總成零件,差速器內(nèi)部采用傘齒輪傳動的方式,傘齒輪在差速器內(nèi)部處于浮動的狀態(tài),為使得差速器傘齒輪處于最佳的運(yùn)動狀態(tài),需要對其間隙提出要求。

      2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

      如圖1所示,差速器由差速器殼體、行星輪軸、半軸齒輪、行星齒輪、半軸齒輪墊片、行星齒輪墊、冠輪等零件組成。

      以差速器殼體為依托,冠輪安裝在差速器殼體外部,半軸齒輪和行星齒輪安裝在差速器內(nèi)部起動力傳遞的作用,行星輪軸安裝在差速器內(nèi)部,起限位行星齒輪的作用,半軸齒輪墊片和行星齒輪墊片安裝在差速器殼體內(nèi)部,其中半軸齒輪墊片起著間隙調(diào)整和回轉(zhuǎn)力矩調(diào)整的作用。

      2.2 工作特征

      變速箱的主減齒輪傳遞過來的扭矩,通過齒輪副傳遞到冠輪,冠輪與差速器殼體是通過螺栓聯(lián)接的,冠輪扭矩傳遞給差速器殼體,這時會帶動行星輪軸一起轉(zhuǎn)動,同時帶動行星齒輪,動力通過齒輪副傳遞,傳遞到半軸齒輪,半軸齒輪將動力輸出至半軸,推動驅(qū)動輪向前。

      當(dāng)汽車直線行駛的時候,左右兩車輪受到阻力一致,行星齒輪沒有自轉(zhuǎn),動力經(jīng)半軸齒輪,輸出至半軸,這時,左右兩車輪的轉(zhuǎn)速一致,差速器內(nèi)部可以看成剛性連接。

      當(dāng)汽車直線轉(zhuǎn)彎的時候,左右兩車輪受到阻力不一致,行星齒輪公轉(zhuǎn)的同時,同時自轉(zhuǎn),動力傳遞半軸齒輪,但半軸齒輪轉(zhuǎn)速不一致,實(shí)現(xiàn)左右車輪車速不一致,保證車輛的順利轉(zhuǎn)彎。

      3 檢測原理分析

      3.1 差速器產(chǎn)線裝配過程

      差速器零件裝配工藝流程如圖3所示,按工藝過程,在進(jìn)行差速器裝配的時候,發(fā)現(xiàn)在半軸齒輪墊片不做調(diào)整的情況,第4步間隙重復(fù)測量的結(jié)果波動大,經(jīng)常出現(xiàn)超出要求范圍的產(chǎn)品,需要返工調(diào)整。

      3.2 產(chǎn)線設(shè)備的檢測原理

      仔細(xì)分析齒側(cè)檢測設(shè)備及其工作過程,初檢設(shè)備與復(fù)檢設(shè)備相同,齒側(cè)間隙無法直接測出,是間接方式測量計(jì)算出來:即通過測量半軸齒輪的軸向間隙,從而計(jì)算出齒側(cè)間隙;同時,為保證齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)中沒有發(fā)生輪齒嚙合干涉,檢測設(shè)備做回轉(zhuǎn)力矩檢測,設(shè)備動作分兩步,先進(jìn)行回轉(zhuǎn)力矩測量,再進(jìn)行半軸齒輪軸向間隙檢驗(yàn)。

      半軸齒輪回轉(zhuǎn)力矩檢測:旋轉(zhuǎn)上端的半軸齒輪,旋轉(zhuǎn)數(shù)圈,記錄其最大扭矩,作為回轉(zhuǎn)力矩;

      半軸齒輪軸向間隙檢測:a、兩端同時將半軸齒輪往中間頂,如圖4藍(lán)色見圖所示;b、再從側(cè)邊將半軸齒輪分別往上下方向撥,如圖4紅色見圖所示;c、記錄半軸齒輪軸向活動量為間隙值。

      通過分析齒側(cè)間隙檢測設(shè)備的工作原理,可知因有回轉(zhuǎn)力矩檢測過程,復(fù)檢的齒側(cè)間隙與初檢的齒側(cè)間隙很難在同一副嚙合齒輪上,因而兩次檢測的值沒有關(guān)聯(lián)性。據(jù)現(xiàn)場反饋,在不更換墊片的情況下,初檢和復(fù)檢結(jié)果偏差可達(dá)到0.05mm以上。

      3.3 半軸齒輪軸向間隙與齒側(cè)間隙關(guān)系

      根據(jù)機(jī)械齒輪原理及幾何學(xué)知識,半軸齒輪為錐齒輪,齒側(cè)間隙與齒高位移及壓力角相互關(guān)系如圖5a)所示,半軸齒輪軸向移動間隙與齒高位移距離及節(jié)錐角相互關(guān)系如圖5 b)所示,計(jì)算公式可按公式(1)、公式(2)、公式(3)進(jìn)行。

      其中,e為單側(cè)齒側(cè)間隙的一半

      c為齒側(cè)間隙值

      α為壓力角

      t為半軸齒輪軸向間隙

      δ為半軸齒輪節(jié)錐角

      綜合公式(1)、(2)、(3)可得半軸齒輪的軸向間隙與嚙合齒側(cè)間隙的關(guān)系式如公式(4)所示。

      根據(jù)產(chǎn)品齒輪要求:壓力角α為24°,面錐角β為53.67°,齒側(cè)間隙的變動量為0.07mm時,可得半軸齒輪軸向間隙t的變動量為0.1068mm。

      4 零件驗(yàn)證

      4.1 驗(yàn)證方法

      分別采用靜態(tài)、動態(tài)重復(fù)性測量的方法,測量5套工件,每套工件測量10次,分析其極差值(極大值-極小值)。

      靜態(tài)重復(fù)性測量:在差速器裝配完成之后,不再轉(zhuǎn)動內(nèi)部的齒輪,使之保持在同一位置,重復(fù)測量。

      動態(tài)重復(fù)性測量:在差速器裝配完成之后,每次測量前轉(zhuǎn)動內(nèi)部的齒輪,轉(zhuǎn)動的角度一致,重復(fù)測量。

      4.2 驗(yàn)證結(jié)果

      將5套涉及零件的相關(guān)尺寸檢測合格的零件進(jìn)行裝配,按照靜/動態(tài)的測量要求,分別測量10次,對其數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,分析極差值,結(jié)果如圖6、圖7所示。

      從結(jié)果可以看出,單件同位置測量極差值較小,最大值為0.0138mm,說明靜態(tài)重復(fù)性好;單件不同位置測量極差值較大,重復(fù)性差,最大值0.1056mm,與計(jì)算結(jié)果0.1068mm相符,因此可以確定是半軸齒輪位置轉(zhuǎn)動,導(dǎo)致了測量值的波動。

      4.3 回轉(zhuǎn)力矩試驗(yàn)

      根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品,半軸齒輪齒數(shù)為15齒,行星齒輪齒數(shù)為11齒,若需所有齒都相互嚙合一次,則共需進(jìn)行165次嚙合。之前產(chǎn)品做回轉(zhuǎn)力矩測量時,半軸齒輪僅旋轉(zhuǎn)9圈進(jìn)行,按此圈數(shù)完成的嚙合齒數(shù)為135次,沒有達(dá)到全部齒數(shù)嚙合的效果。將5套檢驗(yàn)樣件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)12圈的回轉(zhuǎn)力矩試驗(yàn),結(jié)果沒有突變的力矩值,說明沒有干涉的嚙合齒。

      5 結(jié)束語

      通過前面的分析檢驗(yàn),半軸齒輪軸向間隙的波動值為0.1068mm,將間隙要求調(diào)整為軸向間隙0.1mm~0.3mm,選墊片時,將間隙調(diào)整值保證在0.2mm,所有嚙合齒的間隙值才能落在要求范圍內(nèi);同時,優(yōu)化測量回轉(zhuǎn)力矩的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)至12圈,確保所有齒皆互相嚙合上一次,徹底排除干涉的風(fēng)險。

      通過裝配驗(yàn)證和理論分析相結(jié)合,確認(rèn)了現(xiàn)有差速器產(chǎn)線半軸齒輪軸向間隙波動的特性,并提出了軸向間隙的合適的調(diào)整范圍。通過分析齒數(shù)關(guān)系,得到檢測齒輪嚙合干涉的合理的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。分析提出的改進(jìn)調(diào)整解決了產(chǎn)線生產(chǎn)出現(xiàn)的問題,提高了生產(chǎn)效率。

      參考文獻(xiàn):

      [1]汽車構(gòu)造[J].機(jī)械工業(yè)出版社.

      [2]汽車差速器半軸齒輪墊片測選技術(shù)及設(shè)備的研究[D]. 孫慧.合肥工業(yè)大學(xué) 2018年.

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