主減速器總成主動齒輪內、外調整墊片在線測選系統

于剛，陶發荀，陶勇

(1.遼寧曙光汽車集團股份有限公司，遼寧丹東118001;2.北京泰誠信測控技術有限公司，北京102206)

0 引言

主減速器總成是輕型汽車驅動橋產品的關鍵部件［1］。在其組裝過程中，因零件尺寸偏差及軸承在載荷作用下的軸向位移量，須采用增加或減少內、外調整墊片值的方法，分別對主動齒輪安裝距實際值與理論值的變差，內、外軸承及剛性隔套之間距變量進行補償，使主、被動齒輪副接觸區嚙合印跡，主動齒輪軸承預緊力矩分別達到產品設計要求。原有裝配方法為手工試裝內、外調整墊片，由于人為因素影響造成墊片值選擇不當，經常出現因裝配后的接觸區嚙合印跡、軸承預緊力矩不符合產品設計要求而返工現象，而多次返工易發生破壞內、外軸承與主動齒輪配合精度的潛在失效模式。為提升產品組裝質量，在新建的輕型汽車驅動橋組裝生產線［2］，應用了主動齒輪安裝距及軸承預緊力矩調整墊片測選系統及方法發明專利，配置了在線測選系統。

1 產品結構

(1)輕型汽車驅動橋產品結構圖［3］如圖1所示。

(2)主減速器總成組裝圖［4］如圖2所示。

2 配置主減速器總成主動齒輪內、外調整墊片在線測選系統［5］

2.1 設計原則

(1)應用相對測量原理，實施在線測選。為減少測量累積誤差，提高測量精度，檢測工位一在對內、外軸承施加載荷并低速旋轉消除其軸向位移后，采集主減速器殼體與主動齒輪及內、外軸承之間距值數據。檢測工位二在施加軸向載荷狀態，先采集內、外軸承內圈與剛性隔套之間距值數據;然后分別對選出待裝的內、外調整墊片值進行復檢。

(2)主減速器殼體、主動齒輪及內、外軸承與剛性隔套之間距尺寸鏈如圖3所示。

圖3中，Lb1為主動齒輪安裝距理論值;Ls1為被動齒輪軸線至內軸承前端面之間距值;Ln為內調整墊片值;Lb2為內、外軸承內圈與剛性隔套之間距標定值;Ls2為內、外軸承內圈與剛性隔套之間距值;Ls3為內軸承前端面至外軸承后端面之間距值;Lw為外調整墊片值。

式中:Cs1b為標定工況檢測工位一的左、右位移傳感器采集的平均位移量;Cs1為被動齒輪軸線至內軸承前端面之間距值測量工況檢測工位一的左、右位移傳感采集的平均位移量;Zp為主、被動齒輪副制造配對后的安裝距偏差值。

(4)應用相對測量原理建立數學模型，計算Lw值:

式中:Cs3b為標定工況檢測工位一的上位移傳感器采集的位移量;Cs3為內軸承前端面至外軸承后端面之間距值測量工況檢測工位一的上位移傳感器采集的位移量;Cs2b為標定工況檢測工位二的位移傳感器采集的位移量;Cs2為內、外軸承內圈與剛性隔套之間距值測量工況檢測工位二的位移傳感器采集的位移量。

(5)在組裝生產線配置的電控裝置較多且電磁信號較強的環境中，為保持在線測選系統測選精度的穩定性、連續性，對硬件采用濾波、隔離電源，軟件采用傳感器信號的非線性校正等抗干擾技術;在線測選系統具備自診斷、保護、報警、良好的人機界面、操作簡捷等功能［6］。

(6)技術規范:零件間距尺寸測量精度為±0.007 mm;內、外調整墊片值復檢精度為±0.005 mm。

(3)應用相對測量原理建立數學模型，計算Ln值:

2.2 在線測選系統總體構造

(1)在線測選系統總體構造示意圖如圖4所示，設置于輕型汽車驅動橋組裝生產線中的主減速器總成主動齒輪內、外調整墊片測選關鍵工序。

(2)檢測工位一為在線測選系統主要構造，其構造簡圖如圖5所示。聯接板39、工作臺9與機身40焊接，經螺栓22、螺釘5與機體21、支撐主減速器殼體12的定位板10構成一體，滑動底板4經螺釘5、36同支撐座6與模擬主動齒輪的芯軸31構成旋轉體的芯軸旋轉裝置35聯接，其下端經螺釘3與經螺釘1與聯接板39聯接的兩套滑動底板升降油缸2構成聯動體。模擬差速器左、右軸承的半圓基準測量塊32與套裝在支撐座6內的兩根滑動導桿38螺紋聯接后，在復位彈簧37作用下垂直運動。左、右位移傳感器8、33與計算機控制單元的左、右兩路被動齒輪軸線至內軸承前端面之間距尺寸數據信號采集通道聯接后，經螺釘7、34緊固套裝在支撐座6內，與半圓基準測量塊32下平面緊密感應接觸。橫梁23上端與經螺栓19聯接在機體21上平臺的橫梁升降油缸20螺紋聯接，在其驅動下沿經螺釘14、27聯接在機體21中的左、右直線導軌15、26垂直運動，其上下端臺經螺釘25與導軌端蓋24聯接，其下端經螺釘29聯接的壓頭28由壓塊30將垂直壓緊裝置施加的載荷經外軸承13傳遞，使內軸承11與芯軸31的配合端臺緊密接觸。上位移傳感器18與計算機控制單元的內軸承前端面至外軸承后端面之間距值數據信號采集通道聯接后，緊固套裝于安裝支架17內經螺釘16與機體21聯接，與壓頭28的中空槽上方端臺緊密感應接觸。

(3)檢測工位二為在線測選系統主要構造，其構造簡圖如圖6所示。底板3、支架4、下聯接板5焊接后，經螺栓6與測量平臺7聯接，與四根立柱15、螺母14、上聯接板17構成框架，經螺釘18與壓緊油缸19聯接，其活塞桿與壓頭16螺紋聯接。在內、外軸承內圈與剛性隔套之間距值檢測工況，經垂直壓緊裝置施加載荷，基準芯軸13、外軸承內圈12、剛性隔套11、內軸承內圈10與測量平臺7壓緊。位移傳感器9，與計算機控制單元的內、外軸承內圈與剛性隔套之間距值數據信號及內、外調整墊片值復檢數據信號采集通道聯接后，經螺釘8緊固套裝于測量平臺7內孔軸線處，與基準芯軸13下端面緊密感應接觸;在內、外調整墊片值復檢工況，經垂直壓緊裝置施加載荷，平板2與墊片1壓緊。

2.3 計算機控制單元

檢測系統程序構成框圖如圖7所示。

3 測選流程［7］

3.1 檢測工位一的標定和檢測

(1)標定:按上線組裝產品型號，先將其對應的半圓基準測量塊、芯軸進行更換。滑動底板上升，再將標定塊套裝于芯軸上，壓頭下行由壓塊使標定塊中的半圓孔與半圓基準測量塊緊密配合，由計算機控制單元先開通左、右兩路被動齒輪軸線至內軸承前端面之間距值數據信號采集通道，分別采集該標定狀態的左、右位移傳感器的感應信號并轉換計算得到平均值Cs1b;再開通內軸承前端面至外軸承后端面之間距值數據信號采集通道采集上位移傳感器的感應信號并轉換計算得到Cs3b值。

(2)檢測:取出標定塊，先將內軸承內圈套裝到芯軸上，再將主減速器殼體合件放入定位板上。滑動底板上升，使半圓基準測量塊與主減速器殼體中的差速器左、右軸承半圓孔緊密配合，將外軸承內圈套裝到芯軸上，后將壓塊放置到外軸承內圈上，壓頭下行由壓塊經外軸承使內軸承前端面與芯軸的配合端臺緊密接觸，芯軸旋轉體帶動內、外軸承低速轉動并消除軸向位移。由計算機控制單元先開通左、右兩路被動齒輪軸線至內軸承前端面之間距值數據信號采集通道，分別采集左、右位移傳感器的感應信號并轉換計算得到平均值Cs1;再開通內軸承前端面至外軸承后端面之間距值數據信號采集通道，采集上位移傳感器的感應信號并轉換計算得到Cs3值。

(3)計算Ln值:經A/D轉換器與計算機控制單元串口通訊，依據檢測工位一采集的Cs1b值、Cs1值、預設的Zp值按式(1)，自動計算出Ln值，并在CRT的Ln值窗口顯示。

3.2 檢測工位二的標定和檢測

(1)標定:按上線組裝產品型號，先將其對應的基準芯軸、平板放入測量平臺，經垂直壓緊裝置施加載荷，平板下端面與位移傳感器緊密感應接觸，由計算機控制單元先后開通內、外軸承內圈與剛性隔套之間距值數據信號及內、外調整墊片值復檢數據信號采集通道，分別采集位移傳感器的感應信號并轉換計算得到Cs2b值及基準零位。

(2)檢測:將內、外軸承內圈與剛性隔套與基準芯軸套裝后放入測量平臺，經垂直壓緊裝置施加載荷，基準芯軸下端面與位移傳感器緊密感應接觸，由計算機控制單元開通內、外軸承內圈與剛性隔套之間距值數據信號采集通道，采集位移傳感器的感應信號并轉換計算得到Cs2值。

(3)計算Lw值:經A/D轉換器與計算機控制單元串口通訊，依據檢測工位一采集的Cs3b值、Cs3值，檢測工位二采集的Cs2b值、Cs2值，預設的Zp值，按式 (2)，自動計算出Lw值，并在CRT的Lw值窗口顯示。

3.3 Ln值、Lw值復檢

由計算機控制單元轉換程序，使檢測工位二進入內、外調整墊片值復檢工況;依據CRT的Ln值、Lw值窗口顯示及調整墊片存放柜中的分組綠色指示燈引導，先后取出內、外調整墊片與平板、基準芯軸順序放入測量平臺，經垂直壓緊裝置施加載荷，平板下端面與墊片壓緊的同時與位移傳感器緊密接觸感應，再由計算機控制單元開通內、外調整墊片值復檢數據信號采集通道，采集位移傳感器的感應信號并轉換計算分別進行Ln值、Lw值復檢。

4 結束語

主減速器總成主動齒輪內、外調整墊片在線測選系統投入運行后，性能穩定、工作可靠、操作簡捷，實現了標準化組裝，增強了輕型汽車驅動橋組裝過程控制能力。為大規模制造優質產品，擴大市場銷售份額創造了條件，大幅度提升了企業核心競爭力。

【1】于剛，張馮軍.加強型支撐結構輕型汽車后驅動橋總成:中國，ZL200820011955.7［P］.2009 －04 －29.

【2】于剛，高飛.輕型汽車驅動橋總成組裝生產線:中國，ZL200810011303.8［P］.2010－06－02.

【3】于剛，高飛.強支撐型輕型汽車驅動橋總成:中國，ZL200820014649.9［P］.2009 －06 －10.

【4】于剛，陶發荀.輕型汽車整體式驅動橋柔性組裝生產線設計方案［J］.汽車零部件，2009(6).

【5】于剛，張馮軍.主動齒輪安裝距及軸承預緊力矩調整墊片測選系統及方法:中國，ZL200810228653.X［P］.2010 －12 －01.

【6】于剛，陶發荀，陶勇.插管式結構主減速器總成主動齒輪安裝距調整墊片在線測選系統［J］.汽車零部件，2009(2).

【7】于剛.基于同步測量的主動齒輪安裝距調整墊圈在線測選系統［J］.計量技術，2009(3).