新型主減速器總成主螺母擰緊系統的研制

（北京機械工業自動化研究所，北京 100120）

0 引言

主減速器總成螺母擰緊及軸承預緊力矩檢測設備是車橋裝配過程中保證產品質量不可缺少的手段。伴隨著我國汽車行業的發展，車橋廠商對主減器的裝配也提出了更高的要求[1]。例如提高擰緊，檢測的自動化，高效化；提高擰緊，檢測的精度等級；減少工人的勞動強度；減少擰緊，檢測工作節拍。

針對客戶的要求，為山東某車橋公司設計了主減速器總成主螺母擰緊與軸承預緊力矩檢測同步完成的設備。此設備首先對主螺母進行定扭預緊，然后軸承預緊力距檢測機構檢測預緊力矩，數據反饋至主螺母擰緊機構，擰緊機構根據反饋數據對擰緊力矩進行同步反復調整[2]。

1 產品結構及設備總體構成

1.1 主減速器總成組裝圖

圖1 主減速器總成組裝圖

1.2 產品力矩參數

表1 產品力矩參數

1.3 設計原則

本設備需為在線自動設備。產品到達本工位，擰緊機構根據表1提供的主螺母扭矩值對圖1所示的主螺母2預擰緊，然后力矩檢測機構根據表1提供的主齒軸承預緊力矩值對圖1所示的圓錐滾子軸承6進行力矩檢測，最后擰緊機構根據預緊力矩檢測機構反饋的數據值做出相應的調整，或是繼續加載擰緊，或是旋松。

2 設備總體構成

圖2 設備總體簡圖

根據圖2設備總體簡圖所示：底座1固定在地面，需調水平；氣缸2帶動擰緊檢測機構上下運動；設備啟動，擰緊檢測機構7下降至工作位與工件貼合，開始工作；主減速器總成4裝配合格后氣缸2舉升，放行工件。

3 擰緊檢測機構

圖3 擰緊檢測機構簡圖

根據圖3擰緊檢測機構件圖所示，此機構工作流程如下。

主螺母的擰緊系統：首先液壓止動組件11伸出插銷另止動盤12鎖死，另芯軸13與螺母套筒16失去旋轉自由度，而后伺服電機7工作，動力經小齒輪軸組件4傳遞至大齒輪14減速增扭，動力再經滑動套15傳遞至旋轉撥叉組件1，撥叉與圖1凸緣法蘭結合旋轉。此時圖1主螺母相對于凸緣法蘭轉動，達到主螺母擰緊作用。伺服電機7達到預設扭矩值時停止，靜態扭矩傳感器5讀取精確扭矩值，上傳系統，此數值經系統處理，計算出主螺母擰緊力矩值。

圓錐滾子軸承力矩檢測系統：伺服電機7停止工作后，液壓止動組件11插銷縮回與止動盤12分開解鎖；液壓提升組件3油缸伸出，大齒輪14與滑動套15向下移動，兩齒輪分離；減速電機8工作，芯軸13與螺母套筒16同步旋轉。旋轉動力經螺母套筒16傳遞至圖1主動錐齒輪軸，此時動態扭矩傳感器10讀出精確數值，上傳系統，此數值經系統分析處理，計算出圓錐滾子軸承預緊力值。

上述步驟得出的扭矩力值需與表1數值進行系統比對，如若軸承預緊力矩值偏大或偏小需經伺服電機7對主螺母進行旋松或旋緊，系統記錄數據，再次進行軸承預緊力矩檢測，直到合格為止。合格后圖2擰緊檢測機構上升，產品放行。

特別說明：擰緊檢測產品之前，必須對設備進行空載檢測，得出靜態扭矩值及動態扭矩值，存儲系統，用于檢測產品后系統計算處理用。擰緊轉速不宜過大，動態檢測轉速需控制在30～45r/min為宜[3]。

4 系統控制部分

整臺設備的機械部分完成后，必須通過電氣控制來實現設備的相關動作。其電氣控制如圖4所示。

圖4 PLC主回路簡圖

控制系統主要通過PLC來實現，主要完成以下的功能：實現輸入輸出的控制，包括實現遠程的控制，用來控制機械機構的執行，電機的運轉，氣缸、液壓缸的升降等；實現數據的綜合分析、處理，預緊力矩檢測數據對擰緊機構的反饋；實現控制系統對數據的采集，記錄，存儲并上傳服務器[4]。

5 結束語

本設備與以往的工作設備不同。傳統的螺母擰緊設備只要根據車橋廠所提供的力矩對螺母擰緊，而后在另一工位上進行軸承預緊力檢測或是人工感觸。這樣又耗時又不能達到準確性。而本設備擰緊主螺母與圓錐滾子軸承的預緊力矩檢測在同一工位完成，預擰緊主螺母后檢測軸承預緊力矩值，根據預緊力距值對擰緊主螺母力矩做出調整，而后再次檢測軸承預緊力矩值，形成閉環，直至合格為止。由于是自動完成，不僅縮短工作時間，節省人力而且大大提高了裝配的質量。

[1]劉景濤.汽車驅動橋主減速器總成預加載荷研究及系統實現[D].杭州:浙江大學,2009:30-39.

[2]吳磊.汽車主錐墊片測量裝配技術和設備的研究[D].合肥:浙江大學,2008:44-54.

[3]曾學花.汽車驅動橋主動錐齒輪總成選墊分析及系統實現[D].杭州:浙江大學,2007:29-38.

[4]薛定宇.控制系統計算機輔助設計[M].清華大學出版社,2006:255-281.