中間軸總成對齒檢驗方案的實施

趙子炯

（中國重汽集團大同齒輪有限公司質量部， 山西 大同 037005）

引言

豪沃雙中間軸變速箱，由于在工作時兩個中間軸齒輪對主軸齒輪所加的徑向力大小相等，方向相反，且相互抵消，使主軸只承受扭矩，不承受彎矩，從而改善了主軸和軸承的受力情況，大大提高了變速箱的使用可靠性和耐久性。其動力傳遞是經輸入軸輸入，分流到兩根中間軸上，然后匯集到主軸，最后通過副箱的行星減速機構輸出。其中每根中間軸理論上只承擔輸入扭矩的50%，在工作狀態下，兩根中間軸在傳遞過程中要始終保持一致，這就要求中間軸齒輪與主軸齒輪在裝配時要對齒，也就是要保證左右兩根中間軸總成在裝配時要求同檔位齒輪的齒或齒槽相對于各自基準的偏離值之差保持一致或其絕對值控制在一定的范圍內。若該偏離值太大在齒輪傳動時會造成兩根中間軸承擔的扭矩分配不均衡。可能會出現一根中間軸傳遞30%的扭矩，另一根中間軸傳遞70%的扭矩，甚至兩根分配更不平衡，這必將影響變速箱整體性能，如掛擋困難、噪音大、傳動不平穩、同時還會造成各檔齒輪早期磨損、打齒，以及變速箱的早期損壞。中國重汽集團大同齒輪有限公司目前檢驗中間軸總成對齒的采用克林貝格P40，由于該設備同時承擔發動機齒輪、變速箱齒輪及軸的檢驗，檢驗任務大，檢驗頻次無法保證，檢驗能力嚴重不足。為此，開發利用CMM測量機的自定心功能，滿足中間軸總成各檔齒輪的齒槽中心對基準齒軸齒齒槽中心的對齒檢驗。

1 測量原理

三坐標測量機對中間軸圓柱、平面基本測量要素的測量非常容易，在測量齒槽中心時利用三坐標的連續測量控制，即測頭連續沿著程序規定的路徑位置進行不脫離零件表面的掃描測量[1]。使測頭沿著基準齒槽的任一齒面連續掃描至測頭觸發到齒槽另一齒面時的觸發采點，從而獲得基準齒槽的中心位置，并將該點投影到基準平面上，以基準齒所在的齒輪基準面的回轉中心作為坐標原點，基準齒所在的齒輪回轉中心和基準齒連線作為+X軸，中間的軸的軸向方向作為+Z軸，建立工件坐標系，通過Quindos6軟件自定心功能，精準測出每個齒輪的齒槽中心，利用該點在坐標系的偏離X軸的距離，即可評價出各輪齒中心的偏離程度，滿足對齒檢驗的要求，如圖1所示。

圖1 自定心掃描路徑

2 建立坐標系

利用三坐標測量機，先測量基準平面即中間軸的軸肩平面，再測量中間軸軸頭兩端的圓柱，搜集兩圓柱建立一條直線，以該直線作為坐標系的+Z軸，坐標系原點為基準齒所在基準面上齒輪的回轉中心，即Z軸零位在基準齒的軸肩處。滿足建立坐標系的基本條件，一個原點和一個坐標軸方向，粗建坐標CSY（1）。然后將坐標系CSY（1）的+Z軸下移20 mm至基準齒中間處即構建CSY（2），在此坐標系下，利用Quindos6軟件的自定心功能測量出基準齒的齒槽中心，將該中心點投影到坐標系CSY（2）的XY平面上。用該中心和坐標系CSY（2）的原點CSY（2）.＄ZP建立一條直線，作為建坐標CSY（3）的+X軸，利用CSY（2）.$ZP作為原點，兩軸端圓柱搜集直線，作為+Z軸，建立的CSY（3）作為工件坐標系。

3 測量

該中間軸的基準齒和各輪齒所測位置中心不在齒輪的實體上，而是在兩個齒的齒槽中心位置，該位置的測量是通過Quindos6的自定心功能完成的，這種采點過程為：測針的球頭先接觸一個齒面，這時其不會立即采點，而是根據預設的路徑沿齒面方向連續向齒根部位自動搜索，直到與齒槽的另一面同時接觸，才會自動觸發采點，即沿“V”字型進行掃描，查找出頂點。自定心測量結束，將輸出終點處，紅寶石球心坐標值，則該點為該齒槽中心的位置。

根據不同檔位齒的位置不同，分別為自定心測量設置路徑，對每個檔位的被測要素進行有效測量，最后根據被測要素偏離工件坐標系X軸的距離，即該自定心輸出的Y軸判定其偏離基準的程度。

4 測量結果比對

測量設備只是測量過程的一部分，過程的擁有者必須了解如何正確地使用這些設備，以及如何分析和解釋結果，有義務監控和控制測量過程，從而確保獲得穩定和正確的結果[2]。根據對10件總成的測量并與克林貝格進行數據比對，按要求對兩個測量系統進行重復性和再線性分析，根據結果發現三坐標測量機檢驗結果可靠，人為誤差小，且測量精度高。

以二檔齒輪為例，兩種測量系統分析結果如表1所示。

表1 兩種測量系統分析結果

5 結論

1）利用自定心的掃描功能，不僅滿足直齒對齒的測量，同時還能滿足斜齒對齒的測量。

2）由于三坐標機的測量量程大，可以滿足公司任何一種中間齒軸對齒的測量，這種優勢克林貝格不具有。

3）由于這種測量方法能最大程度的減少人為誤差，也比克林貝格有優勢。

4）其中最大的優勢三坐標測量機的測量結果能直接存儲在計算機，能實現檢驗再現，便于追溯，而克林貝格只能在測量后一次性輸出紙質結果，不能存儲在計算機中。