商用車后驅動橋主減速器主錐軸承預緊研究

摘 要：本文以商用車后橋的主減速器為研究對象，分析了裝配質量對后橋噪聲和振動的影響。通過調整墊圈并比較不同裝配狀態下的軸承預緊力，獲得不同的齒輪力矩和游隙。在相同的測試條件下，技術人員選擇合適的調節密封件，可以使主減速器軸承科學地進行預加載，使得后橋總成的噪聲和振動水平達到最佳值，并提高相同后橋類型的質量。

關鍵詞：商用車;后驅動橋;主減速器;主錐軸承

0 引言

隨著人們對汽車舒適性要求的不斷提高，汽車的后驅動橋主減速器主錐軸承預緊研究，已成為國際汽車工業中主要汽車制造商和零件制造商關注的問題之一。后驅動橋是車輛變速器中的最后一個變速器，運動過程中的振動和噪音對車輛的整體質量有重大影響。產生噪音的原因是后軸表面的振動，影響因素通常包括主齒輪的參數和結構、齒輪的精度、主齒輪的組裝以及驅動橋的工作條件。其中，主減速組件的組裝質量是非常重要的因素。本文從減速器主軸承上的預緊力開始，分析了對后橋噪音和振動的影響。

1 后驅動橋主減速器

主減速器的小齒輪支撐類型包括動臂類型和驅動器類型兩種。在本文中，對動臂類型進行了研究，主減速器的主齒輪為支撐齒輪，背對背組裝的兩個圓錐滾子軸承結構。

軸承預緊力在預緊力之后，軸承可以提供足夠的支撐剛度。支撐剛度是確保主齒輪副正確嚙合，平衡運行，低噪音和耐磨性的重要因素之一。因此，必須提供圓錐滾子軸承，并使用適當的預緊力來增加支撐剛度。主減速器的小齒輪軸承和大軸承的預緊力由小齒輪軸承的調節密封件和墊片設定。大型齒輪軸承（通常稱為差速器軸承）取決于軸承座和軸承之間的差速，可通過調整軸承墊圈和差速器墊片進行調試。

錐齒輪副的嚙合設置，設定軸承預緊力之后，需要錐齒輪副的嚙合設置，以確保齒面的接觸面正確，并且齒側游隙符合規定。正齒輪和負齒輪的嚙合標記應朝小端偏置，并且接觸區域的長度應大于齒長的40%和齒高的50%。使用墊圈調節小齒輪軸承外圈與軸承座之間的齒輪對壓痕，以進行科學調節。在車輛運行期間，過度的預緊力，很容易導致齒輪副產生高溫并損壞軸承;相反，預緊力太低，這降低了齒輪副的嚙合精度，并產生較大的噪音，從而縮短了齒輪副的壽命。

2 后驅動橋主減速器主錐軸承材料

主減速器錐齒輪的工作環境較為嚴苛，與傳動系統中的其他零部件結構相比，其具有外部承壓負載大，暴露時間長，力學性能變化大和沖擊多的特點。因此，傳動架構下的主錐軸承齒輪是材料選項中較為薄弱的環節。基于此，主減速器主錐齒輪的材料必須滿足較為苛刻的環境沖擊。應在長時間的應力作用下，具有高彎曲疲勞強度以及表面接觸力的疲勞強度，并且較高的材料表面硬度可以確保長期作用下的較高的耐磨性。同時，齒輪芯必須具有足夠的韌性，以適應沖擊載荷的長期作用，防止主錐軸承材料根部在沖擊載荷下斷裂。基于鍛造性能、切削性能以及熱處理性能的各項綜合性能，合金材料的選擇是盡量避免使用鎳和鉻，并選擇含有錳、釩和其他元素的合金鋼。汽車減速齒輪中使用的錐齒輪和錐齒輪目前通常由滲碳合金鋼制成。滲碳合金鋼的優點是可以獲得表面碳含量高的硬化層（碳質量比通常為0.8%至1.2%），具有較高的耐磨性和抗壓強度，并且芯部柔軟、韌性好。因此，這些材料具有優異的彎曲強度，表面接觸強度和抗沖擊性。由于鋼本身的碳含量較低，因此鍛造和切割性能更好。主要缺點是熱處理成本高，表面硬化層下面的基材較軟。

3 商用車后驅動橋主減速器主錐軸承效率

在現代汽車的發展中，除扭矩傳遞能力，機械效率和重量指標等主要減速器的要求外，其噪聲性能已成為關鍵指標。與常規機加工工藝相比，磨削工藝可以實現非常高的精度和良好的重復性，汽車的應用范圍在不斷擴充，為了擴大車輛對某些中型車輛的這些不同使用條件的適應范圍，有時將主減速器轉換為兩速發動機，該發動機不僅可以實現大的主減速比，而且還可以實現所謂的多速高速關閉汽車，在不同的使用條件下，提高汽車的綜合性能和燃油經濟性。

當變速器處于最高檔位時可確定最終減速比，最終減速比直接影響車輛的結構類型、外形尺寸、質量尺寸以及性能和燃油消耗。技術人員進行選擇時，應通過計算車輛性能以及車輛總體設計中的總動力傳動比來確定，并結合汽車動力學的相關理論，通過優化設計并優化調整發動機和傳動系統參數來選擇，進而獲得最佳性能和燃油經濟性。對于具有大功率儲備的汽車和長途客車，特別是賽車，應根據最大發動機功率及其速度選擇值，以確保這些汽車具有的最大車速。為了使錐齒輪安全可靠地工作，它必須具有足夠的強度和耐用性。設計人員在進行設計時，應根據其承受的載荷大小檢查強度。齒輪損壞有多種形式，通常，正常齒輪是有缺陷的，齒表面會出現凹痕和剝落，齒表面會被膠粘，并且齒表面會磨損。除了齒輪箱的壽命和設計準確性之間的直接關系外，這通常是在實際生產中由材料，加工精度，熱處理，安裝故障排除和使用條件不當引起的，設計人員進行合理的結構圖設計只能減少或避免上述損壞。強度計算是檢查結構可靠性的方法之一，目前，強度計算主要是一種近似方法。在汽車行業中確定齒輪強度的主要依據是試驗臺和道路測試以及對實際使用的齒輪的評估。該計算可用作設計參考。隨著計算機技術在汽車設計中的應用，測試設備和技術的發展，有限壽命計算方法的條件和有限元已經創建，從而使計算更符合實際用途。

4 結束語

綜上，本文探究了商用車后驅動橋主減速器主錐軸承預緊安裝，設置和檢測方法。結合車輛的道路載荷譜，優化并計算了軸承的軸向預緊力，從而提高了組件的使用壽命。軸承預緊力與軸向夾緊力，螺母的軸向夾緊力和扭矩之間的關系，為確定主錐度組件中的螺母扭矩并檢查圓錐滾子軸承旋轉的摩擦阻力提供基礎，并通過實驗研究了扭矩與軸向載荷之間的線性關系的幾個相關因素對摩擦阻力轉矩的影響，對軸承預緊力在線檢測方法提出了更高的要求。

參考文獻：

[1]周廷美，余翔宇，莫易敏，謝雄亮.后橋主錐軸承預緊模型與動態擰緊理論的研究[J].機械設計與制造，2019（02）：207-210.

[2]周大坤.車橋圓錐滾子軸承預緊計算與裝配[J].現代制造技術與裝備，2019（01）：176+179.

[3]王維松，李增喜，李軍帥，張林，譚博劍.某SUV后主減速器振動引起車內轟鳴問題的研究[J].農業裝備與車輛工程，2017，55（09）：

101-104.

[4]鈕微龍，劉徹，武杰.某SUV后主減速器總成共振問題分析[J].汽車工程師，2016（12）：43-45.

作者簡介：楊璇（1989-），男，江西人，本科，助理工程師，研究方向：前、后驅動橋的機加工及裝配工藝。