AT變速器配對單列圓錐滾子軸承軸向游隙設計探討

譚超 武寶新

摘 要：AT變速器中配對安裝的單列圓錐滾子軸承因其結構原因，其軸向游隙的調整復雜且困難。文章介紹了圓錐滾子軸承軸向游隙設計計算的方法，對配對安裝的軸承、內隔圈、后殼及軸的互換性進行了研究。

關鍵詞：圓錐滾子軸承;公差控制法;軸向游隙;互換性

中圖分類號：U463.212 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）19-77-03

Discussion on the Design of Axial Gap of AT Transmission Paired Single Row

Tapered Roller Bearing

Tan Chao， Wu Baoxin

（Xi'an FC Intelligence Transmission Co.， Ltd.， Shaanxi Xi' an 710119）

Abstract： The adjustment of axial clearance of single-row tapered roller with paired installation in AT transmission is complicated and difficult because of its structural reasons. The paper introduced tapered roller bearings design and calculation method of axial clearance. And research the interchangeability of paired-mounted bearings， inner ring， rear shell and shaft.

Keywords： Tapered roller bearings; Tolerance control; Axial clearance; Interchangeability

CLC NO.： U463.212 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）19-77-03

引言

配對單列圓錐滾子軸承通常有兩種結構即背靠背和面對面。背靠背安裝的兩套軸承作用中心呈“O”型，這樣的結構不但剛性好，而且還可以承受傾覆力矩，是汽車AT變速器中最常見的一種結構型式。軸承的軸向游隙通常通過修配內隔圈或者外隔圈來實現，由于修配內、外隔圈后軸承只能成組安裝使用，對零件的互換性極為不便。本文主要就具有互換性的圓錐滾子軸承軸向游隙的設計進行探討。

1 設計目的

為保證配對安裝的單列圓錐滾子軸承具有合適游隙，有兩種方法進行游隙控制。

一種方法是配做。通常通過修磨內隔圈、外隔圈來保證合適的軸向游隙。但整套軸承（軸承、內隔圈、后殼、軸）中單個零件不具有互換性，單一零件失效則需要更換整組軸承。對AT變速器售后維護帶來不便，對AT變速器售后成本影響很大。

另一種方法是調整。通過在裝配時使用調整墊對游隙進行調整，來保證合適的軸向游隙。但需要對生產人員進行培訓，會提高生產線人力成本支出和技術能力要求，并且需要專用的設備、工裝夾具和調整墊板等零件。

因此在前期的設計工作中保證整套軸承組中的單一零件具有互換性成為必要。

2 軸向游隙計算

本文通過AT變速器輸出軸背對背安裝的圓錐滾子軸承的實例進行設計探討。圖2為AT變速器的輸出端結構設計圖。

2.1 設計原則

設計原則為，通過實際測量及理論計算的方法確定，外圈過盈安裝影響△W、內圈過盈安裝影響△N、溫度影響△T三個影響因素的設計值。再通過（式1）確定出預設安裝游隙δA。工作游隙綜合考慮整個軸承組尺寸鏈的公差帶范圍，并結合圖4圓錐滾子軸承游隙壽命曲線選取合適值。預設工作游隙的取值范圍為-0.020～0.200mm。其計算公式如下：

（1）

式中：

δA—預設安裝游隙。通過尺寸鏈計算，在設計階段預留的軸向間隙。

△W—外圈過盈安裝影響。外圈過盈安裝會造成外圈收縮，由于外圈直徑的減少，軸承內部會有軸向的寬度變化。

△N—內圈過盈安裝影響。內圈過盈安裝會造成內圈擴張，由于內圈的直徑增加，軸承內部會有軸向寬度的變化。

△T—溫度影響。軸承組在運行中會由于內外圈溫差造成由溫度引起的游隙改變。

2.2 外圈過盈安裝影響△W

軸承外圈過盈安裝進后殼中，因后殼材質為鑄鋁，不適用軸承手冊中提供的計算公式。因此采用實測方法統計得出外圈過盈安裝影響△W。測量時搭建工裝如圖5。

測量方法：

（1）安裝前對2組軸承進行配對并編號。

（2）將2組軸承放入如圖所示工裝中，并加載預緊力。

（3）用高度尺測量工裝高度h1、h3、h4，用高度尺測量B1。

（4）用千分尺對后殼尺寸h2進行測量。

（5）將2組軸承的外圈壓入后殼中。

（6）用深度尺測量高度h5。

（7）軸承組總寬B2=h4+h5-h3+（h1-h2）。

（8）過盈安裝對游隙的影響值為△W=B2-B1。

通過3批次共計25組的實測數據對外圈過盈安裝影響△W進行了統計計算。通過統計數據計算得，外圈過盈安裝影響△W=0.290mm。統計數據見表1。表中尺寸B1、h2、h5、B2均為4組測量數據的平均值，h1、h3、h4為工裝尺寸是定值。