乘用車驅動橋總成裝調優(yōu)化方法

乘用車驅動橋裝配關鍵參數，與 ， 、 和 四處調整墊片（見圖1）相關，其中： 為內軸承調整墊片， 為外軸承調整墊片， 為左軸承調整墊片， 為右軸承調整墊片。而涉及的調整墊片均為變量且相互影響，因此動態(tài)調整關系非常復雜，調整墊片理論計算公式中均含有修正系數且無參考數值，按零值處理后初選的調整墊片不正確。這就使嚙合印記的裝調難度大大增加，裝調過程中沒有各個參數之間的動態(tài)調整規(guī)律，整機裝調少則十幾遍多則二十幾遍，勞動強度大、效率低且極易造成零件損傷，輕則更換零件重則整機報廢，因此摸索分析出調整墊片與關鍵參數之間的定量規(guī)律迫在眉睫。

定性 + 定量調整

突破關鍵性核心技術、總結出定性 + 定量的調整規(guī)律。目前市場上乘用車驅動橋裝調，普遍采用從齒嚙合印記偏大端時向主齒中心線方向靠近從齒，從齒嚙合印記偏小端時向主齒中心線反方向移出從齒；從齒嚙合印記偏向齒頂時向從齒中心線方向靠近主齒，從齒嚙合印記偏齒根時向從齒中心線反方向移出主齒的方法，反復研磨主動錐齒輪和從動齒輪的嚙合印記最終獲得最佳嚙合印記。此種方式工藝繁瑣，操作復雜，勞動強度高。

有鑒于此，本文提出一種優(yōu)化乘用車驅動橋主從動錐齒輪結構及嚙合印記裝調方法，以解決現有乘用車驅動橋裝調工藝繁瑣、操作復雜、勞動強度高的問題。

為實現上述目的，采用以下技術方案。乘用車主從動錐齒輪結構如圖2所示，包括相互嚙合的主動錐齒輪和從動齒輪，主動錐齒輪通過主動錐齒輪內軸承和主動錐齒輪外軸承固定在驅動橋前殼前端內，驅動橋前殼上設置有第一階梯面、第二階梯面和第三階梯面，主動錐齒輪上設置有中間階梯面，主動錐齒輪內軸承的外圈端面與第三階梯面之間安裝內軸承調整墊片，主動錐齒輪外軸承的內圈端面與中間階梯面之間安裝外軸承調整墊片，從動齒輪與差速器殼相連，差速器殼上壓裝有差速器右軸承和差速器左軸承，第一階梯面與差速器左軸承之間安裝有左軸承調整墊片，第二階梯面與差速器右軸承之間安裝有右軸承調整墊片。

同時，主動錐齒輪上安裝有凸緣總成。裝調過程中還涉及乘用車驅動橋主動錐齒輪軸承預緊調整方法，把選定厚度的內軸承調整墊片和主動錐齒輪內軸承的外圈壓入驅動橋殼相應的孔內，并確保壓配到位，把主動錐齒輪外軸承的外圈壓入驅動橋殼相應的孔內，并確保壓配到位；把主動錐齒輪內軸承的內圈及滾子總成壓到主動錐齒輪的軸頸上，并確保壓配到位，然后將選定厚度的外軸承調整墊片套在主動錐齒輪上；把主動錐齒輪合件裝入驅動橋殼內，手動固定主動錐齒輪位置，再把主動錐齒輪外軸承的內圈及滾子總成壓到主動錐齒輪的軸頸上，確保壓配到位；把凸緣總成壓到主動錐齒輪的花鍵上，用夾具固定主動錐齒輪，按扭矩要求擰緊凸緣螺母，并沖鉚凸緣螺母鎖邊至主動錐齒輪相應槽內；在室溫條件下，以一定的轉速旋轉主動錐齒輪，扭矩應在規(guī)定范圍內，如果不滿足要求，則選擇適當厚度的外軸承調整墊片來調整主動錐齒輪軸承的預緊負荷。

驅動橋計算尺寸如圖3所示。裝調過程中還涉及一種乘用車驅動橋主從動錐齒輪嚙合印記裝調方法，在從動齒輪三等分的位置上測量齒側間隙3次，3次測量值在一定范圍內，變動量不大于規(guī)定數值；主動錐齒輪和從動齒輪的齒側間隙調整好以后，用涂色法檢驗齒輪的嚙合印痕，在從動齒輪三等分的位置上涂3處，每處正車面和反車面至少涂兩個輪齒，指示劑厚度不大于規(guī)定值；測試要求主動錐齒輪一定轉速，從動齒輪轉矩一定，測試過程中從動齒輪至少旋轉10圈，從動齒輪齒面的接觸印痕應符合設定要求。調整接觸印痕時若需要調整左軸承調整墊片和右軸承調整墊片的厚度，則需保證兩側加厚量和減薄量相等。

嚙合印記裝調方法是在通過四處調整墊片理論計算結合相應修正系數值、初選的調整墊片后，再對起動力矩、齒側間隙、嚙合印跡逐一進行調試和測量，最后用涂色研磨法檢驗確定主動錐齒輪和從動齒輪的嚙合印痕，標準理想印痕如圖4所示（裝調過程還需結合主從齒加工完成后的原始研磨印痕）。在裝調過程中三項關鍵參數之間相互影響，需通過反復調整墊片的厚度摸索出最佳位置關系。通過數據統計總結出一個定性加定量的裝調規(guī)律，即在改變四處調整墊片厚度時，主齒起動力矩、從齒起動力矩和齒側間隙的相應變化值，從而有效避免了原有主、從齒預緊力和嚙合印記位置調整墊片反復選裝的繁瑣工藝，優(yōu)化裝調技藝及操作方法，突破高端驅動橋嚙合印記裝調工藝難點，達到了在滿足使用性能的前提下提高生產效率、保證產品質量、降低操作者勞動強度的目的。

通過數據統計總結出一個定性加定量的裝調規(guī)律，如圖5所示。在進行初次主從齒嚙合印記研磨后，即可通過定量規(guī)律通過計算得出四處調整墊片的最優(yōu)值。與之前裝調方法相比大大提高了乘用車驅動橋的裝調效率，降低操作人員反復裝調的勞動強度，減少了主從動錐齒輪反復裝調出現磕碰傷的風險，為后續(xù)同類驅動橋開發(fā)摸索出了更快捷的裝調方法。

圖5嚙合印記調整方法規(guī)律

下面將結合實施例中的附圖，對技術方案清楚、完整地闡述。

參見圖2說明本實施方式。一種乘用車主從動錐齒輪結構，包括相互嚙合的主動錐齒輪和從動齒輪，主動錐齒輪通過主動錐齒輪內軸承和主動錐齒輪外軸承固定在驅動橋前殼前端內，驅動橋前殼上設置有第一階梯面、第二階梯面和第三階梯面，主動錐齒輪上設置有中間階梯面，主動錐齒輪內軸承的外圈端面與第三階梯面之間安裝內軸承調整墊片，用來調節(jié)主動錐齒輪在驅動橋前殼內的進和出，主動錐齒輪外軸承的內圈端面與中間階梯面之間安裝外軸承調整墊片，主動錐齒輪上安裝有凸緣總成，外軸承調整墊片與凸緣總成、凸緣螺母以及內軸承調整墊片共同實現主動錐齒輪的預緊力調節(jié)，從動齒輪利用聯接螺栓與差速器殼剛性連接，差速器殼上壓裝有差速器右軸承，從動齒輪上壓裝有差速器左軸承，最后合成差速器總成，第一階梯面與差速器左軸承之間安裝有左軸承調整墊片，所述第二階梯面與差速器右軸承之間安裝有右軸承調整墊片，驅動橋前殼與后蓋相連。

1.主動錐齒輪軸承預緊調整

本實施案例為一種乘用車驅動橋主動錐齒輪軸承預緊調整方法，包括以下步驟：

1）步驟1，把選定厚度的內軸承調整墊片和主動錐齒輪內軸承的外圈壓入驅動橋殼相應的孔內，并確保壓配到位，把主動錐齒輪外軸承的外圈壓入驅動橋殼相應的孔內，并確保壓配到位。

2）步驟2，把主動錐齒輪內軸承的內圈及滾子總成壓到主動錐齒輪的軸頸上，并確保壓配到位，然后將選定厚度的外軸承調整墊片套在主動錐齒輪上。

3）步驟3，把主動錐齒輪合件裝入驅動橋殼內，手動固定主動錐齒輪位置，再把主動錐齒輪外軸承的內圈及滾子總成壓到主動錐齒輪的軸頸上，確保壓配到位。

4）步驟4，把凸緣總成壓到主動錐齒輪的花鍵上，用夾具固定主動錐齒輪，按扭矩要求擰緊凸緣螺母，并沖鉚凸緣螺母鎖邊至主動錐齒輪相應槽內。

5）步驟5，在室溫條件下，以一定的轉速旋轉主動錐齒輪，扭矩應在規(guī)定范圍內，如果不滿足要求，則選擇適當厚度的外軸承調整墊片來調整主動錐齒輪軸承的預緊負荷。

檢測軸承預緊負荷應在軸承經過潤滑并轉動若干圈以后進行，整個檢測過程中注意保證防塵罩與凸緣同軸。

乘用車驅動橋主動錐齒輪軸承預緊調整方法實施例中，測量圖3中尺寸A、B、C、D、E、G和R，并計算內軸承調整墊片的厚度 和外軸承調整墊片的厚度 （204號

內軸承調整墊片厚度 的計算方式為

式中 A —差速器總成實際安裝后縱向中心到第三階

梯面的距離；

B —主動錐齒輪的實際安裝距；

C 一主動錐齒輪內軸承的裝配高；

——工作溫度 時驅動橋前殼的熱膨脹量；

—修正系數。

本實施例中 ，修正系數 通過CAE分析獲得。

所述外軸承調整墊片厚度S的計算方式為

式中 D ——主動錐齒輪外軸承實際安裝位置內端面安裝距，即主動錐齒輪外軸承實際安裝位置

內端面到第三階梯面之間的距離；

E 主動錐齒輪外軸承的裝配高；

R 主動錐齒輪內軸承的內圈高；

G 主動錐齒輪錐齒上端面到中間階梯面的距離，為過渡測量值； —工作溫度100℃時驅動橋前殼的熱膨脹量；

1 一修正系數。

本實施例中 ，修正系數 通過CAE分析獲得。

2.主動差速器軸承預緊調整

本實施案例為一種乘用車驅動橋主動差速器軸承預緊調整方法，包括以下步驟：

1）步驟1，根據計算所得的左軸承調整墊片和右軸承調整墊片厚度采用臨近原則選擇調整墊片，并取規(guī)定墊片間隔厚度的整數倍。

2）步驟2，將差速器右軸承和差速器左軸承的軸承外圈，分別安裝在已經裝配好的差速器右軸承和差速器左軸承的軸承內圈上，分別安裝上已經確定的右軸承調整墊片和左軸承調整墊片，再將差速器總成裝入驅動橋殼體的相應位置。

3）步驟3，將選擇的合適的左軸承調整墊片和右軸承調整墊片分別裝入驅動橋殼內，注意左右不要裝反。

4）步驟4，在室溫條件下，以一定的轉速旋轉主動錐齒輪，轉矩應在規(guī)定范圍內，如果不滿足要求，則選擇適當厚度的調整墊片來調整差速器軸承的預緊負荷。

檢測軸承預緊負荷應在軸承經過潤滑并轉動若干圈以后進行。

乘用車驅動橋主動差速器軸承預緊調整方法實施例中，測量圖3所示尺寸J、K、E、P、M和Q，并計算左軸承調整墊片的厚度 和右軸承調整墊片的厚度 左軸承調整墊片厚度S的計算公式為

式中 J ——差速器總成實際安裝橫向中心安裝距，即差速器總成實際安裝橫向中心到第一階梯

面的距離；

K 從動齒輪實際安裝距；E 差速器左軸承的裝配高；P 左軸承調整墊片實測值； （24 裝調值； 修正系數。

裝調值 為產品試制階段反復裝調得出的，本實施例中所述裝調值 為 0 . 0 3 m m ，修正系數 通過CAE分析獲得。

右軸承調整墊片厚度 的計算公式為

式中M——差速器總成安裝距，即第一階梯面到第二

階梯面的距離；

Q （204 右軸承調整墊片實測值； 裝調值；（204號 修正系數。

裝調值 為產品試制階段反復裝調得出的，本實施例中所述裝調值 為 1 0 . 0 3 m m ，修正系數 通過CAE分析獲得。

3.主從動錐齒輪嚙合印記裝調

本實施案例為一種乘用車驅動橋主從動錐齒輪嚙合印記裝調方法，包括以下步驟：

1）步驟1，在從動齒輪三等分的位置上測量齒側間隙3次，3次測量值在一定范圍內，變動量不大于規(guī)定數值。

2）步驟2，主動錐齒輪和從動齒輪的齒側間隙調整好以后，用涂色法檢驗齒輪的嚙合印痕，在從動齒輪三等分的位置上涂3處，每處正車面和反車面至少涂兩個輪齒，指示劑厚度不大于規(guī)定值。

3）步驟3，測試要求主動錐齒輪一定轉速，從動齒輪轉矩一定，測試過程中從動齒輪至少旋轉3圈，從動齒輪齒面的接觸印痕應符合圖4所示的設定要求。如不符合則參照圖5所示的方法進行調整，直至符合要求為止。此時的檢驗是不加潤滑油的，為了避免磨損和卡住，檢驗延續(xù)時間不應超過一定時長。

步驟3中調整接觸印痕時若需要調整左軸承調整墊片和右軸承調整墊片的厚度，則需保證兩側加厚量和減薄量相等，調整過程中軸承蓋聯接螺栓采用工藝螺栓，不涂膠，扭矩符合參考值。

裝配機構設計

設計制作乘用車差速器總成的裝配機構，解決差速器從動齒輪連接螺栓加載困難的問題。如圖6所示，乘用車差速器總成的裝配機構，輕便易搬運，操作簡潔，定位準確，具有足夠的強度，解決差速器從動齒輪聯接螺栓加載困難問題的同時，還可保證一次裝夾即可完成整個差速器總成的成品裝配，效率高，穩(wěn)定性好，同時還保證產品一致性，既適用于試制小批量生產，又可應用于批量生產。

撞捶式拆裝工具設計

設計制作撞捶式拆裝工具，解決墊片材料懟擠形成高點，差速器出現假預緊問題。高端驅動橋裝調過程中，差速器兩端軸承預緊力調整墊片設計過盈量為0 . 1 m m? d - D ? 0 . 2 m m ，過盈量較大裝配困難，由于殼體為鑄鐵材料，加熱裝配效果不明顯（且不合理）直接壓力裝配產生調整墊片與固定墊片互啃現象，掉屑影響清潔度，同時墊片材料懟擠形成高點，導致差速器出現假預緊問題。經過認真分析裝配結構特點，設計制作撞捶式拆裝工具，采用連續(xù)輕微間接沖擊操作方法，有效減少掉屑及懟擠問題發(fā)生，同時提出將墊片銳角倒角改為圓弧倒角等結構改進建議，持續(xù)優(yōu)化總成裝配質量。

裝配后總成嚙合印記及NVH采用“半自動 + 自動”雙測試方法嚴格控制總成品質

如圖7所示，驅動橋裝配調整完成后，合裝后蓋前，利用改制后的充電扳手利用半自動方式，對主從動齒輪進行正車和反車各3min研磨，最終確認嚙合印記與主從齒嚙合印記的契合度，確認達到 9 5 % 后方可合裝后蓋。后蓋合裝完成后利用自主設計制造的下線檢測設備，通過噪聲傳感器自動識別方式對NVH指標進行確認，噪聲在70dB內方可交付。在嚴格的質量控制下，最終實現了交付總成合格率 100 % 。同時建立總成裝配記錄完整，一機一檔，實現總成質量問題可追溯。

結語

本文通過高端乘用車驅動橋總成制造技術及應用的研究，建立自主驅動橋總成的工藝技術體系，具備了高端驅動橋總成小批量生產質量保證能力，為乘用車驅動橋的產品研發(fā)和生產提供了關鍵技術支持，技術成果處于國內領先水平。行業(yè)內目前驅動橋產品一般為與國外公司聯合開發(fā)，核心技術由外方主導，為滿足自主超豪華車對動力總成需求，以“產品質量第一”“關鍵核心技術自主掌控”“零部件資源安全保障”三個方面為總體目標，開發(fā)中國第一、世界領先的乘用車驅動橋產品，實現自主創(chuàng)新，掌控產品開發(fā)和工藝制造的關鍵核心技術，滿足高端車型的需求。此項目針對總成裝配技術進行深入研究，有效提高總成裝配質量。達到國內領先水平。

參考文獻：

[1]姚為民.汽車構造（下冊）[M].7版.北京：人民交通出版社，2021.

[2]余志生.汽車理論[M].6版.北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[3]劉惟信.汽車車橋設計[M].北京：清華大學出版社，2006.

[4]湯姆·伯奇.汽車手動傳動系與驅動橋[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2006.AUTO1950