汽车变速器前后轴承压装结构设计

李鹏　顾信福

【摘 要】随着社会的發展，拥有高效率和高质量的自动化装配线才能适应现代化进程的要求。针对汽车变速箱公司原有变速箱装配线中，手工装配变速箱中壳轴承外圈劳动强度大、效率低等问题，作者通过深入的研究和分析，以及对现有装配线现场调研，实现了八挡、九挡变速箱中轴承外圈的自动装配，研制出了能同时完成了八挡或九挡变速箱中壳中两轴承外圈同时装配 的立式轴承压装机，使得在同一装配线使用 同一设备可完成八挡和九挡使轴变速箱的装配工作。

【关键词】汽车变速箱 轴承 装配

1 变速器轴承压装系统结构及原理

1.1 压装系统组成

压装系统主要由机械系统和液压系统组成。机械系统包括线体“升降小车”弯板“顶板夹紧装置“顶升油缸和压装油缸等，液压系统主要由推进油缸回路、顶升油缸回路组成。

1.2 压装系统工作原理

轴承压装工作原理如下：通过轨道小车将变速器箱体送至压装机工作位置$顶升油缸举升，利用定位装置使轴承承孔轴线和压装油缸轴线平行并夹紧，操作人员将齿轮轴或合件放入箱体内相应位置，启动推进油缸，顶尖伸出将齿轮轴顶起定位，准备压装；压装油缸将轴承压入齿轮轴及承孔；压装结束，压装油缸活塞退回；轴承压装过程结束。

1.3 技术术要求

该压装机必须要满足的技术要求为：

（l）压装机能同时满足 同档箱中壳的中间轴、二轴锥轴承外圈的压装。

（2） 压装机能适应不同档箱体中壳的中间轴、二轴锥轴承外圈的压装。

（3） 压装过程满足基本动作且不产生偏差现象，稳定可靠，能将压力消耗在压机内部，

地面不承受压力。

（4）配备相应的上下料结构，保证起吊设备不与压装设备产生干涉。

（5）在进行品种切换时，保证该压机的调整时间符合节拍要求。

（6）设备在使用时具有足够的刚性、行程可调、环保、维修简单等。

通过分析发现，要实现该装配线中中壳轴承外圈装配的自动化工 是一个非常棘手的问题，其中实现中间轴、二轴轴承外圈同时压装，同时满足两品种不同的中心距和压差，适应产品的柔性化装配线，这些都成了制约自动化装配的关键问题，基于这些问题，目前国内也没有出现能满足需求的设备出现。

2 轴承装配说明

变速器后盖总成轴承装配工序如下：a副箱中间轴总成（2件）放在装配胎具定位孔内；b安放同步器；c装副箱主轴、副箱减速齿轮等附件；d装后盖壳体；e装配轴承。3个轴承中心在一条直线上成“凸”字形，组合轴承 高出，轴承 "（2个）低，且在一个平面上。手工装配是先装两侧两个轴承（起定位作用），再装中间组合轴承。压装可以采用先压两侧两个轴承再压中间组合轴承或是3 个轴承同时压装的方式。

3 变速器关键轴承压装分析

3.1 变速器装配的关键过程

速器生产线由三十多个生产工序组成，对其实施 SPC，首先要识别关键生产工序及关键控制变量。变速器装配过程中的关键轴承压装，关键螺栓拧紧及垫片厚度选择等都是关键过程。

轴承是变速器的重要零件，为了实现齿轮配合严格定位及旋转要求，高速滚动轴承与轴及轴承座孔需采用过盈配合。当轴承过盈量过小，轴承会发生蠕变以致失效，当轴承过盈量过大，采用液力压装机冷压装时会划伤工件。要提高变速器装配生产线的装配质量，必需对关键轴承的装配严格把关，对其装配情况进行在线监控。可以确定，变速器轴承装配过程，是变速器装配生产线上最重要的工序之一。关键轴承装配主要包括前壳体和后壳体轴承的压装，差速器轴承的压装等。

实施 SPC 控制图时，轴承压装力，螺栓拧紧力和垫片厚度可作为控制变量。在监控计算机中，这些数据都可通过设备层现场总线从设备控制器中采集，各个设备控制一般由 PLC 实现，PLC通过压力传感器或位移传感器来获取相应变量值。统计过程控制要求控制变量服从正态分布，这是对变量应用控制图的基础。所以必须对控制变量进行分析，建立其数学模型，分析其变化规律。这对下一步控制图的实施具有重要意义。

3.2 轴承最大压装力分析

常用的轴承装配方法有温差法、冷压法以及温差与压装结合法。冷压法常见的有手锤配合套筒敲击法、螺旋加压法、液力压装机以及伺服压装机。变速器装配线上重要轴承的压装，压装力比较大，装配要求比较高，都使用专门设计的液力压装机，以保证轴承压装质量。液力压装机可以采集位移压力数据，并显示一次压装过程中的位移压力曲线和时间压力曲线。

由材料力学理论和弹性力学理论通过简化模型分析可计算出轴承压装力和过盈量的关系。对于轴颈与轴承内圈过盈配合产生的轴向摩擦力，可套用材料力学厚壁圆筒的处理方法。

3.3 轴承压装曲线

在实际压装过程中，将轴承压到与轴颈贴合时要保持数秒，此时的保持压力也就是贴合压力，贴合压力远大于最大压装力，这由工艺设计决定。到达最大压装力后瞬间即达到贴合压力。

液力压装机 PLC 一般采集贴合压力时间点前，与贴合压力时间点有一小段固定时间间隔的时间点的压力，作为轴承压装的最大压装力。监控计算机可采集 PLC 中此压力值，进行统计分析。以监控生产线上的轴承压装情况。

4 压装夹具的设计

压装采用下定位的方式，要求压机上压头与下面举升装置的定位顶杆有较高的位置度要求。工作时，压机自动初定位装配小车，举升装置油缸抬升，定位顶杆通过压装夹具的两个下定位孔二次定位压装夹具，压装夹具上的3个定位孔定位两根副箱中间轴和副箱主轴，这样保证了3根轴及其轴承分别与3个上压头有一定的同轴度，3个上压头内孔留有较大间隙以保证压装时与轴不发生干涉。压装时，压装夹具被抬起，与装配小车脱离，下工装板承受压力，小车不受压力。

【参考文献】

[1]蒋双庆.拖拉机汽车应用技术[M] .北京：中国农业出版社， 2002.

[2]王树梅， 孙林， 童燕.滚动轴承工作游隙的计算方法[J] .轴承， 1994， （2）.

[3]张祖隆， 徐志伟， 高清海， 等.货车变速器滚动轴承的可靠性计算[ J] .汽车工程，1997， 19（4）：240-245.

[4]韦志林.汽车变速器轴承的校核计算[J] .广西工学院学报， 2000，11（2）：37-40.