十挡变速器间隙测量机的工作原理及应用

摘 要：简要介绍了十挡变速器的结构，阐述了主轴调整垫片的位置和人工测量的过程，分析了使用间隙测量机测量的必要性及其工作原理和具体应用情况，以期为日后的相关工作提供参考。

关键词：十挡变速器；主轴调整垫片；间隙测量机；人工测量法

中图分类号：U463.212 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.064

1 十挡变速器的结构特点

十挡变速器是重型汽车专用变速器，它采用的是主箱、副箱组合式结构，可使用功率在191.1～279.3 kW之间的重型车用发动机。十挡变速器截面如图1所示。

十挡变速器的主箱采用双中间轴结构，2根副轴相间180°，副箱采用行星减速机构，而且传动系统的可靠性高，是目前重型变速箱强度最高的一种配置方式。其中，主箱有5个前进挡和1个

倒挡，副箱有高、低2个挡，整个变速器一共有10个前进挡和2个倒挡。在变速器运行的过程中，动力从输入轴输入后会被分流到2根副轴上，然后汇集到主轴，最后通过副箱行星减速机构输出。

为了满足正确的啮合，尽可能平均地分配载荷，主轴齿轮在主轴上呈径向浮动状态，而主轴则采用铰接式浮动结构，同时，各挡齿轮在主轴上浮动，取消了传统的滚针轴承，使主轴总成的结构更加简单。由于变速器的故障件数量减少，所以，进一步降低了其发生故障的概率。

在主轴的后端安装调整垫片，如图2所示，可用于调整主轴的轴向位置。调整垫片共有9种规格，厚度为5.25～6.45 mm，级差0.15 mm。主轴调整垫片的测量和选取直接影响着整个变速器总成的性能。

2 人工测量法的应用及其弊端

采用人工测量法时，需要先在主轴总成上装一片预选的主

轴调整垫片，然后将主轴总成倒放在副箱总成中的太阳轮花键中。同时，还需将副箱总成输出法兰朝下放置在稳固的位置，再把中壳装配到副箱上。至此，将测量板水平放置在中壳上，将测得的副箱纸垫到主轴四挡齿轮的距离记为A，测量板的厚度记为B（数据刻在其上表面），装在主轴上的预选主轴调整垫片的厚度记为C，则所选用的主轴调整垫片的厚度为A-B+C-69.22.在工作过程中，最终选择的主轴调整垫片厚度应接近上述规格，即保证中壳体上平面与主轴四挡齿轮上表面高度差在（69.22±0.2）mm的范围内。

人工测量法相当烦琐，而且效率低、精度差，为此，相关工作人员专门设计了间隙测量机，以便能够快速完成设备的在线检测工作。使用新研发出的机器不仅大大提高了变速器的装配精度、装配质量和装配效率，还有效延长了变速器的使用寿命。

3 间隙测量机的工作原理和应用

整个间隙测量机是由中壳测量机、主轴测量机、副箱测量机和总成选垫机4部分构成。

3.1 中壳测量机

中壳测量机的主机是由主机机身、上测量系统、下顶起系统、纸垫复测仪、测量显示系统、气动控制系统和电气控制系统等组成。它主要用于测量变速箱中壳的高度和纸垫的厚度，其尺寸如图3所示。

在中壳测量机中，测量系统和纸垫复测仪内分别装有1个可上下动作的上传感器保持器，每个保持器内的JZL4412-001型电感式位移传感器用于在标定状态和测量状态下输出对应传感器压缩量的电信号。在标定状态下，工控机读取由测微仪放大后的标定信号作为测量用的比较值；在测量状态下，工控机同样读取由测微仪放大后的标定信号，并将其与标定过程中读到的、经过放大器放大后的电信号作比较，取其差值，即得到H1、H2的实测数值。这时，可将测量到的H1、H2数值发送到控制系统中备用，以计算主轴调整垫片的厚度。

3.2 主轴测量机

主轴测量机的主机是由主机机身、上测量系统、测量显示系统、气动控制系统和电气控制系统等组成。它主要用于测量轴系中的相关长度，其尺寸如图4所示。

对于主轴测量机，其测量系统中安有1个可上下动作的上传感器保持器，而保持器内的JZL4412-001型电感式位移传感器用于在测量状态下输出对应传感器压缩量的电信号。这台设备采用暗标定的形式来测量，即每测量1次，实际上就是标定1次。在测量过程中，将标定件的相关尺寸值（作为参数输入到控制系统中）和传感器的压缩量用于相应的线性运算中，即可得到H4的实测数值。这时，可将测量到的H4数值发送到控制系统中备用，以计算主轴调整垫片的厚度。

3.3 副箱测量机

副箱测量机的主机是由主机机身、上测量系统、测量显示系统、气动控制系统和电气控制系统等组成。它测量出的H3值可发送到控制系统中备用，以计算主轴调整垫片的厚度。副箱测量机的尺寸如图5所示。

3.4 总成选垫机

总成选垫机是由主机机身、垫片复测仪、测量显示系统、气动控制系统和电气控制系统等组成。在垫片复测系统内装有1支电感式位移传感器，而测量系统中的上传感器保持器内的传感器主要用于测量垫片的厚度。

总成选垫机主要接收中壳测量机发送的中壳高度H1、纸垫厚度H2，副箱测量机发送的副箱上端面到轴承外圈的距离H3，主轴测量机发送的主轴上端面到齿轮下端面的距离H4.这时，可根据图6所示的尺寸链计算主轴调整垫片的厚度。

垫片厚度的计算公式为：

H=H1+H2-H3-H4-L. （1）

公式（1）中，L为固定数值，可从产品图纸中得到。

应用公式（1）计算出的垫片厚度即为应垫垫片的理论厚度值H。根据实际垫片值进行圆整，给出应垫垫片的实际厚度数值。

在选垫时，应先按下按钮盒上的“选垫”按钮让系统进入选垫流程。在此过程中，操作者首先要将总成条码扫入电脑，然后分别扫描主轴条码、副箱条码和中壳条码（不分先后）。待扫码工作完成后，系统开始自动计算垫片值，然后相应垫片的指示灯亮。这时，直接选取垫片并将它装到主轴后端的相应位置即可。

参考文献

[1]马增平.双中间轴变速器优势效应之比较[J].汽车实用技术，2012（12）.

[2]伏德贵.产品装配间隙及姿态在线测量系统的研究[D].成都：四川大学，2003.

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作者简介：席海波（1971—），男，山西大同人，硕士，工程师，主要从事变速器开发和装配设计研究方面的工作。

〔编辑：白洁〕