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　　摘　要：介紹了輕型越野汽車主減速器的結(jié)構(gòu)特點；討論了主減速器軸承預(yù)緊度及裝配調(diào)整技巧；針對主減速器齒輪的損壞形式，對該類車型主減速器的故障進行分析。
　　主題詞：主減速器；調(diào)整技巧；故障分析
　　一、輕型越野汽車主減速器軸承預(yù)緊度的裝配調(diào)整技巧
　　實踐說明，輕型越野汽車主減速器齒輪（減速用的螺旋錐齒輪）的使用壽命及運轉(zhuǎn)性能，除與其本身的設(shè)計、制造有直接關(guān)系外，還受到其支承剛度及裝配調(diào)整的影響。因此，科學(xué)合理地裝配調(diào)整對減速器的使用壽命和整車的性能起著至關(guān)重要的作用。
　　1、軸承預(yù)緊的必要性
　　輕型越野汽車主減速器的構(gòu)造如圖1所示。 　　理論研究和長期的汽車使用經(jīng)驗已證明，主減速器螺旋錐齒輪副的安裝，必須保證其有足夠的支承剛性，它是該齒輪副能否平穩(wěn)嚙合，并具有高的使用壽命的重要因素之一。在選擇齒輪的支承形式時，必須考慮支承剛性的要求。在實踐中，對支承齒輪軸的軸承采取預(yù)緊措施，也可以增強支承剛性；同時，軸承預(yù)緊還可以消除裝配的原始間隙，減緩磨合期甚至正常使用初期的軸承間隙的出現(xiàn)及增大。
　　圖1中的2、5號零件是一對支承著錐齒輪的圓錐滾柱軸承。如通過扭緊錐齒輪軸左端的調(diào)整螺母1，給軸承副以預(yù)緊力，那么在軸承圓錐滾柱及其內(nèi)、外圈工作表面之間將產(chǎn)生接觸壓力。軸承副的作用等價于圖2b所示的一對剛度很大的彈簧，因此，接觸表面產(chǎn)生彈性變形不可避免。下面分析一下施加預(yù)緊力前后，這對軸承對支承剛性的影響。為了研究方便，將其用圖2a所示的模型代替。 　　在圖2a中，一根銷軸滑套在一固定不動的圓盤的孔內(nèi)，在其兩側(cè)各裝有一尺寸和剛性都相同的彈簧。彈簧的一端頂靠在固定不動的圓盤上，另一端則頂靠在可以相對銷軸軸向移動的檔片上。另外，設(shè)兩彈簧的自由長度均為110mm，其剛性如圖3中的直線1所示。
　　如果不給上述模型提供預(yù)緊力，那么當(dāng)銷軸的一端作用有一軸向力時，此力將通過軸上該端的銷釘推動擋片，產(chǎn)生軸向位移。這種位移從一開始就壓縮該側(cè)的彈簧，并使另一側(cè)的彈簧完全處于自由狀態(tài)而不起作用，整個系統(tǒng)的剛性與一個彈簧的剛性完全一致，即按圖3中的直線1變化。 　　如果給系統(tǒng)以預(yù)緊力，使兩個彈簧分別預(yù)先壓縮10mm，如圖2b所示。然后再在銷軸的一端施加軸向力，則在此力的作用下，受軸向力作用其一端的彈簧將在原已預(yù)緊的基礎(chǔ)上繼續(xù)被壓縮，而不受軸向力作用的另一彈簧，則在原來預(yù)緊的基礎(chǔ)上逐漸地被松弛，這種情形將一直持續(xù)到右側(cè)彈簧恢復(fù)到其自由長度為止。而在整個過程中，系統(tǒng)特性將沿著圖3中直線2規(guī)律變化。也就是說，在圖2a給定的預(yù)緊條件下，若作用在銷軸一端的軸向力為980N，則銷軸處于平衡狀態(tài)時，僅相應(yīng)右移5mm；若作用力增大到1960N，銷軸平衡時相應(yīng)右移10mm，如所施加的軸向力繼續(xù)增大，那么，系統(tǒng)的剛性將沿圖3中與直線相連的虛線變化。
　　對系統(tǒng)采取預(yù)緊措施后，軸承的軸向支承剛性將會增大。由于軸承的剛性是非線性的，圓錐滾柱軸承的軸向變形與軸向載荷的0.75次方正比（見圖4中曲線2），所以系統(tǒng)的剛性增加要比模型更為顯著。在一定的范圍內(nèi)，預(yù)緊措施還能消除在軸向力上由于一個軸承的彈性變形而產(chǎn)生的軸向間隙，這是因為中間的彈性隔套4及另一端軸承的彈性恢復(fù)量會補償可能出現(xiàn)的間隙。另外，在使用過程中，由于軸承中各零件的磨損，也會出現(xiàn)軸向間隙，但預(yù)緊后彈性隔套及軸承的彈性恢復(fù)過程將在一定程度上對此加以彌補。 　　2、軸承預(yù)緊度的調(diào)整
　　在輕型越野汽車主減速器的裝配過程中，共有兩處軸承的裝配預(yù)緊度需檢查、調(diào)整。
　　首先，要檢查、調(diào)整主動螺旋錐齒輪軸7前后軸承的預(yù)緊度。
　　一般來說，軸承的預(yù)緊度用旋轉(zhuǎn)齒輪所需的力矩來檢查。檢查前，軸承應(yīng)潤滑，且軸承內(nèi)圈應(yīng)當(dāng)正、反兩個方向相對于外圈各旋轉(zhuǎn)不少于5圈，以便于其中的各圓錐滾柱處于內(nèi)、外圈滾道中的正確位置。同時，也有利于確保重復(fù)性檢測數(shù)據(jù)的真實性和可靠性。
　　按規(guī)定，以190～250N•M的力矩擰緊主動螺旋錐齒輪凸緣上的螺母，使彈簧秤的拉力方向垂直于凸緣時的彈簧秤拉力值。將此拉力值乘以凸緣螺栓孔至花鍵孔中心的距離后，即可得知用于轉(zhuǎn)到主動螺旋錐齒輪所需力矩值，即表征該項軸承預(yù)緊度的具體數(shù)值（未裝主動齒輪油封狀態(tài)下該力矩較為合適經(jīng)驗值為1.10～2.3N•m）。
　　如果檢查結(jié)果不符合上述經(jīng)驗值，則應(yīng)調(diào)整主動螺旋錐齒輪輪軸7的軸承預(yù)緊度。由圖1可知，在按規(guī)定擰緊主動螺旋錐齒輪凸緣螺母后，安裝在減速器殼8中的軸承座中的兩圓錐滾柱軸承外圈分別被軸承座中加工出的凸起限定了位置，而影響裝配緊度的是兩軸承內(nèi)圈之間的距離，此距離大小由靠近凸緣一側(cè)的圓錐滾柱軸承內(nèi)圈與主動螺旋錐齒輪軸7凸肩端面之間前軸承調(diào)整墊片3的厚度和彈性隔套4的長度共同決定。減少該組墊片的厚度或彈性隔套的長度、擰緊凸緣螺母后，兩軸承內(nèi)圈之間的距離縮短，軸承預(yù)緊度增加；反之，兩軸承內(nèi)圈之間的距離加大，軸承預(yù)緊度較小。
　　其次，要檢查、調(diào)整主、從動螺旋錐齒輪軸承預(yù)緊度。
　　由圖1可見，該處的兩圓錐滾子軸承安裝就位后，其外圈分別緊靠軸7兩側(cè)加工出的定位凸肩端面上，軸承預(yù)緊度的大小，取決于兩軸承外圈的軸向距離，亦即取決于主減速器殼8兩側(cè)調(diào)整螺母10和14之間內(nèi)端面之間的距離。擰緊兩軸承蓋調(diào)整螺母10和14時，兩軸承外圈之間相互靠近，預(yù)緊度增大；反之，兩軸承外圈相互遠(yuǎn)離，軸承預(yù)緊度減小。
　　在某些修理場合，檢查此項軸承預(yù)緊度時，可采用以下經(jīng)驗方法，即固定主動齒輪軸不動然后用雙手上、下握住從動螺旋齒輪輪盤兩側(cè)，沿其軸徑向用力晃動齒輪，如此時手感無軸向間隙感時，且該齒輪能夠靈活轉(zhuǎn)動，則認(rèn)為軸承預(yù)緊度合適。
　　若限于具體條件，無法實施上述測量，也可按下述方法調(diào)整：從差速器軸承沒有軸向間隙時起，將左側(cè)調(diào)整螺母向內(nèi)擰緊一個環(huán)外端止動凹槽的位置，而另一側(cè)的調(diào)整螺母向外相應(yīng)旋出一個凹槽位置即可。
　　軸承的正確預(yù)緊會帶來很多好處，但預(yù)緊度不宜過緊。否則，會使之減速器傳動效率變低，并加速軸承磨損和其他損傷。在使用中，在汽車行駛一段時間后，停車檢查主減速器殼體外部的溫升情況，如果裝配軸承處的殼體外表面過熱，那么該處軸承預(yù)緊度過大，需要及時加以調(diào)整。
　　二、主減速器螺旋錐齒輪齒面接觸區(qū)的裝配調(diào)整
　　輕型越野汽車主減速器螺旋錐齒輪齒面接觸區(qū)和齒側(cè)間隙的調(diào)整，應(yīng)在圓錐滾柱軸承預(yù)緊正確調(diào)整之后進行。 
　　輕型越野汽車主減速器，設(shè)計時已在齒輪支承的結(jié)構(gòu)上保證了主、從動螺旋錐齒輪能夠進行各自軸向位置的調(diào)整，而正確的齒面接觸區(qū)和齒面?zhèn)乳g隙的獲得，正是依賴上述齒輪軸向位置的調(diào)整而實現(xiàn)的。
　　在圖1中，若增加主動螺旋錐齒輪7前后軸承墊片3與6的厚度，則主動螺旋錐齒輪沿其軸7的方向遠(yuǎn)離從動螺旋錐齒輪12；反之，則兩者相互靠近。另外，差速器軸承預(yù)緊度的調(diào)整先將主被動齒輪的間隙調(diào)整為零，然后按前述要求將兩側(cè)差速器軸承調(diào)整螺母預(yù)緊至一定程度（手感測量或測量主動齒輪凸緣孔處的扭矩），手感法的測量方法如上所述，若用扭矩法測量（扭矩經(jīng)驗值在3.0～4.3N•m）的改進矩調(diào)整也后，再調(diào)整主、被動齒輪的間隙，該間隙值一般控制在0.18-0.23mm之間，但在調(diào)整中應(yīng)確保左右兩側(cè)螺母旋進和旋出的圈數(shù)相等。否則，將破壞已調(diào)整好的軸承預(yù)緊度。
　　若檢查發(fā)現(xiàn)從動螺旋錐齒輪在主動螺旋錐齒輪沿汽車前進或倒車方向旋轉(zhuǎn)時，其輪齒凸面（前進方向）和凹面（倒車方向）的齒面接觸區(qū)均位于輪齒大端，則首先應(yīng)將左軸承調(diào)整螺母10向外放出半圈，然后，再將右軸承調(diào)整螺母向內(nèi)旋入半圈這樣，就可在按規(guī)定扭矩擰緊左、右軸承蓋螺母后，一方面維持了預(yù)緊度，一方面使從動螺旋錐齒輪向主動螺旋錐齒輪靠近，從而使從動錐齒輪齒面接觸區(qū)向齒小端移動，趨于正確位置。若由于移動從動螺旋錐齒輪導(dǎo)致齒輪間的間隙變小，則可通過從動齒輪的軸向位置以滿足齒側(cè)間隙0.18～0.25mm的裝配要求。
　　在目前生產(chǎn)條件下，螺旋錐齒輪一般是經(jīng)過配對研磨與檢驗的，即在機加工完成后配對進行齒面研磨，并在滾動檢驗機上檢驗成對齒輪的齒面接觸區(qū)及噪音、從動螺旋錐齒輪轉(zhuǎn)動一周時的齒側(cè)間隙變動量及齒側(cè)間隙的極限值。因此，在減速器裝配或修理過程中，不允許將主、從動螺旋錐齒輪副中某一件單獨更換，也不允將原配對關(guān)系打亂。
　　三、減速器常見故障分析
　　輕型越野汽車的主減速器在工作中，要承受很大的變動載荷。經(jīng)長期使用后，主減速器的齒輪、軸承等零部件將產(chǎn)生不同程度的損壞，主減速器殼也可能產(chǎn)生變形，影響各相關(guān)零部件的正確位置關(guān)系。這些都將使總成工作狀況惡化，以致出現(xiàn)不正常的響聲、發(fā)熱、傳動效率下降等故障，甚至不得不停駛修理。
　　1、螺旋錐齒輪與斜齒圓柱齒輪的損壞
　　在正常情況下，該主減速器螺旋錐齒輪副的使用壽命可達(dá)4×10⁵km以上，齒輪的損壞形式主要是疲勞破壞。其中，尤以主動斜齒圓柱齒輪的表面疲勞剝落為甚，而彎曲疲勞斷裂次之，其他不正常的輪齒磨損也較為常見。
　　齒面的疲勞點蝕及剝落，是滲碳齒輪的主要破壞形式。據(jù)統(tǒng)計，正常情況下，大約有70%的主減速器齒輪都是因此而報廢的。由于輪齒在工作承受很大的表面接觸應(yīng)力，因此常在節(jié)圓附近形成極小的齒面裂紋，并進而發(fā)展成淺凹坑或麻坑，即點蝕。一般這種損壞率先發(fā)生在幾個齒上，隨著齒輪的繼續(xù)工作，逐漸增大，甚至使齒面成塊剝落，產(chǎn)生噪音。較大的動載荷，Z終導(dǎo)致輪齒迅速損壞或折斷。在汽車日常使用中，如果長期超載，或由于維修調(diào)整不當(dāng)造成或齒面接觸區(qū)位置嚴(yán)重不當(dāng)，都將使局部齒面接觸壓力大幅度提高，促使齒面點蝕和剝落現(xiàn)象。
　　輪齒斷裂主要是由疲勞和過載引起。裝配過程中齒側(cè)間隙調(diào)整不當(dāng)、安裝剛度不足（即軸承預(yù)緊度不足）、安裝位置不對等原因，使齒面接觸區(qū)位置偏向一端，造成應(yīng)力集中，常使輪齒沿斜向產(chǎn)生局部齒端面過載斷裂。
　　主減速器齒輪的不正常磨損，主要是零部件運轉(zhuǎn)傳動中產(chǎn)生的剝落顆粒，裝配、修理過程中帶入的外部雜質(zhì)、未清除干凈的型砂、氧化皮以潤滑油中混入的磨料顆粒等引起的磨損。由此可見，主減速器生產(chǎn)及修理裝配時，重視產(chǎn)品清潔度的控制，使用正確牌號的潤滑油，以及在走合期和正常使用期內(nèi)按規(guī)定的里程進行維修保養(yǎng)，清洗更換潤滑油這些措施均可防止或減輕主減速器齒輪的不正常磨損。
　　2、主減速器常見故障分析
　?。?）主減速器齒輪早期磨損的實踐表明，主減速器齒輪產(chǎn)生早期磨損的真正原因，往往不是齒輪本身的質(zhì)量問題，必須對其工作條件進行綜合分析。造成螺旋錐齒輪和斜齒圓柱齒輪早期磨損的原因，分析起來大致有以下幾個方面：
　?、僦?、從動螺旋錐齒輪和斜齒圓柱齒輪嚙合間隙過??；
　?、邶X面接觸位置調(diào)整不當(dāng)；
　?、凼褂?、維護或修理中，未按出廠要求加用潤滑油；
　?、芨鬏S承預(yù)緊度調(diào)整過緊，行駛過程中發(fā)熱，造成油溫過高，潤滑油粘度下降，油膜的強度也遭到削弱；
　?、莺髽驓ね饪妆欢氯?，使橋殼內(nèi)部在工作溫度影響下壓力增加，迫使?jié)櫥蛷母髅芊庖r墊處滲漏，或自油封處甩出，造成潤滑油缺乏；
　?、拗鳒p速器殼與后橋殼連接螺栓松動，或未按規(guī)定扭矩擰緊，或兩者接合面處密封襯墊被擠破，使?jié)櫥托孤?br /> 　?、咂囋谑褂眠^程中長期超載或超速行駛；
　?、嘈蘩砑把b配過程中，混入了外界磨料顆粒等；
　　（2）主減速器異響
　　造成主減速器異響這一故障的原因，可歸納為以下幾類：
　　①進入嚙合的齒輪副齒側(cè)間隙過小或嚙合不良；
　?、邶X輪的嚙合間隙過大；
　　③各處軸承因長期使用，造成磨損松曠，或因緊固螺栓、螺母松動造成軸承松曠，齒輪或軸承發(fā)生輪齒斷裂或軸承破碎；
　?、苡捎诟鞣N原因所造成的潤滑油不足或油的粘度太??；
　?、菰趦?nèi)應(yīng)力、外載荷和使用溫度影響下，主減速器殼發(fā)生變形，使齒輪的相互位置關(guān)系變動，正確嚙合關(guān)系遭到破壞。
　　造成主減速器異常響聲的各種原因，分析起來比較容易，但具體確定時需要較多的故障診斷經(jīng)驗，需結(jié)合不同的汽車運行情況，綜合加以判斷，其中涉及到齒輪時，如不能通過調(diào)整解決問題，則大多需要更換齒輪，且成對地更換。
　?。?）主減速器殼過熱
　　主減速器殼，尤其是內(nèi)部裝有軸承處出現(xiàn)過熱，主要是由以下原因造成的：
　?、俑髦С休S承裝配時，軸承預(yù)緊度過高；
　　②各齒輪副嚙合時齒輪間隙過?。?br /> 　?、鄹鞣N原因造成的潤滑油不足或油的粘度太??；
　　④汽車使用中長期超速超載；
　　⑤主減速器殼在使用中因制造內(nèi)應(yīng)力、外載荷和溫度等影響下，產(chǎn)生變形，使其上各承孔相互位置發(fā)生變化，軸承運行阻力增加。