在能源形勢嚴峻和低碳經(jīng)濟的時代背景下，發(fā)展新能源汽車已是大勢所趨，減速器作為電驅(qū)總成的核心零部件，其設(shè)計、制造及裝配工藝對噪聲、振動與聲振粗糙度(Noise, Vibration, Harsh-ness, NVH)水平有著較大的影響。當前主流的減速器通常為單擋兩級結(jié)構(gòu)，即輸入軸總成、中間軸總成和輸出軸總成，針對中間軸總成一般包含中間軸組件及兩端的軸承，中間軸組件由于受限于加工方式通常為分體結(jié)構(gòu)，而小過盈壓裝或大過盈壓裝是實現(xiàn)兩者固連的關(guān)鍵工序之一，中間軸齒輪精度的變化會造成齒輪嚙合時，齒面接觸應(yīng)力或傳遞誤差變差，造成齒輪強度及 NVH 水平下降。目前國家相關(guān)標準對齒輪的精度等級、過盈壓裝時的過盈量與承載扭矩之間的關(guān)系等，均在相應(yīng)的標準中作了明確的闡述。何亞峰等在齒輪與軸壓裝過程過盈配合研究中提到了過盈壓裝時，采用理論和有限元兩種計算方法，獲得的壓裝力變化和接觸應(yīng)力結(jié)果基本一致，可為齒輪與軸過盈設(shè)計提供一定的理論和依據(jù);周益等在齒輪精度與變速器嘯叫聲控制的定量分析中揭示齒輪精度對齒輪嘯叫影響的機理，其精度對變速器齒輪副嘯叫噪聲有重要影響，提高齒輪精度是控制嘯叫噪音的一個重要手段。因此，基于上述原因，研究壓裝過程中過盈量對中間軸齒輪精度的影響顯得十分必要。
一、試驗過程
試驗條件及要求：首先根據(jù)控制變量法將待壓裝的從動齒輪和中間軸按照光軸配合過盈量分成兩組，即小過盈和大過盈，過盈量分別約 0.03 mm 和 0.10 mm。除此之外其他要求如下：1)除過盈量以外的其他結(jié)構(gòu)尺寸及壓裝工藝均保持一致;2)中間軸及從動齒輪內(nèi)孔均采用熱后精加工工藝，粗糙度小于 0.8;3)壓裝前清洗中間軸齒輪和從動齒輪，通過齒輪測量中心檢測并記錄壓裝前后中間軸齒輪精度;4)壓裝后確保從動齒輪與中間軸齒輪接觸面間隙小于 0.02 mm，保證所有從動齒輪壓裝到位。
小過盈量對中間軸齒輪精度的影響：壓裝前先在中間軸上進行編號標記，分別為X5-2#、X5-4#、X5-5#、X6-6#、X6-7#、X6-9#，由于采用光軸過盈壓裝，所以在壓裝前需要通過理論計算得出對應(yīng)的壓裝力，如表 1 所示，然后再根據(jù)壓機實測數(shù)據(jù)擬合壓裝力-位移曲線圖(見圖 1)。通過理論與實際的數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，兩者的數(shù)據(jù)較為接近，壓裝力約為 3 t。
壓裝完成后，復(fù)測中間軸齒輪精度，并將影響齒輪精度的累積、跳動，左右齒面上齒形、齒向包含的角度誤差、鼓形變化量、齒形/齒向角度偏差變化量 V 值及扭曲等相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表 2 所示;為了直觀的對比前后數(shù)據(jù)變化，將上述影響精度的相關(guān)參數(shù)使用曲線圖表示，如圖 2-圖 5 所示。
對比壓裝前后的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：1)小過盈量壓裝對齒輪累積的影響并無明顯規(guī)律，總體上造成齒輪的累積變大，最大變化量小于 5 μm;2)對齒輪跳動、齒形角度、鼓形、V 值及扭曲幾乎沒有影響，前后變化量一般小于 2 μm;3)對齒向鼓形的影響較小，壓裝前后的變化量通常小于 2 μm，但對齒向角度、V 值及扭曲略有影響，一般壓裝前后的變化量最大不超過 3 μm。綜上所述，基于當前過盈量的壓裝對齒輪精度略有一定的影響，但影響不大，總體可接受。
大過盈量對中間軸齒輪精度的影響：大過盈壓裝的樣本量為 5 套齒軸，采用同樣的方法，在大過盈量的零件壓裝前，先在中間軸上進行編號標記，分別為 X1-1#、X1-2#、X2-1#、 X2-2#、X3-1#。由于軸和孔的實際配合過盈量約 0.1 mm，通過理論計算可得，壓裝力約 8～9 t 左右，如表 3 所示。
壓裝完成后，復(fù)測中間軸齒輪精度，并將影響齒輪精度的累積、跳動，左右齒面上齒形、齒向包含的角度誤差、鼓形變化量、V 值及扭曲等相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表 4 所示。并將上述影響中間軸齒輪精度的相關(guān)參數(shù)使用曲線圖表示，如圖 6-圖 9 所示。
對比壓裝前后的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：1)大過盈壓裝對齒輪累積的影響沒有明顯規(guī)律，但壓裝后可能會導(dǎo)致左右齒面累積變大，最大不超過 8 μm;2)大過盈壓裝一般會造成齒輪跳動變差，試驗結(jié)果表明一般變化量在 5 μm 以內(nèi)，但齒形角度、鼓形、V 值及扭曲的影響同小過盈壓裝時的變化量相當，變化量基本上不超過 3 μm;3)對齒向鼓形、V 值及扭曲的影響同小過盈壓裝時也基本一致，壓裝前后的變化量小于 3 μm，但對齒向角度的影響卻很大，最大變化量約 6.5 μm。綜上所述，大過盈量壓裝會導(dǎo)致齒向角度發(fā)生較大的變化，嚴重偏離設(shè)計理論值，在一定程度上會造成齒面偏載，齒面接觸應(yīng)力及傳遞誤差增大，影響齒輪的壽命及 NVH 水平。
二、結(jié)論
通過對比大過盈壓裝和小過盈壓裝對齒輪精度的影響，可以得到以下幾點結(jié)論：
1)對于中間軸齒輪的累積和跳動來講，壓裝后明顯偏離原有設(shè)計值，總體上偏離程度隨過盈量的變大而變大，其中大過盈壓裝時，偏離約 8 μm;
2)對齒形精度的影響：無論是基于 0.1 mm 過盈量或 0.03 mm過盈量的壓裝，上述參數(shù)變化量約 3 μm，即兩種過盈量壓裝對齒形的角度、鼓形、V 值及扭曲影響幾乎一致;
3)對齒向精度的影響：以上兩種壓裝方式對齒向鼓形、V 值及扭曲的影響差別并不明顯，變化量隨壓裝過盈量的增大而略有增大，但對齒向角度的影響較大，隨壓裝過盈量的增大，最大變化量約 6.5 μm;
4)如考慮大過盈量的壓裝方式，為了保證良好的接觸和 NVH 水平，在齒輪微觀修形過程中需基于齒輪精度的變化趨勢及變化量，增加相應(yīng)的補償以此來抵消壓裝過程中產(chǎn)生的齒輪形變。
參考文獻略.