某系列主齒螺母擰緊力矩超標(biāo)的問題分析

徐珊珊，許克楊

(合肥美橋汽車傳動及底盤系統(tǒng)有限公司，安徽 合肥 230051)

汽車驅(qū)動橋主減速器總成是將發(fā)動機(jī)傳遞過來的扭矩轉(zhuǎn)化90°方向并傳遞至輪端，使得汽車轉(zhuǎn)動。其中，主減速器總成中的主齒螺母，擰緊后產(chǎn)生的夾緊力將轉(zhuǎn)化為軸承預(yù)緊力和保持齒輪運(yùn)行的軸向力。一旦主齒螺母的擰緊力矩的選擇不合適，將導(dǎo)致主減提前失效，汽車停止運(yùn)行。在某系列主減裝配時發(fā)現(xiàn)，若要保持主減軸承的啟動摩擦力矩，主齒螺母的擰緊力矩將超出圖紙的范圍要求，經(jīng)現(xiàn)場檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，此系列主減主齒螺母由非自鎖改為自鎖螺母，主齒花鍵由無螺旋角改為帶螺旋角花鍵。

1 現(xiàn)狀描述

該系列主齒凸緣螺母的原設(shè)計(jì)擰緊力矩為323～480N·m，此數(shù)值是基于使用普通螺母以及花鍵螺旋角為0的主動齒輪而得到的。下面是我公司狀態(tài)1，狀態(tài)2即非自鎖螺母加花鍵不帶螺旋角齒輪，裝配時凸緣螺母擰緊力矩的分布見圖1。

圖1 凸緣螺母擰緊力矩分布圖

從圖1可見，在保證軸承啟動摩擦力矩的情況下，狀態(tài)2有81%的比例超出了前期主齒螺母的要求。初步分析，與主齒螺母改為自鎖螺母、齒輪改為帶螺旋角花鍵有關(guān)。

2 收集試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)

2.1 自鎖螺母的擰入擰出力矩

為了進(jìn)一步分析計(jì)算，需收集自鎖螺母第1次的擰入力和擰出力的50組測試數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)得出自鎖螺母的第1次擰入力矩大致在40～60N·m，擰出力矩在30～50N·m，差值在10～25N·m，由于M24×2的10級自鎖螺母的第1次擰入力矩不大于106N·m，第1次擰出力矩不小于15N·m。綜上可得，自鎖螺母的力矩符合要求范圍。

2.2 齒輪花鍵壓入力

通過檢測凸緣壓入主齒花鍵的力，可得出狀態(tài)1的齒輪花鍵壓入力：15000～20000N；狀態(tài)2的齒輪花鍵壓入力：0～2000N。

3 理論計(jì)算分析

3.1 主動齒輪受力計(jì)算

由齒輪參數(shù)可以得出，主動齒輪的軸向力與汽車的行駛方向一致。295齒輪在前進(jìn)時的軸向力F齒前=64000N，后退時的軸向力F齒后=47000N。

3.2 主齒螺母擰緊力矩計(jì)算

汽車前進(jìn)時的齒輪軸向力為F齒前，假設(shè)凸緣與主齒花鍵的摩擦力為F花，軸承預(yù)緊力為FB，為保證螺母不松脫，凸緣螺母的夾緊力至少須滿足：

其中：軸承的預(yù)緊力FB=2000～6000N。另外，螺母公稱直徑 D=24，擰緊力系數(shù) K=0．2～ 0．28。

3.2.1 普通螺母+無螺旋角花鍵齒輪

凸緣花鍵壓入力：F花=0～2000N，所以：

故螺母擰緊力矩：

原圖紙的擰緊力矩323～480N·m為選取螺母區(qū)間的范圍。

3.2.2 自鎖螺母+帶螺旋角花鍵齒輪

帶螺旋角花鍵齒輪2在裝配時，摩擦阻力較大，試驗(yàn)得出F花=15000～20000N，而不帶螺旋角齒輪的F花=0～2000N。

因 此：ΔF花=（15000～20000）-（0～2000）=13000～20000N。

此時，凸緣螺母與齒輪的最大軸向力：

故選取400～720N·m為新的主齒螺母擰緊力矩范圍。

3.3 結(jié)果驗(yàn)證

按更新后的擰緊力矩范圍測試30組數(shù)據(jù)，在保證軸承啟動摩擦力矩的情況下，狀態(tài)2有100%的比例在主齒螺母擰緊力矩的要求范圍內(nèi)。

4 結(jié)語

主齒螺母擰緊力矩由多種因素確認(rèn)，當(dāng)其中各個因素發(fā)生變化時，要相應(yīng)調(diào)整，特別是更改鎖母以及花鍵尤其重要。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉惟信．汽車設(shè)計(jì)[M]．清華大學(xué)出版社，2001,7．

[2]楊馨姒 ,姚維 ,毛政和 ．GB-T 1337—1988 六角自鎖螺母 [J]．1977,5．