汽车同步器齿毂齿套优化选配方法及其自动装配系统研究

汽车同步器齿毂齿套优化选配方法及其自动装配系统研究

发表时间：2017-07-13T17:24:31.473Z 来源：《基层建设》2017年第8期作者：黄林波马魏巍[导读] 摘要：汽车同步器的齿毂、齿套在选配过程中往往出现齿套的内花键与齿毂的外花键不能配合导致齿套无法装入齿毂或装配后的装配体不能满足自滑性、倾斜量要求等现象。

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摘要：汽车同步器的齿毂、齿套在选配过程中往往出现齿套的内花键与齿毂的外花键不能配合导致齿套无法装入齿毂或装配后的装配体不能满足自滑性、倾斜量要求等现象。汽车同步器的齿毂、齿套选配困难，不仅增加了工作量，而且降低同步器装配质量和效率。因此对同步器的选配进行优化，可以提升同步器的装配质量和效率，本文就同步器齿毂、齿套的装配问题从计算机辅助和自动装配系统方面的提出几点建议，以期提升汽车同步器的装配质量与效率。

关键词：同步器；自滑性；倾斜量；齿毂；齿套

一、同步器装配过程的问题及现象分析

（一）同步器装配过程中的问题

汽车同步器作为衔接主动轴与从动轴的部件，抗扭惯性矩要求较高的同时，还要考虑装配体的装配精度，使装配体符合自滑性、倾斜量等要求。汽车同步器的零件有齿套、齿毂、滑块、定位销、锁环、弹簧等。同步器的装配精度要求非常高，但由于在装配过程中各个零件之间的配合存在一定的误差，致使同步器装配体存在误差积累，从而使同步器的装配精度不高和装配质量堪忧。而在同步器的装配过程中，齿套与齿毂的配合最为关键，在实际装配中采用直接选配法装配齿毂、齿套时，齿毂与齿套的形位公差不能完全匹配或齿毂与齿套的同心度不一致等因素，使得齿套不能装入齿毂，齿套齿毂虽能配成同步器配合体但其自滑性、倾斜量不合要求导致装配失败的现象。齿套与齿毂的配合一方面依靠齿套的内花键的大径与齿毂的外花键的大径的同心度配合，一方面依靠齿套的内花键的齿槽与齿厚的齿侧间隙配合。这种的配合方式的优点是保证了齿套和齿毂同心度的同时，防止齿套和齿毂产生较大幅度的径向相对位移，保证了齿套和齿毂的装配精度；缺点齿套和齿毂在同心约束的同时，存在齿套和齿毂的齿侧约束，一旦齿套的内花键和齿毂的外花键加工精度不能达到既定要求，就会与齿套和齿毂的同心约束产生冲突形成过定位，从而增加了装配的难度。

（二）同步器装配问题分析

同步器齿毂、齿套的配合方式基于两个零件的同心度和齿侧间隙。齿毂的外花键与齿套的内花键相配合时会出现这样的现象，当两个零件的同心度相一致，而齿侧间隙不满足要求时，两个零件无法进行高精度的配合；当两个零件的齿侧间隙满足要求，而同心度不一致时，两个零件亦无法进行高精度的配合。只有同步器齿毂与齿套的同心度和齿侧间隙同时满足要求时，两个零件才能进行高精度的配合。齿毂外花键的大径表面、齿套内花键的小径表面存在较大的间隙，不是配合表面。因此齿毂齿套装配成功的关键在于齿毂外花键齿宽与齿套内外键齿槽的配合，即齿侧间隙的大小。而由于齿毂内花键与齿套内花键的齿以一定的角度呈圆周分布，当齿毂或齿套的齿的定位尺寸和形状尺寸有误差时，呈圆周分布的其它齿就会形成误差的累积，从而使齿毂与齿套的齿侧间隙呈不均匀的分布，严重影响装配精度[1]。

二、计算机辅助选配方法与自动装配系统的应用

同步器在装配过程中出现的问题，可以从两个方面进行解决，一方面提高零件的加工精度；一方面优化装配方法。但是提高零件的加工精度成本较高或者不能实现，因此只能对同步器的装配方法进行优化，从计算机辅助选配和自动装配系统方面入手，对同步器的装配进行优化。

（一）计算机辅助选配方法的应用

计算机辅助选配，是将现代计算机技术与现代检测方法相结合的先进技术。是指将零件按正常加工条件加工，加工后利用检测方法测量关键尺寸，并将相关测量数据导入计算机系统，然后采用优化算法对装配尺寸链中的所有配合尺寸进行合理选配，以达到提高整批产品的装配质量和装配效率的效果。其原理是用组合的方式将现有的零件进行合理的匹配，并找出一些或全部的最佳组合。零件往往有多个尺寸，两个不同零件相互配合时的配合尺寸也比较多，在寻求最佳组合时，往往产生庞大的数据量。因此，需要借助现代计算机技术进行辅助选配，找出优化的组合。

在当前的计算机技术与检测手段相结合的背景下，同步器齿毂齿套的选配采用直接选配法。直接选配法选配齿毂齿套的工艺流程如下图所示。

计算机辅助选配方法具有计算效率高、操作实施简单等特点，将之应用于同步器齿毂、齿套的选配，可以减少选配失败的几率，减少再次选配的齿毂、齿套数量和工作量，提高装配生产效率和装配质量，可以促进现代制造业的发展并可以广泛应用于机械工业的各个领域。

（二）自动装配系统的应用

随着科技的进步，自动化设备和机器人逐渐可以替代人工完成简单重复的工作。基于对同步器齿毂、齿套运用计算机辅助选配方法进行优化选配的前提，使得齿毂齿套可以实现自动化装配。根据同步器的设计思路和装配要求，同时结合同步器齿毂、齿套的计算机辅助选配流程，可以设计出对同步器齿毂、齿套进行自动化装配的流程方案，第一步，分别从齿毂箱、齿套箱中抓取一个齿毂、齿套；第二，将抓取的齿毂和齿套通过配合形成同步器装配体；第三，将装配好的齿毂、齿套装配体放置在半成品箱。由于齿毂、齿套的结构尺寸复杂，在装配过程中会有装配失败的现象出现。因此，设计的自动化装配系统应与计算机辅助选配方法相结合，通过对计算机辅助选配方法找出的最佳零件组合进行自动装配，才能提高装配效率和装配质量[2]。

同步器齿毂齿套计算机辅助选配法流程图

根据设计的同步器齿毂、齿套自动化装配系统结合自动化设备的特点将抓取、装配、放置三个步骤细化为，齿毂供料、抓取齿毂、固定齿毂、齿套供料、抓取齿套、装配齿套、抓取配合体、放置配合体。

自动装配系统具有生产效率高、操作简便等特点，将之应用于同步器齿毂、齿套的装配，可以有效减少人工成本，提高装配效率，对于生产效率和装配质量的提高具有重要意义，可以促进现代制造业的发展并可以广泛应用于机械工业的各个领域。

三、对同步器齿毂、齿套优化选配的再思考

随着科技的进步和计算机技术的普及，通过对同步器装配过程中出现的问题进行分析，并运用现代计算机技术和现代自动化技术相结合的技术对同步器进行优化选配，可以提高同步器的装配效率和装配质量，可以促进制造业的发展。然而，装配仅仅是制造过程中的一个环节，要想从根本上解决同步器的装配问题，必须致力于同步器的设计，并对设计源头进行控制。要想使同步器制造过程中的各个环节顺利进行，必须对同步器的设计进行优化，设计出加工简单、装配方便、性能可靠的同步器，就不需要投入精力对同步器进行优化选配，简化了制造流程，从而为整个制造过程的顺利进行奠定基础[3]。

结语

汽车同步器的质量优劣直接影响汽车换挡时的轻便性和简捷性，运用现代计算机技术与检测手段相结合可以对同步器装配中出现的问题进行优化选配，大幅度的提升了装配质量；运用自动化装配系统对同步器进行自动装配，在很大程度上节省了人力成本，提升了装配效率。但是装配只是影响同步器质量的一个环节，要想从根本上提升同步器的质量以及机械产品的质量，必须对同步器和机械产品的设计进行优化，这样才能真正的提升同步器的质量以及机械产品的质量，从而促进制造业的发展。

参考文献

[1]刘飞飞,童剑.汽车同步器总成装配与检测的机构设计及仿真分析[J].机械设计与制造,2015,(3):148-151.

[2]贾玉灵,刘雅丽,石刚等.汽车同步器总成间隙的研究与探讨[J].价值工程,2012,31(30):23-25.

[3]刘洪岩.汽车同步器故障分析及设计参数的确定[J].汽车工艺师,2015, (11):76-77.