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        關(guān)于紐荷蘭公司8+2變速箱脫檔原因分析和解決

        2019-06-16 09:56:42葉仁朝
        商品與質(zhì)量 2019年45期
        關(guān)鍵詞:尖角花鍵原圖

        葉仁朝

        凱斯紐荷蘭(中國(guó))管理有限公司 上海 200131

        原變速箱在防止脫檔的結(jié)構(gòu)上采用固定齒套外花鍵單側(cè)中部齒向上長(zhǎng)4mm、齒厚比兩端齒厚大0.4-0.8、齒形上0.2-0.4寬形成的凸臺(tái)階(如下圖1)來防止滑動(dòng)齒套掛擋后

        圖1

        回走從而防止脫檔,滑動(dòng)齒套和接合齒又都是直齒。這種結(jié)構(gòu)形式,由于防止脫檔效果差,很少被使用,在拖拉機(jī)工作“抖動(dòng)“過程中容易出現(xiàn)跳檔?,F(xiàn)在一般都是滑動(dòng)齒套上帶倒錐和接合齒上帶倒錐,通過滑動(dòng)齒套和接合齒在受力時(shí)產(chǎn)生反方向的鎖止力來防止脫檔[1]。

        1 我從原設(shè)計(jì)的各檔在掛擋后滑動(dòng)齒套與接合齒的有效接合長(zhǎng)度的尺寸鏈計(jì)算:

        1.1 一檔:一檔接合齒前端面在箱體中的位置(以箱體后端面為基礎(chǔ),以下同):

        210 -0.2( 軸 承)-3.280 -0.21( 止 動(dòng) 槽)+40 -0.05(墊圈)+28.60 -0.1(一檔從動(dòng)齒)-4±0.06(一檔從動(dòng)齒)=46.32+0.27-0.41(4±0.06原圖自由公差,按照IT12計(jì)算)接合齒倒尖角影響量1.975±0.085.

        空檔時(shí)1/R檔滑動(dòng)齒套右端位置:35±0.1(箱體)+67.25±0.1(撥叉軸)-40.9±0.1(撥叉)-(8-0.15-0.25÷2)(撥叉)-(190 -0.4÷2(滑動(dòng)齒套)=47.85+0.625-0.225

        掛檔時(shí),撥叉的移動(dòng)量為9.2±0.1,由于滑動(dòng)齒套的撥叉槽與撥叉之間有間:(8.2+0.10-8-0.15-0.25)÷2=0.1+0.15-0.075,所以滑動(dòng)齒套的移動(dòng)量是9.2±0.1-0.1+0.15-0.075=9.1+0.175-0.25

        當(dāng)滑動(dòng)齒套的進(jìn)入一檔時(shí),滑動(dòng)齒套右端面的位置:47.85+0.625-0.225-9.1+0.175-0.25=38.75+0.875-0.40

        去除內(nèi)花鍵向里縮進(jìn)2.4±0.05(原圖自由公差,按IT12計(jì)算),去除內(nèi)花鍵端頭倒尖角影響量1.975±0.085.

        有 效 接 合 長(zhǎng) 度:(46.32+0.27-0.41-1.975±0.085)-(38.75+0.875-0.40+2.4±0.05+1.975±0.085)=1.22+0.89-1.505(-0.285-2.11)。平均接合長(zhǎng)度:0.91

        12.二檔

        二檔接合齒前端面在箱體中的位置:183.5+0.10(二軸)-3.280-0.21(軸承止動(dòng)槽)-20 -0.1(墊片)-20 -0.13(卡環(huán))-8.2+0.10(二軸)-43+0.10(二軸)-68+0.10(二軸)+(130 -0.1÷2)(齒轂)+260 -0.1(倒從齒輪)+2.50 -0.05(墊片)+26.30 -0.1(二從動(dòng)齒輪)-4±0.06(二從齒輪)=114.32+0.60 -0.66

        接合齒倒尖角影響量1.975±0.085.

        空檔時(shí)2/3檔滑動(dòng)齒套右端位置:35±0.1(箱體)+43.25±0.1(撥叉軸)+43.3±0.1(撥叉)+(8-0.15-0.25÷2)(撥叉)-(190 -0.4÷2)(滑動(dòng)齒套)=116.05±0.425

        掛檔時(shí)滑動(dòng)齒套的移動(dòng)量:9.1+0.175-0.25

        當(dāng)滑動(dòng)齒套進(jìn)入二檔時(shí),滑動(dòng)齒套右端面的位置:116.05±0.425-9.1+0.175-0.25=106.95+0.675-0.6

        去除內(nèi)花鍵向里縮進(jìn)2.4±0.05(原圖自由公差,按IT12計(jì)算),去除內(nèi)花鍵端頭倒尖角影響量1.975±0.085.有效接合長(zhǎng)度:(114.32+0.60 -0.66-1.975±0.085)-(106.95+0.675-0.6+2.4±0.05+1.975±0.085)=1.02+1.42-1.555(-0.535-2.44)。平均接合長(zhǎng)度:0.95

        1.3 三檔

        三檔接合齒前端面在箱體中的位置:183.5+0.10(二軸)-3.280-0.21(軸承止動(dòng)槽)-20 -0.1(墊片)-20 -0.13(卡環(huán))-8.2+0.10(二軸)-(130 -0.1÷2)(齒轂)-29.90 -0.1(三從齒輪)+4±0.06(二從齒輪)=135.62+0.75-0.56,接合齒倒尖角影響量1.975±0.085.

        空檔時(shí)2/3檔滑動(dòng)齒套右端位置:35±0.1(箱體)+43.25±0.1(撥叉軸)+43.3±0.1(撥叉)+(8-0.15-0.25÷2)(撥叉)+(190.0 -0.4÷2)(滑動(dòng)齒套)=135.05+0.225-0.625,掛檔時(shí)滑動(dòng)齒套的移動(dòng)量:9.1+0.175-0.25,當(dāng)滑動(dòng)齒套進(jìn)入三檔時(shí),滑動(dòng)齒套左端面的位置:135.05+0.225-0.625+9.1+0.175-0.25=144.15+0.40 -0.875

        去除內(nèi)花鍵向里縮進(jìn)2.4±0.05(原圖自由公差,按IT12計(jì)算),去除內(nèi)花鍵端頭倒尖角影響量1.975±0.085.,有效接合 長(zhǎng) 度:(144.15+0.40 -0.875-2.4±0.05-1.975±0.085)-(135.62+0.75-0.16+1.975±0.085)=2.18+0.78-1.845(0.335-2.96)。實(shí)際上接合齒有效齒長(zhǎng)度:4.5±0.06-1.975±0.085=2.525±0.145,即0.335-2.67,有效平均接合長(zhǎng)度:(0.335+2.96)÷2=1.65

        1.4 四檔(一軸)

        由于一軸在軸向上沒有定位,暫按照一二軸之間間隙0.5計(jì)算

        183.5 +0.10(二軸)-3.280 -0.21(軸承止動(dòng)槽)-20 -0.1(墊片)-20 -0.13(卡環(huán))+20 -0.1(墊片))+0.5(間隙)=178.72+0.54-0.61,接合齒倒尖角影響量1.975±0.085.

        空檔時(shí)4檔滑動(dòng)齒套左端位置:35±0.1(箱體)+67.25±0.1(撥叉軸)+62.3±0.1(撥叉)+(8-0.15-0.25÷2)(撥叉)+(190-0.4÷2)(滑動(dòng)齒套)=178.05+0.375-0.625

        掛檔時(shí)滑動(dòng)齒套的移動(dòng)量:9.1+0.175-0.25,當(dāng)滑動(dòng)齒套進(jìn)入四檔時(shí),滑動(dòng)齒套左端面的位置:178.05+0.375-0.625+9.1+0.175-0.25=187.15+0.55-0.875,去除內(nèi)花鍵向里縮進(jìn)2.4±0.05(原圖自由公差,按IT12計(jì)算),去除內(nèi)花鍵端頭倒尖角影響量1.975±0.085.

        有 效 接 合 長(zhǎng) 度:(178.05+0.375-0.625-2.4±0.05-1.975±0.085)-(178.72+0.54-0.1+1.975±0.085)=2.08+0.87-1.635(0.44-2.97)。但一軸接合齒有效齒寬度只有:3.8±0.05-1.975±0.085=1.825±0.135

        所以有效接合長(zhǎng)度:0.44-1.96,有效平均接合長(zhǎng)度:(0.44+2.97)÷2=1.7

        1.5 倒檔

        倒檔接合齒前端面在箱體中的位置:183.5+0.10(二軸)-3.280 -0.21(軸承止動(dòng)槽)-20 -0.1(墊片)-20 -0.13(卡環(huán))-8.2+0.10(二軸)-43+0.10(二軸)-(130 -0.1÷2)(齒轂)-26.30 -0.1(二從齒輪)-2.50 -0.1(墊片)-260 -0.1(倒從齒輪)+4±0.06(倒從齒輪)=67.72+0.9-0.26,接合齒倒尖角影響量1.975±0.085.

        空檔時(shí)1/R檔滑動(dòng)齒套左端位置:35±0.1(箱體)+67.25±0.1(撥叉軸)-40.9±0.1(撥叉)-(8-0.15-0.25÷2)(撥叉)+(190 -0.4÷2)(滑動(dòng)齒套)=66.85±0.425

        掛檔時(shí)滑動(dòng)齒套的移動(dòng)量:9.1+0.175-0.25

        當(dāng)滑動(dòng)齒套進(jìn)入倒檔時(shí),滑動(dòng)齒套左端面的位置:66.85±0.425+9.1+0.175-0.25=75.95+0.60 -0.675

        去除內(nèi)花鍵向里縮進(jìn)2.4±0.05(原圖自由公差,按IT12計(jì)算),去除內(nèi)花鍵端頭倒尖角影響量1.975±0.085.

        有 效 接 合 長(zhǎng) 度:(75.95+0.60 -0.675-2.4±0.05-1.975±0.085)-(67.72+0.9-0.26+1.975±0.085)=1.88+1.08-1.795(0.085-2.96)。實(shí)際上接合齒有效齒寬:4.5±0.06-1.975±0.085=2.525±0.145

        所以有效接合長(zhǎng)度:0.085-2.67,有效平均接合長(zhǎng)度:(0.085+2.96)÷2=1.52

        接合長(zhǎng)度匯總結(jié)果發(fā)現(xiàn):

        序號(hào) 檔位 有效接合長(zhǎng)度 有效平均接合長(zhǎng)度1 一檔 -0.285-2.11 0.91 2 二檔 -0.535-2.44 0.95 3 三檔 0.335-2.67 1.65 4 四檔 0.44-1.96 1.70 5 倒檔 0.085-2.67 1.52

        一般來說,拖拉機(jī)工作狀態(tài)抖動(dòng)大,變速箱的齒套與接合齒的接合長(zhǎng)度經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)大于2.2,否則容易跳檔。上述計(jì)算表明這種變速箱有效接合長(zhǎng)度均偏短,特別是一檔、二檔極限時(shí)無法掛上檔。市場(chǎng)上此類變速箱頻繁出現(xiàn)跳檔現(xiàn)象也說明了這一點(diǎn)[2]。

        有以上的兩點(diǎn)發(fā)現(xiàn),我認(rèn)為脫檔問題是設(shè)計(jì)缺陷產(chǎn)生的質(zhì)量問題,并不是變速箱零部件制造或拖拉機(jī)駕駛員操作不當(dāng)問題,這需要在設(shè)計(jì)上改善。于是向技術(shù)部門建議滑動(dòng)齒套和接合齒直齒改為倒錐,滑動(dòng)齒套角度一側(cè)為2°50‘±30’,接合齒角度一側(cè)為3°20‘±30’,建議在各檔接合齒向滑動(dòng)齒套方向增加長(zhǎng)度到2.2mm,換檔撥叉行程等部件也在相應(yīng)方向上加長(zhǎng)。經(jīng)技術(shù)部門討論被采納,并通過小批量臺(tái)架試驗(yàn)和田間試驗(yàn),再也沒有發(fā)現(xiàn)脫檔問題,后來技術(shù)部徹底變更了相關(guān)設(shè)計(jì)的圖紙,正式批量生產(chǎn),對(duì)市場(chǎng)的原變速箱進(jìn)行返工[3]。

        2 結(jié)語

        從這8+2變速箱脫檔問題看,也讓人醒悟一個(gè)道理,產(chǎn)品的質(zhì)量問題查找分析,不能僅僅局限零部件制造上去查問題、客戶使用上去查問題,更重要從設(shè)計(jì)源頭上去查質(zhì)量問題。產(chǎn)品的質(zhì)量不光是制造出來的,更重要是設(shè)計(jì)出來的。這是我想跟大家分享的經(jīng)驗(yàn),同時(shí)希望專家們提出寶貴意見。

        附,倒尖角影響計(jì)算

        如圖示:3.2為全齒高,前端面傾斜角8°使得齒寬在齒高中部縮短0.22;

        齒端倒尖角在115°時(shí),齒寬縮短1.84,齒端倒尖角在120°時(shí),齒寬縮短1.67(6.27為分度圓齒厚);

        總的影響量為(0.22+1.67)-(0.22+1.84)即1.89-2.06(1.975±0.085).

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