诊断与维修汽车主减速器

学习任务2　诊断与维修汽车主减速器

学习任务描述

一辆唐骏欧玲重卡汽车行驶32 000km，车辆行驶过程中车主听见车辆中后部出现“悾悾”的响声，特别是在通过坑洼路面时响声更明显。要解决本车的驱动桥故障，首先应检查该车主减速器的技术状况。

相关知识学习

一、主减速器概述

（一）主减速器的功能

前面已经简述过主减速器的功能，这里将详细说明。

（1）将万向传动装置传来的发动机转矩传给差速器。

（2）在动力的传动过程中要将转矩增大并相应降低转速。

提示：整个传动系的传动比应为变速器传动比与主减速器传动比的乘积。

（3）对于纵置发动机，还要将转矩的旋转方向改变90°。

（二）主减速器的类型

按参加传动的齿轮副数目，可分为单级式主减速器和双级式主减速器。有些重型汽车又将双级式主减速器的第二级圆柱齿轮传动设置在两侧驱动车轮附近，称为轮边减速器。

按主减速器传动比个数，可分为单速式和双速式主减速器。单速式的传动比是固定的，而双速式则有两个传动比供驾驶员选择。

按齿轮副结构形式，可分为圆柱齿轮式（又可分为定轴轮系和行星轮系）主减速器和圆锥齿轮式（又可分为螺旋锥齿轮式和准双曲面锥齿轮式）主减速器。

目前，在轿车中主要是应用单级式主减速器。

二、单级主减速器

单级主减速器结构简单，质量小，体积小，传动效率高，主要用于轿车及中型以下客货车。

对于发动机纵向布置的汽车，由于需要改变动力传递方向，单级主减速器都采用一对圆锥齿轮传动，如桑塔纳2000、东风EQ1090等；对于发动机横向布置的汽车，单级主减速器采用一对圆柱齿轮即可，如夏利7130、宝来1．8T等。

（一）上海桑塔纳2000轿车单级主减速器

1．结构

桑塔纳2000轿车单级主减速器的装配如图6－3所示，桑塔纳2000轿车主减速器和差速器的零件分解如图6－4所示。由于发动机纵向前置前轮驱动，整个传动系都集中布置在汽车前部，因此其主减速器装于变速器壳体内，没有专门的主减速器壳体。由于省去了变速器到主减速器之间的万向传动装置，所以变速器输出轴即为主减速器主动轴。

图6－3　桑塔纳2000轿车单级主减速器

1－差速器；2－变速器前壳体；3－主动锥齿轮；4－变速器后壳体；5－双列圆锥滚子轴承；6－圆柱滚子轴承；7－从动锥齿轮；8－圆锥滚子轴承；s₁－调整垫片（从动锥齿轮一侧）；s₂－调整垫片（与从动锥齿轮相对的一侧）；s₃－调整垫片；r－与理论上的尺寸R成比例的偏差（偏差r用1/100mm表示，例如：25表示r＝0．25mm）；R－主动锥齿轮理论上的尺寸（R＝50．7mm）

主减速器由一对准双曲面锥齿轮组成，主动锥齿轮的齿数为9，从动锥齿轮的齿数为40，其传动比为4．444。主动锥齿轮与变速器输出轴制为一体，用双列圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承支承在变速器壳体内，属于悬臂式支承。环状的从动锥齿轮靠凸缘定位，并用螺栓与差速器壳连接。差速器壳由一对圆锥滚子轴承支承在变速器壳体上。

图6－4　桑塔纳2000轿车主减速器和差速器的零件分解图

1－密封圈；2－主减速器盖；3－从动锥齿轮的调整垫片；4－轴承外座圈；5－差速器轴承；6－锁紧套筒；7－车速表主动齿轮；8－差速器轴承；9－螺栓（拧紧力矩70N·m）；10－从动锥齿轮；11－夹紧销；12－行星齿轮轴；13－行星齿轮；14－半轴齿轮；15－螺纹套；16－复合式止推垫片；17－差速器壳；18－磁铁固定销；19－磁铁

2．主减速器的调整

主动锥齿轮和从动锥齿轮的调整正确与否，对于主减速器的使用寿命和运转平稳性起着决定性作用，主减速器和差速器总成拆装后，特别是更换某些零部件后，必须通过精确的测量、计算，选出合适的调整垫片；通过改变垫片的厚度来轴向移动变速器输出轴上的主动齿轮，使啮合印痕在最佳位置；通过改变垫片的厚度来轴向移动从动齿轮，使啮合间隙在规定的公差范围。

从动锥齿轮和主动锥齿轮总成的调整部位如图6－3所示。与理论上的尺寸R成比例的偏差r，在生产过程中已经测量好了，并把它刻在从动锥齿轮的外侧。主动锥齿轮和从动锥齿轮只能一起更换。

根据零件的排列情况，会出现“间隙”，这在调整主动锥齿轮和从动锥齿轮时应该考虑。因此，在拆卸变速器之前，最好测量齿面的平均间隙以及偏差r。只要修理影响到主动锥齿轮和从动锥齿轮位置的零部件，必须重新测定调整垫片厚度s₁、s₂和s₃。

1）主动锥齿轮的调整

只要轴承座、主动锥齿轮的后轴承、一档齿轮的滚针轴承外座圈、输出轴的后轴承外座圈被更换，就必须通过调整垫片s₃的厚度来调整主动锥齿轮，使主、从动锥齿轮的啮合印痕在最佳位置。具体方法如下：

（1）装上轴承座的后轴承外座圈（无调整垫片）。装上轴承的保持架，并用25N·m的力矩旋紧螺栓。装上输出轴和外后轴承。将输出轴用铝质的夹具固定在台虎钳上，装上螺母并用100N·m的力矩拧紧。将变速器后盖装在轴承座上，装上新的衬垫。用四个螺栓将其固定。

（2）将专用工具VW385/1支承在VW406上，通过调节环测量A的尺寸，如图6－5所示。再装上专用工具VW385/2，如图6－6所示。

图6－5　测量A的尺寸

图6－6　安装专用工具VW385/2

（3）将专用工具VW5385/D和5385/C装在VW385/1上，接着放上无调整垫片s₁的主减速器盖。装上百分表，将百分表调到零，起始压力与距离2．0mm相一致。百分表的表盘和VW5385/D应是同一方向，转动螺母将活动调节环移至中心，如图6－7所示。

（4）将专用磁板VW385/17装在主动锥齿轮上，这样上面的缝隙朝向放油螺塞一边。将专用工具VW385/1放入变速器的内部并装配好，如图6－8所示。装上调整垫片s₁和主减速器盖的紧固螺栓，用25N·m的力矩拧紧螺栓。

（5）转动螺母调节专用工具VW385/1，保证装配正确。将VW385/1转到表的测量触头碰到磁板并使表的指针达到最大偏差（倒转）。所取得的值即e尺寸（从逆时针方向读看），如图6－9所示。当转动VW385/1时，表的测量触头（VW385/C）应碰到磁板，而且总是在缝隙相对的一侧。

图6－7　安装专用工具和百分表

图6－8　安装专用工具VW385/17和VW385/1

图6－9　测量e尺寸

（6）取下主减速器盖。将VW385/1放在VW406上，用VW5385/C标准（样板）检查百分表是否在零位上，起始压力与距离2．0mm一致。

计算主动锥齿轮调整垫片s₃的厚度：

s₃＝e－r

式中：e为测量的结果（用百分表的逆时针刻度检验出的指针最大偏差）；r为偏差（用1/100mm为单位刻在从动锥齿轮上）。

r值只用于新的从动锥齿轮和主动锥齿轮。例如：e＝0．99mm，r＝0．48mm，则s₃＝e－r＝0．99mm－0．48mm＝0．51mm。

注意：如果需要将两只调整垫片连在一起获得需要的厚度，较薄的调整垫片应装在输出轴轴承外座圈和较厚的调整垫片之间。

下列厚度的调整垫片可供选择：0．15mm、0．20mm、0．25mm、0．30mm、0．40mm、0．50mm、0．60mm、0．70mm、0．80mm、0．90mm、1．00mm、1．10mm和1．20mm。

（7）装上输出轴和计算好厚度的调整垫片s₃。如果计算好的调整垫片是正确的。百分表现在应指在偏差r（刻在从动锥齿轮上）的值上，公差为±0．04mm。

如果测量在规定的公差范围之内，完成安装。否则重新安装主动锥齿轮。

2）从动锥齿轮的调整

当主动锥齿轮、从动锥齿轮总成、变速器壳体、主减速器盖、差速器罩壳或轴承更换时，必需对从动锥齿轮进行调整，从动锥齿轮的调整包括从动锥齿轮（差速器）轴承预紧度的调整和主、从动锥齿轮之间的啮合间隙的调整。

（1）调整从动锥齿轮轴承的预紧度。从动锥齿轮轴承预紧度的调整也称为从动锥齿轮调整垫片总厚度的调整，通过垫片的调整使从动锥齿轮（差速器）转动自如，且轴向推动无间隙。具体步骤如下：

拆下主减速器盖。拆下密封圈和差速器轴承的外座圈，取出调整垫片。将轴承的外座圈装在变速器壳体上，同时装上厚度为1．2mm的标准（样板）垫片，将另一侧轴承的外座圈装在主减速器盖上，不用调整垫片。将设有车速里程表主动齿轮的差速器装在变速器壳体上。将主减速器盖装在变速器壳体上，用25N·m的力矩拧紧螺栓。

如图6－10所示装上专用工具，调节百分表使压力与距离1．0mm相一致。

将专用工具VW521/8装在与从动锥齿轮相对的一侧，如图6－11所示。其中A为1．20mm的调整垫片。

用专用工具VW521/4将差速器向上和向下（箭头）移动，如图6－12所示，记下百分表的变化（例如：记下的间隙为0．50mm）。

图6－10　安装专用工具

图6－11　安装专用工具VW521/8

图6－12　上下移动差速器

注意：测量时，不要转动差速器，因为它可能影响测量值。

将测量值记录下来，并加上0．04mm的安装压力（定值），即0．50mm＋0．40mm＝0．90mm。这个值再加上标准（样板）调整垫片的厚度（1．20mm），即s_合计＝0．90mm＋1．20mm＝2．10mm。

拆下主减速器盖和工具。拆下主减速器盖上的差速器轴承外座圈。将与测量值和安装压力的和（0．90mm）一致的调整垫片连同轴承外座圈一起装在盖上。

装上主减速器盖。将装配好的输入轴装上变速器壳体，用四个螺栓将其固定并用20 N·m的力矩拧紧。

（2）调整从动锥齿轮和主动锥齿轮啮合间隙。啮合间隙的调整是通过移动从动锥齿轮实现的，具体步骤如下：

如图6－13所示，装上专用工具。安装的位置：尺寸A为71mm，角α约为90°。

锁住输入轴，如图6－14所示。

图6－13　安装专用工具

图6－14　锁住输入轴

将从动锥齿轮转至挡块位置，将百分比表的指针对准零，倒转从动齿轮，读出齿面间实际的间隙，将测得的值记录下来。松开输入轴，转动专用工具VW521/4和VW521/8约90°，结果差速器也转动90°。重新锁住输入轴。旋松VW521/4的螺栓，将其退回约90°，直至VW521/8碰到百分表的测量触头，拧紧VW521/4的螺栓。

将上步反复操作四次，并记录下测得的值。如果在这些测量中，测量值偏差超过0．05mm，可能从动锥齿轮没有装对或者从动锥齿轮和主动锥齿轮总成啮合不良。在这种情况下，如需要应更换从动锥齿轮和主动锥齿轮总成。

计算平均啮合间隙：如四次测量的啮合间隙分别为0．39mm、0．40mm、0．39mm、0．42mm，其和为0．39mm＋0．40mm＋0．39mm＋0．42mm＝1．60mm，则平均啮合间隙为1．60mm/4＝0．40mm。

计算调整垫片s₂的厚度（与从动锥齿轮相对的一侧）：标准（样板）调整垫片－平均间隙＋抬起值（稳定值）。如果不更换从动锥齿轮和主动锥齿轮总成，应使用在拆下前测得的平均间隙值。例如：s₂＝标准（样板）调整垫片1．20mm－平均间隙0．40mm＋抬起值（稳定值）0．15mm＝0．95mm。

计算调整垫片s₁的厚度（从动锥齿轮一侧）。s₁＝s_合计－s₂＝2．10mm－0．95mm＝1．15mm。

下列厚度的调整垫片可供选择：0．15mm、0．20mm、0．25mm、0．30mm、0．40mm、0．50mm、0．60mm、0．70mm、0．80mm、0．90mm、1．00mm、1．10mm和1．20mm。

拆下差速器和差速器轴承的外座圈。将调整垫片s₁装在主减速器盖上，将调整垫片s₂连同轴承外座圈一起装在变速器壳体上。将密封圈装在主减速器盖和壳体上。装上车速里程表的主动齿轮和锁紧套筒，如图6－15所示，并使图中的x＝1．8mm（大约）。

图6－15　安装车速里程表的主动齿轮和锁紧套筒

装上差速器，重新测量齿面间隙，各次测量的间隙偏差应不超过0．05mm；正确的平均啮合间隙应在0．10～0．20mm之间。

（二）东风EQ1090单级主减速器

1．结构

如图6－16所示为东风EQ1090型汽车单级主减速器。它由主、从动锥齿轮及其支承调整装置、主减速器壳等组成。主动锥齿轮的齿数为6，从动锥齿轮的齿数为38，因此其传动比i＝6．33。

主、从动锥齿轮采用准双曲面齿轮。主动锥齿轮与主动轴制成一体。为了保证主动锥齿轮有足够的支承刚度，改善啮合条件，其前端支承在两个距离较近的圆锥滚子轴承13和17上，后端支承在圆柱滚子轴承19上，形成跨置式支承。圆锥滚子轴承13和17的外座圈支承在轴承座15上，内座圈之间有隔套和调整垫片14。轴承座依靠凸缘定位，用螺栓固装在主减速器壳体的前端，两者之间有调整垫片9。从动锥齿轮靠凸缘定位，用螺栓紧固在差速器壳上，而差速器壳则用两个圆锥滚子轴承3支承在主减速器壳体中，并用轴承调整螺母2进行轴向定位。在从动锥齿轮啮合处背面的主减速器壳体上，装有支承螺柱，用以限制大负荷下从动锥齿轮过度变形而影响正常啮合。装配时，应在支承螺柱与从动锥齿轮背面之间预留一定间

图6－16　东风EQ1090型汽车单级主减速器

l－差速器轴承盖；2－轴承调整螺母；3、13、17－圆锥滚子轴承；4－主减速器壳；5－差速器壳；6－支承螺柱；7－从动锥齿轮；8－进油道；9、14－调整垫片；10－防尘罩；11－叉形凸缘；12－油封；15－轴承座；16－回油道；18－主动锥齿轮；19－圆柱滚子轴承；20－行星齿轮垫片；21－行星齿轮；22－半轴齿轮推力垫片；23－半轴齿轮；24－行星齿轮轴（十字轴）；25－螺栓

隙（0．3～0．5mm），转动支承螺柱可以调整此间隙。

操作：此处可现场观看实物。

2．调整

1）轴承预紧度的调整

圆锥滚子轴承一般都是成对使用的，装配时应使其具有一定的预紧度，以减小锥齿轮在传动过程中因轴向力而引起的轴向位移，提高轴的支承刚度，保证锥齿轮副的正确啮合。但轴承预紧度又不能过大，否则摩擦和磨损增大，传动效率低。为此，设有轴承预紧度的调整装置。

主动锥齿轮轴承预紧度由调整垫片14来调整。增加垫片的厚度，轴承预紧度减小；反之，轴承预紧度增加。从动锥齿轮（差速器壳）轴承预紧度则是通过拧动两侧的轴承调整螺母2来调整的。拧入调整螺母，轴承预紧度增加；反之，轴承预紧度减小。

提示：只有圆锥滚子轴承的预紧度可调，而圆柱滚子轴承无须调整。

轴承预紧度调整之前应先检查。一般是采用经验法，即用手转动主动（或从动）锥齿轮应转动自如，轴向推动无间隙。

2）锥齿轮啮合的调整

为了使齿轮传动工作正常、磨损均匀、延长其使用寿命，必须保证齿轮副正确的啮合。为此，需要对锥齿轮的啮合进行调整。锥齿轮啮合的调整是指齿面啮合印痕和齿侧啮合间隙的调整。

（1）调整齿面啮合印痕。先检查齿面啮合印痕，方法为：在主动锥齿轮上相隔120°的三处用红丹油在齿的正反面各涂2～3个齿，再用手对从动锥齿轮稍施加阻力并正、反向各转动主动齿轮数圈。观察从动锥齿轮上的啮合印痕。正确的啮合印痕如图6－17所示，应位于齿高的中间偏小端，并占齿宽60％以上。

图6－17　正确的啮合印痕

如果啮合印痕位置不正确，应进行调整，方法是移动主动锥齿轮。增加调整垫片9的厚度，使主动锥齿轮前移；反之则后移。

（2）调整齿侧啮合间隙。调整啮合印痕、移动主动锥齿轮后，主、从动锥齿轮的啮合间隙要发生变化。

啮合间隙的检查：将百分表抵在从动锥齿轮正面的大端处，用手把住主动锥齿轮，然后轻轻往复摆转从动锥齿轮即可显示间隙值。中、重型汽车应为0．15～0．50mm，轻型车约为0．10～0．18mm，使用极限1．00mm。

如果啮合间隙不符合要求，需要进行调整，方法是移动从动锥齿轮。当从动锥齿轮远离主动锥齿轮时间隙变大，反之则变小。移动从动锥齿轮的方法是将一侧的轴承调整螺母2旋入几圈，另一侧就旋出几圈。

注意：调整前应先将从动锥齿轮的轴承预紧度调整好。

三、双级主减速器

有些汽车需要较大的主减速器传动比，单级主减速器已不能满足足够的离地间隙，这就需要采用由两对齿轮降速的双级主减速器。如图6－18所示为解放CA1092汽车的双级主减速器。

图6－18　解放CA1092汽车的双级主减速器

1－第二级从动齿轮；2－差速器；3－调整螺母；4、15－轴承盖；5－第二级主动齿轮；6、7、8、13－调整垫片；9－第一级主动锥齿轮轴；10－轴承座；11－第一级主动锥齿轮；12－主减速器；14－中间轴；16－第一级从动锥齿轮；17－后盖

1．结构

第一级传动为第一级主动锥齿轮和第一级从动锥齿轮，这是一对螺旋锥齿轮，而不是桑塔纳2000和东风EQ1090主减速器采用的准双曲面齿轮，其传动比为25/13＝1．923；第二级传动为第二级主动齿轮和第二级从动齿轮，这是一对斜齿圆柱齿轮，其传动比为45/15＝3。

第一级主动锥齿轮和第一级主动齿轮轴制成一体，用两个圆锥滚子轴承（相距较远）支承在轴承座的座孔中，因主动锥齿轮悬伸在两轴承之后，故称为悬臂式支承。第一级从动锥齿轮用铆钉铆接在中间轴的凸缘上。第二级主动齿轮与中间轴制成一体，用两个圆锥滚子轴承支承在两端轴承盖的座孔中，轴承盖用螺栓与主减速器壳固定连接。第二级从动齿轮夹在左右两半差速器壳之间，并用螺栓将它们紧固在一起，其支承形式与东风EQ1090型汽车主减速器中差速器壳的支承形式相同。

2．调整

1）轴承预紧度的调整

主动锥齿轮轴承预紧度，可通过增减调整垫片8的厚度来调整。加垫片则变松，减垫片则变紧。

中间轴轴承的预紧度则是通过改变调整垫片6和调整垫片13的总厚度来调整。加垫片则变松，减垫片则变紧。

差速器壳轴承预紧度靠拧动调整螺母3来调整。旋入调整螺母则变紧，旋出则变松。

轴承预紧度的检查方法与东风EQ1090汽车相同。

2）锥齿轮啮合的调整

由于采用螺旋锥齿轮，所以锥齿轮啮合的调整方法与采用准双曲面齿轮的桑塔纳2000和EQ1090的主减速器不同。

啮合印痕和啮合间隙是同时进行调整的。先检查啮合印痕，方法同上面所讲的东风EQ1090汽车。然后按照下述原则进行调整：“大进从、小出从、顶进主、根出主”，如图6－19所示。啮合印痕合适后若间隙不符，则通过轴向移动另一锥齿轮进行调整。

当啮合印痕位于从动锥齿轮轮齿大端时，如图6－19 （a）所示，应将从动锥齿轮向主动锥齿轮靠拢，假如因此而使啮合间隙变小，可将主动锥齿轮向外移动。

当啮合印痕位于从动锥齿轮轮齿小端时，如图6－19 （b）所示，应将从动锥齿轮移离主动锥齿轮，假如因此而使啮合间隙变大，可将主动锥齿轮向内移动。

当啮合印痕位于从动锥齿轮轮齿顶部时，如图6－19 （c）所示，应将主动锥齿轮向从动锥齿轮靠拢，假如因此而使啮合间隙变小，可将从动锥齿轮向外移动。

图6－19　螺旋锥齿轮啮合的调整

当啮合印痕位于从动锥齿轮轮齿根部时，如图6－19（d）所示，应将从动锥齿轮移离主动锥齿轮，假如因此而使啮合间隙变大，可将从动锥齿轮向内移动。

四、主减速器调整总结

主减速器的调整包括圆锥滚子轴承预紧度的调整和锥齿轮啮合的调整，锥齿轮啮合的调整包括啮合印痕和啮合间隙的调整。

轴承预紧度的调整有一定规律所遵循，首先弄清楚圆锥滚子轴承内、外座圈中哪对座圈的位置是固定的，然后调整另一对座圈的相对位置即可，一般是通过调整垫片和调整螺母进行调整。例如，东风EQ1090汽车单级主减速器主动锥齿轮圆锥滚子轴承的外座圈支承在轴承座上，两外座圈的相对位置是不变的，所以只能调整两内座圈的相对位置，使两内座圈的距离减小（减少两内座圈之间调整垫片的厚度）则轴承预紧度增大（变紧），反之则轴承预紧度减小（变松）。对于解放CA1092双级主减速器差速器壳的圆锥滚子轴承来说，两内座圈是支承在差速器壳上，相对位置是不变的，所以可以旋转两外座圈外侧的调整螺母来改变两外座圈的相对位置，从而调整轴承预紧度。

锥齿轮啮合的调整与锥齿轮的类型有关。

对于准双曲面锥齿轮，啮合印痕的调整是通过移动主动锥齿轮，啮合间隙的调整是移动从动锥齿轮。如桑塔纳2000和EQ1090的主减速器。

对于螺旋锥齿轮，啮合印痕的调整是按照“大进从、小出从、顶进主、根出主”方法进行，啮合印痕合适后若间隙不符，则通过轴向移动另一锥齿轮进行调整。

主减速器调整时的注意事项：

（1）要先进行轴承预紧度的调整，再进行锥齿轮啮合的调整。

（2）锥齿轮啮合调整时，啮合印痕首要，啮合间隙次要，否则将加剧齿轮磨损。但当啮合间隙超过规定时，应成对更换。