自动变速箱换挡制动器垫片测量方法及设备的研究

Research on M easurement M ethod and Test Equipment for theSlIift BrakeS Gasket of an Automatic TransmissionCHEN Suxin.LIU Jian。GUO Yucong(School of Mechanical and Automotive Engineering，Hefei Universityof Technology，Hefei Anhui 230009。China)Abstract：Through analyzing the structure and assembly process of the brake in a 4AT automatic transmission，a new method ofmeasuring the thickness of the flange gasket during its assembly process was presented based on the relative measuring theory.The gas-ket measuring and choosing machine Was developed according to the new method，also the measuring stability and accuracy of the ma-chine was analyzed. The experiment proves that the machine is excellent in measuring precision and assembly eficiency，and it greatlyimproves the quality and eficiency of the tran smission assembly。

Keywords：Automatic transmission；Flange gasket；Relative measure；Gasket measuring and choosing machine汽车自动变速箱以其乘坐舒适性及操作便捷性已经得到了广泛的应用，而在其换挡过程中多摩擦片式换挡制动器起着至关重要的作用 。制动器装配的好坏直接影响到变速箱换挡的性能，而摩擦片组的装配间隙是影响制动器装配质量的重要因素 。如装配间隙过小，致使制动器在脱离时不完全，且发热量过大；间隙过大，致使制动器接合时，反应速度慢，换挡时间长 。-般采用调整法兰垫片的厚度来实现制动器摩擦片组间隙的控制。因此，正确选用垫片厚度是提高制动器装配质量的关键。

目前 ，换挡制动器的垫片测量方法是在装配过程中先利用螺栓压紧制动器的摩擦片组，再用塞规测量间隙，根据此间隙选择合适的垫片厚度 J。采用这种测量方法，需要经常拆卸工装，影响整条装配线的节拍平衡，严重降低装配效率。此外，测量过程中人为因素较多，精度及准确性不高，造成选用的垫片厚度与实际所需厚度存在误差，严重影响了装配质量 。

作者针对 4AT变速箱制动器的结构，基于相对测量原理提出了-种对工件型腔槽上表面与型腔内摩擦片上表面的间隙值进行精确测量的方法，从而实现垫片厚度的在线检测，大大提高变速箱的装配精度及效率。

1 垫片测量原理1.1 换挡制动器的结构分析图1所示为某4AT自动变速箱壳体，其中位置 I为制动器工作腔及摩擦片组。

/f 、 7!J I ，， lrl图1 自动变速箱壳体制动器由摩擦片、钢片、复位弹簧、卡环和活塞收稿日期：2012-03-18作者简介：陈廷欣 (1970-)，男，硕士，副教授 ，主要从 事机 电-体化及工业 自动控制等方面的教学与科研工作。

E-mail：chensuxin2003###163.COrn。通信作者：刘健，E-mail：liujianO07cool###sina.corn。

第7期 陈 欣 等：自动变速箱换挡制动器垫片测量方法及设备的研究 ·117·等组成。摩擦片与单向离合器的外圈连接，钢 片与壳体连接。液压油经油道口推动活塞，钢片和摩擦片在活塞推动下紧压在-起，制动器即接合 引。在装配过程中，工件的 I型腔内主要有摩擦片、钢片、法兰垫片和卡环等，如图2所示。

l- 卡环 2- 法 兰 垫片 3- 摩 擦 片 4- 钢片图2 制动器腔内主要零件图1.2 垫片测量模型分析图3为工件测量原理图，可得尺寸链公式：LAB (1)式中：L为工件型腔 I总高度，B为摩擦片和钢片被压紧时的叠加厚度，A即为法兰垫片、卡环的厚度与制动器分离间隙之和。由于卡环 (为工件)厚度已知C1.6 mm，分离间隙的参考范围为0.806～1.206mm，选垫时选取最接近分离间隙的中间值 1.0 mm。

所以，如果测量出A的高度就能计算出适合的垫片厚度，即：DA-C-1.0 (2)图3 工件测量原理图考虑到直接测量出 A非常 困难。故作者采用基于相对测量原理的测量方法 ，即分别测量-个与工件具有相似卡槽形状且尺寸相近的标定件与工件，进而得出A的精确尺寸的测量方法。标定件测量原理图如图4所示， 。的尺寸接近A的尺寸范围并保证很高的加工精度。

图4 标定件测量原理图具体的测量方法为：第-步，先对标定件进行测量 (参考图4)，通过 3个圆周均匀分布的位移传感器分别测得标定件摩擦片组上表面位置的读数并取平均值得到 ，用另外 3个圆周均匀分布的位移传感器测得标定件卡槽上表面位置的读数并取平均值得到No；第二步，装入摩擦片组，对工件卡槽进行测量(参考图3)，用与第-步相对应位置的传感器、相同的测量方法分别得到工件摩擦片组上表面位置的读数和工件卡槽上表面位置的读数 Ⅳ1。根据尺寸链可得工件卡槽的深度：A(Ⅳ，-No)-( -J)l )A。 (3)再把测量得到的A值代人式 (2)中，即可得到法兰垫片的厚度 D。

2 测量机构设计根据以上测量原理，研制出变速箱换挡制动器垫片预选测量机 ，其 中关键 的垫片测量 机构 如 图 5所示。

1-升降气缸 2-传感器 转轴和棘轮组件 4-卡爪5-指状测杆 6-测量头 传感器 8-旋转气缸 9-弹簧lo-摩擦 片测量杆 l1-矩形弹簧 l2-摩擦片压板图5 垫片测量机构在该机构中，传感器 7、弹簧 9、摩擦片测量杆1O和摩擦片压板 12形成-支测量分路。为了提高测量精度 ，这样的测量分路沿圆周均布了3处 ，摩擦片压板通过6个圆周均布的矩形弹簧 11压紧在摩擦片组上。传感器2、指状测杆5和测量头6形成另-支测量分路，测量头与卡槽的上表面压紧，为了提高测量的准确性，这样的测量分路也沿圆周均布了3处。

由于测量头需要进入凹槽内，因此需增设辅助旋转升降机构。该机构中旋转气缸8的水平运动驱动转轴和棘轮组件3旋转，棘轮边缘的棘轮拨动头驱动卡爪4绕指状测杆的轴线旋转，再通过升降气缸 1的伸缩和弹簧的作用来 实现测量头与卡槽上表 面的分离 与压紧。

· 118· 机床与液压 第 41卷3 测量结果分析3.1 测量稳定性分析在设备测量过程中，由于实验气压、测量形式、摩擦片和钢片摆放形式的不同都会对测量结果的稳定性产生影响。根据以上几种影响测量结果稳定性的因素，设计了4种实验形式分别进行测量，并根据实验数据分析出稳定性最高的测量方式。

表 1 4种实验形式下的测量数据次数耄 萎 霎 A，-amin 次数 萎 霎 Am，-A raln鞋 2 4 钢片最下 5.936 55面，依次176量后、，03 5在 上为～8次测摩擦·879 前， -y. 6·139 510 0.5 工重 新 5·8911 MPa； 摆 放 工 5·9281 625 N 件 ， 将 5. 844 52 压力 钢 片、 5. 8483 摩 擦 片 钢 片最 下 5. 8454 5·932 4 之间分 面，依 次 5. 8475 开， 避 叠加摩擦 5. 8487625 N5干预 、 5.933 5 ， 在-起 摩 擦 片、 。 -·u 58 工件 5.934 钢 片、两 8 个摩 擦 片 5·845 59 两个钢片 5·847分别计算各组数据的最大值与最小值之差，得到第2种测量形式的差值最小，证明该种测量方式最稳定，故设备测量时选择第2种实验形式进行测量。

3.2 测量准确性分析采用检具随机误差的验收评定方法，以测量能力指数C 值作为评定指标 (C ≥1.33可判定被评定测量器具具有测量能力)u 。计算公式为：C KT/4S (4)式中：K为缩小系数，-般取 K0.2；KT为允许的测量结果分布宽度；4s为实际达到的测量结果分布宽度；为工件被检项 目公差 (此次实验 T>l0 m)；S为标准偏差，S√∑(置- ) /(n-1)；置 为第 i次测量值；为平均测量值；n为测量次数 (此次实验次数 lo)。

确定实验方式后 对测量设备进行调试并记录实验数据，代入测量数据得重复精度为 C 5.441≥1.33，如表 2所示 ，证明测量系统合格。

表 2 测量数据处理A/mm sTc 值 数 隙/m m 衄 mm 离间隙 s(下转第 121页)第7期 葛惠民：基于PMAC运动控制卡的切向跟随控制算法的实现 ·121·$ 设 置和定义 $CLOSE&1#1->10000XI2->10000Y＆2#3->40CI150I32714400M161->D：$0028M163->D：$080BM261->D：$0064M263->D：$08CBP10：3072；坐标系 1的 1号电机为 x-轴；坐标系1的2号电机为Y-轴；坐标系2的3号电机为 C-轴；角度三角运算；C轴每14400cts翻转；电机 1当前给定位置；电机 1目标位置；电机 2当前给定位置；电机 2目标位置；在 Mx61Mx63单位计数 1次旋转轴运动程序OPEN PROG 10CLEAR；SPLINE1 TA20；20毫秒的三次样条部分WHILE(P1>0)；QoM163-M161；x目标位置 -x当前位置Q1M263-M261；Y目标位置 -Y当前位置IF(ABS(Qo)>P10 OR ABS(Q1)>P10)；目标位置<>当前位置Q2ATAN2(Q1，Qo)；计算转角ENDIFc(Q2)；旋转轴运动到新位置ENDW HIIJECLUSE4 结束语该算法已应用于实际设备的切向跟随控制。若稍作改变，也可应用于法向跟随控制，如皮鞋折边机等。