近些年，汽車工業發展勢頭迅猛，不僅帶動了經濟技術的發展，而且成為了衡量國家工業水平的重要指標之一。汽車的舒適性與傳動系統有著極大的關系，而變速箱作為傳動系統的關鍵部件，其裝配質量更是直接影響到汽車整體的性能，為了控制裝配過程中的扭矩與空隙等關鍵因素，需要選擇合適的墊片來保證能夠施加合適的預緊力矩，目前裝配過程的墊片是人為選擇，精度較差，因此需要對裝配測量技術進行研究，開發精度較高的測量機，提高變速箱裝配可靠程度。
一、變速箱結構與裝配尺寸鏈分析
為了研究更加準確，選擇一款變速箱進行研究，通過分析變速箱的結構，了解各個零部件的裝配關系與傳動關系，剖析變速箱的執行原理，得到影響墊片選擇和變速箱裝配的關鍵因素，對其進行參數分析，并建立裝配合適的裝配尺寸鏈。
變速箱結構
變速箱結構如圖 1 所示，包括輸入軸、輸入軸一檔齒輪、惰輪、輸入軸倒擋齒輪、輸入軸二檔齒輪、輸入軸三檔齒輪、輸入軸四檔齒輪、輸入軸五檔齒輪、輸入軸六檔齒輪、輸出軸、輸出軸六檔齒輪、輸出軸五檔齒輪、輸出軸四檔齒輪、輸出軸三檔齒輪、輸出軸二檔齒輪、惰輪從動輪、輸出軸一檔齒輪，對應圖 1 的 1~17 編號所對應的零部件。
根據圖 1 可知，該變速箱為全同步變速箱，具有一倒擋，六前進擋，能夠一定程度保證汽車行駛過程的平順性。根據其工作原理與裝配順序可知，提高測量間隙數據的準確性是十分必要的，但是零部件的變形以及裝配的方式都會對測量數據的精確性產生影響，因此需要增加反饋，使用補償值法對數據進行修正，提高裝配的合格率。
通過對圓錐滾子軸承內圈的同軸度、輸出軸與軸承內圈的配合程度、輸入軸與輸出軸的模擬正壓力、軸承潤滑情況等因素進行分析，得出以下結論：
1)提高加工精度，減小軸承內圈同軸度誤差可以提高測量數據精確度;
2)合理控制輸出軸與軸承內圈的過盈量可以提高測量數據精確度;
3)控制模擬正壓力保持在合適范圍內可以提高測量數據精確度;
4)使用半干式潤滑可以提高測量數據精確度。
變速箱裝配尺寸鏈
為了保證裝配質量，需要通過合理方式建立裝配尺寸鏈，確定各個裝配工序的公差與尺寸，才能達到較好的裝配效果。
根據裝配尺寸鏈的基礎理論選擇合適的裝配方式，這里采取固定調整裝配法，根據實際情況設置尺寸調整件，保證整體裝配精度。選擇調整墊片的厚度作為封閉環，其余相關尺寸變量作為組成環，繪制變速箱裝配尺寸鏈，如圖 2 所示。
二、測量機構原理與設計
由于裝配過程中圓錐滾子軸承的存在，導致裝配過程中需要為其施加合適的預緊力，而實際裝配過程中預緊力的大小是通過墊片進行調整的，為了能夠選擇合適的墊片厚度，需要測量輸出軸后軸承定位面與離合器變速箱殼體端面距離以及輸出軸后軸承上端面與離合器變速箱殼體端面距離，由于結構復雜直接測量誤差極大，因此需要通過雙測量機分別測量上述參數，最終進行聯合計算。
測量機構原理
對圓錐滾子軸承的預緊情況、預緊方式以及預緊緊固機構等進行分析，軸承的摩擦力矩與軸向壓力呈現線性關系。軸向壓力在 500~1 000 N 范圍時，摩擦力矩在 1.5~2 N·m 之間，軸向變化量為 0.05 mm，根據實際情況可知，調整墊片的公差帶為 0.02 mm，因此可以找到滿足預緊力的墊片組合。
根據上述分析，繪制調整墊片測量原理圖，如圖 3 所示，通過測量輸出軸后軸承定位面與離合器變速箱殼體端面距離 A1 與輸出軸后軸承上端面與離合器變速箱殼體端面距離 A2，并作差即可得到合適的調整墊片厚度。
測量機構設計
變速箱測量機構主要包括上測量系統、惰輪驅動系統、墊片復測系統、電氣控制系統以及變速箱殼體測量系統等，為了達到較高的測量精度，需要分別對其各個部分進行設計。
上測量系統用來測量墊片厚度，是測量機構的重要部分，主要包括氣缸、滑座、傳感器、導軌、彈簧等組成，由于氣缸與彈簧在整個過程中發揮關鍵作用，因此對其進行選型。根據氣動設備技術理論對氣缸的缸徑、行程、品種、緩沖能力、安裝方法、開關與接頭進行分析，最終選擇 SMC 的 MBF100-50-Z73 型氣缸;根據研究范圍與功能需求對彈簧的結構形式、材料、內外徑、圈數等進行設計，最終選用矩形螺旋壓縮彈簧。
惰輪驅動系統能夠消除裝配時產生的間隙，提高測量精確度。該系統主要包括電機、皮帶、氣缸等，根據實際狀況選擇 MDMA08-2PIG 伺服電機以及 HTD-1304-8M 的同步帶。
墊片復測系統能夠進一步優化墊片組合，包括支架、測量傳感器、氣缸等，根據各零部件的原理計算進行選型，最終組合形成完成系統。
上述機械系統裝配完成后，需要對電氣控制系統進行設計，以控制氣缸伸縮、電機運轉與停止等動作。整個電氣系統包括計算機、繼電器、補償電路、各部分控制電路、數據采集系統、I/O 驅動等外圍硬件以及 VC++ 和動態連接庫等軟件系統，通過對計算機、繼電器等進行選擇，對數據采集系統進行組建，對其余部分進行連接與調試，完成電氣控制系統的搭建。
最后對變速箱殼體測量系統進行設計，由于直接測量 A1 與 A2 的精確值較為困難，因此采用相對測量法進行測量，繪制原理圖并通過該原理圖搭建實體系統，如圖 4 所示。
三、測量效果與應用分析
在新一輪汽車裝配中，將設計的變速箱測量機與變速箱殼體測量機加以應用，得到多組數據值，通過對比分析，整體測量效果較為理想，改善了變速箱裝配精度有，同時由于測量機構的自動化代替了人工，裝配效率有了很大提高。
選取一組數據作為代表，通過裝配過程中的標定數值變化計算補償值，記錄實際使用墊片的厚度以及預緊力矩的大小，與測量機測量的數據結果以及運算結果對比進行驗證，以此來判斷測量機構的性能，如表 1 所示。
通過表 1 不同測量次數下測量數據可知，測量機構自動選擇的調整墊片厚度均符合軸承預緊力矩要求，且與設計選擇相差不大，因此認為該測量技術符合變速箱實際裝配需求，并且能夠節省人力、提高裝配效率、改善裝配質量。
四、結語
汽車運行穩定性主要由汽車傳動裝置有關，為了保證汽車駕駛的舒適性，需要保證汽車傳動裝置的裝配質量，而汽車變速箱是傳動裝置的關鍵部件，因此提高變速箱的裝配質量是十分重要的。根據實際情況分析，確認墊片厚度是影響變速箱裝配的關鍵因素，因此需要在確認裝配順序的基礎上，探究設計變速箱測量機構與變速箱殼體測量機構，使墊片厚度選擇更加準確，通過驗證該項技術精確且可靠，達到了提高變速箱裝配質量的目的。