Производство автомобильных передач: высокопроизводительные шестерни для трансмиссий и трансмиссий

Производство автомобильных редукторов является одним из основных столпов автомобильной промышленности и, следовательно, оказывает непосредственное влияние на качество работы трансмиссионной системы и ее долговечность.

Одним из процессов зубопроизводства, имеющим большое значение, является зубообработка. Этот процесс требует чрезвычайно точного контроля точности на протяжении всего процесса производства шестерен.

Быстрый рост электрификации и гибридизации автомобильной промышленности привел к постоянному совершенствованию технических требований к производству автомобильных редукторов, что поставило новые задачи в области выбора материалов, инноваций в процессах и индивидуального проектирования.

В этой статье подробно обсуждаются основные вопросы производства автомобильных редукторов, тем самым удовлетворяя потребности автопроизводителей и поставщиков запчастей, предоставляя им профессиональное руководство по выбору партнеров и преодолению производственных трудностей.

Сводка основных ответов

<тело> <тр> <тр> <тр> <тр> <тр> <тр>

Keyaways:

<ул>

Точность обработки зубчатых колес, совместимость материалов и технологические процессы являются основными принципами производства автомобильных зубчатых колес, которые, в свою очередь, оказывают большое влияние на характеристики трансмиссии автомобиля.

Потребность в электрификации и гибридизации приводит к технологическим инновациям, которые, в свою очередь, предъявляют более строгие требования к скорости передачи, шуму и долговечности.

В случае с алюминиевыми шестернями, которые в основном нацелены на облегчение, необходимо провести специальную адаптацию процесса и, таким образом, это один из основных сценариев применения в случае нестандартных шестерен.

Вы не можете принять решение о компании по производству точных зубчатых колес, просто взглянув на один фактор. Вам необходимо получить тщательную оценку по нескольким параметрам, таким как оборудование, сертификаты и тематические исследования.

JS Precision способна предоставить полнофункциональные решения, устраняющие различные проблемы в производстве трансмиссионных механизмов.

Зачем доверять JS Precision при производстве автомобильных механизмов?

Для достижения успеха в производстве автомобильного оборудования необходимы знания и практический опыт.

JS Precision — компания, развивающая это направление на протяжении нескольких десятилетий. Недавно она произвела модернизацию электропривода на 800 В для мирового поставщика уровня 1, где помимо увеличения его долговечности на более 50 % также успешно решена проблема раннего появления питтинга при пиковом крутящем моменте 3200 Н·м.

Наши основные возможности охватывают всю работу с зубчатыми инструментами, от прецизионной ковки до сверхточного шлифования, и, таким образом, мы добились независимых исследований и разработок.

У нас есть более 50 зубошлифовальных станков мирового класса от KAPP и NILES, и мы постоянно можем достичь точности уровня ISO 5. Наши процедуры сертифицированы AGMA Q14, что обеспечивает надежную гарантию качества.

Одной из главных сильных сторон JS Precision также является ее способность настраивать и внедрять решения.

В этом контексте, чтобы соответствовать тенденции электрификации в автомобильной промышленности, мы сформировали преданную своему делу новую команду по технологиям индивидуальной настройки энергетических механизмов, которая не только позволяет нам быстро удовлетворять потребности клиентов в индивидуальной настройке, но и эффективно интегрировать весь процесс от анализа DFM до доставки образцов.

Что касается качества, компания внедрила систему IATF 16949 вместе с контролем SPC для основных процессов, чтобы иметь возможность предоставлять продукцию стабильно высокого качества независимо от размера партии, даже для индивидуальных заказов, сохраняя точность на уровне массового производства.

Являясь профессиональной компанией по производству прецизионных зубчатых передач, JS Precision обладает богатым опытом решения задач высокоскоростного производства шестерен с высоким крутящим моментом.

JS Precision также предлагает своим клиентам комплексное решение — от совместной разработки до массового производства. Поставляемые шестерни могут работать стабильно, даже когда пиковый крутящий момент превышает 3200 Н·м, что является одной из причин, почему JS Precision является долгосрочным партнером многих мировых производителей автомобилей.

<блок-цитата>

Ищете надежного партнера в сфере производства автомобильных редукторов? Немедленно свяжитесь с командой инженеров JS Precision, отправьте свои требования к конструкции зубчатых колес и получите бесплатное индивидуальное решение для обработки зубчатых колес, точно соответствующее вашим производственным потребностям.

Что такое производство автомобильного оборудования и почему это важно?

Крупные технологические инновации в секторе производства автомобильных редукторов приводят к прогрессу в отрасли. Точность обработки зубчатых колес является основным фактором, определяющим производительность и долговечность зубчатых колес, поэтому она играет ключевую роль в модернизации системы трансмиссии.

Основы передачи энергии

Шестерни — это сердце коробки передач и дифференциалов, поэтому от их качества зависит мощность автомобиля и расход топлива. Они вносят изменения в скорость и крутящий момент, поэтому недостаточная точность может не только вызвать ненормальный шум, но и снизить эффективность.

Основные компоненты производства шестерен

JS Precision соответствует стандартизированным прецизионным производственным процессам, чтобы обеспечить производительность и точность зубчатых колес:

<ул>

Точная ковка: улучшение обтекаемости заготовки и повышение ее устойчивости к ударам.

Черновая обработка: Выполнение начальной обработки заготовки по форме и контроль основных допусков.

Обработка зубьев: получение первой формы профиля зуба посредством процессов прокатки и формовки.

Науглероживание и закалка: Науглероживание при высокой температуре 930℃, в результате чего твердость поверхности зуба достигает HRC58-62.

Прецизионное шлифование зубьев: шлифование на станке с ЧПУ для достижения точности ISO 6–7, что позволяет улучшить профиль и направление зуба.

Координация материалов и процессов

Материалы автомобильных зубчатых колес постоянно развиваются, и в настоящее время типичными примерами являются высококачественные цементируемые стали, такие как 20CrMnTiH. Наряду с заменой материала технология производства также была обновлена до обработки с ЧПУ и онлайн-контроля, что, в свою очередь, повысило точность и эффективность обработки зубчатых колес (Стандарт точности ISO 1328-1:2013).

Рабочие параметры обычно используемых материалов в производстве автомобильных передач

Основные вопросы	Ответы JS Precision	Приносимая вам ценность
Как осуществляется весь процесс производства автомобильного оборудования?	Комплексные услуги по точному производству предлагаются: от проектирования зубчатых колес и их механической обработки до массового производства.	Упрощение процесса сотрудничества и обеспечение точности передач и эффективности производства.
Каково решение проблемы производства шестерен, вызванной электрификацией/гибридизацией?	Путем оптимизации профилей зубьев и процессов обработки материалов, предоставляя индивидуальные решения для передачи данных.	Решение проблем NVH и обеспечение совместимости с требованиями транспортных средств на новых источниках энергии.
Каковы решения по выбору и производству алюминиевых шестерен?	Мы предлагаем эксклюзивные процессы обработки и покрытия алюминиевых шестерен для изготовления продукции по индивидуальному заказу.	Достигается облегчение транспортного средства, а требования к производительности и снижению веса сбалансированы.
Как выбрать надежного партнера в производстве шестерен?	Предоставление 5 параметров оценки и рекомендации по проверке производства оборудования.	Устранение рисков сотрудничества и быстрый поиск подходящих партнеров.
Как экономичнее сделать выбор между ремонтом коробки передач и изготовлением новой?	Предложение полной оценки стоимости жизненного цикла и диагностики ремонтопригодности.	Сократите расходы на техническое обслуживание, одновременно обеспечивая надежность и экономичность.

<тело> <тр> <тр> <тр> <тр> <тр> <тр>

Как электромобильность меняет производство автомобильного оборудования?

Электрификация предъявляет новые требования к автомобильной отрасли производства зубчатых передач, а требования к проектированию и обработке зубчатых передач в электродвигателях с прямым приводом намного превышают требования к традиционным транспортным средствам, работающим на топливе, что делает это направление модернизации отрасли.

Более высокие скорости и более строгие требования к шуму и шуму

Шестерни электрического прямого привода вращаются на таких высоких скоростях 16 000–20 000 об/мин, что шестерни предъявляют чрезвычайно высокие требования к компонентам: динамическая балансировка должна быть на уровне G2,5 или даже выше, а для уменьшения визга необходима точная модификация профиля зубьев, поскольку шум двигателя не маскирует шум электропривода.

Проблемы с защитой от истирания и смазкой

Поскольку при использовании электроприводов шум двигателя отсутствует, шум от зацепления шестерен становится очень заметным и иногда может приводить к недостаточной смазке. Чтобы улучшить противозадирные свойства, необходимы DLC-покрытия, и в то же время необходимо модернизировать смазочные материалы, чтобы они соответствовали требованиям высоких скоростей.

<блок-цитата>

Хотите решить проблемы NVH при производстве автомобильных редукторов в эпоху электропривода? Загрузите чертежи шестерен прямо сейчас, и JS Precision предоставит вам профессиональные решения по модификации профиля шестерни для оптимизации характеристик высокоскоростной передачи.

Рис. 1. Подробный разрез узла дифференциала в оранжевом корпусе, показывающий внутренние механизмы зубчатой передачи.

Каковы основные проблемы в производстве гибридных трансмиссий?

Сложные условия эксплуатации гибридных трансмиссий создают серьезные проблемы для производства трансмиссионных передач, требуя совместимости передач с двойной выходной мощностью и более высоких требований к производительности и долговечности.

Воздействие и долговечность при переключении режима

Старт-стоп и суперпозиция крутящего момента двигателя гибридной системы создают мгновенные высокие нагрузки, требующие отличной ударопрочности и прочности зубчатых передач. Твердость сердцевины необходимо контролировать на уровне HRC35-45, обеспечивая баланс между износостойкостью и ударопрочностью.

Управление теплом и пространство, эффективное производство

Гибридная коробка передач с высокой степенью интеграции ограничивает пространство для конструкции коробки передач, а два источника питания выделяют больше тепла. JS Precision экономит место и оптимизирует охлаждение масляных каналов за счет интегрированной конструкции шестерен и валов.

Алюминий против. Сталь: в чем фундаментальный сдвиг в проектировании и производстве алюминиевых шестерен?

Тенденция к уменьшению веса приводит к тому, что алюминиевые шестерни становятся новой перспективой в производстве автомобильных зубчатых колес. Поскольку алюминиевые шестерни отличаются по характеристикам от стальных, необходимы различные изменения в процессах проектирования и производства. Таким образом, они считаются основным применением специализированных передач.

Две стороны облегченной монеты: преимущества и ограничения

Алюминиевые шестерни весят на 60 % меньше, чем стальные, что снижает инерцию трансмиссии и увеличивает экономию топлива. С другой стороны, они обладают меньшей прочностью и износостойкостью, поэтому для компенсации этих свойств необходимы поверхностная закалка или композитные материалы.

Специализированные методы изготовления и постобработки

Алюминиевые шестерни нельзя подвергать процессам ковки и цементации для стальных шестерен, поэтому они в основном подвергаются точному литью или спеканию и поэтому считаются нестандартными шестернями. JS Precision повышает их износостойкость за счет нанесения покрытий.

Сравнение основных характеристик алюминиевых и стальных шестерен

Тип материала	Твердость поверхности зуба (HRC)	Предел текучести (МПа)	Твердость поверхности зуба (HRC)	Глубина науглероженного слоя (мм)	Применимые сценарии
20CrMnTiH	950-1100	650–750	58–62	0,8–1,2	Электрические редукторы
40Cr	750–850	550–650	50–55	0,5-0,8	Низкоскоростные передачи механической коробки передач
20MnCr5	1000–1200	700–800	59–63	0,9–1,3	Высокоскоростные передачи гибридной трансмиссии
17CrNiMo6	1100-1300	800–900	60–64	1.0–1.4	Редукторы ведущего моста с высоким крутящим моментом
ADC12 (алюминий)	280–320	160–180	—	—	Алюминиевые шестерни вспомогательного привода автомобиля

<тело> <тр> <тр> <тр> <тр> <тр> <тр> <тр>

Рис. 2. Сравнение: стопка стальных труб рядом с кучей алюминия стержни, представляющие собой сырье для производства снастей.

Пример использования JS Precision: увеличение срока службы редуктора BEV на 50 % для глобального поставщика первого уровня

Вызов

Мировой поставщик первого уровня разрабатывал редукторы для платформы с электроприводом нового поколения на 800 В. Первоначальные прототипы показали раннюю питтинговую коррозию во время испытаний на долговечность при максимальном крутящем моменте 3200 Н·м.

Фактический срок службы шестерни оригинальной конструкции составлял всего 80 % от запланированного, что не соответствовало требованиям массового производства. Поэтому они решили получить техническую поддержку от JS Precision.

Решение

После вмешательства JS Precision мы вернулись к основным потребностям платформы электропривода 800 В клиента и разработали комплексное и высококачественное индивидуальное решение, которое полностью и очень конкретно решает проблемы ранней питтинговой коррозии и недостаточного срока службы:

1. Сотрудничество в области дизайна:

Создайте специализированную команду инженеров для тесного взаимодействия с клиентами, выполнения модификаций топологии на поверхности зубьев (включая модификацию вершины зуба и изменения направления зубьев барабана), точной оптимизации распределения нагрузки, снижения контактного напряжения на кромке шестерни на 15 % и снижения опасности точечной коррозии на проектном уровне.

2.Модернизация материалов и процессов:

Чтобы получить максимальный крутящий момент 3200 Н·м, был усовершенствован материал за счет использования науглероженной стали со сверхмелкозернистым зерном (20CrNiMoH), которая способна значительно улучшить общую прочность шестерни и устойчивость к точечной коррозии.

В то же время допуск по глубине науглероженного слоя изменяется с ±0,2 мм до ±0,15 мм, а режим закалки газом под высоким давлением (скорость охлаждения контролируется на уровне 80-100/мин) выбирается для эффективного минимизации деформации шестерни и обеспечения стабильности точности.

3.Сверхточная обработка:

После процесса шлифования зубчатых колес осуществляется сверхточный процесс прецизионного шлифования. При использовании алмазного абразива давление шлифования поддерживается на уровне 0,15-0,2 МПа, а скорость вращения - 800-1000 об/мин, что способствует улучшению шероховатости поверхности зуба с Ra0,6 мкм до менее Ra0,2 мкм, тем самым значительно улучшая качество поверхности зуба и устойчивость к износу и точечной коррозии.

Результаты

В конечном итоге оптимизированная передача легко прошла стендовые испытания на долговечность: расчетное увеличение усталостной долговечности составило более 50 %, а шумовые и шумовые характеристики соответствовали стандартам клиентов.

Это помогло успешно запустить проект клиента в серийное производство в соответствии с графиком, и JS Precision стала его предпочтительной компанией по производству точных зубчатых колес в Азиатско-Тихоокеанском регионе.

<блок-цитата>

Хотите продлить срок службы и повысить производительность электропривода? Рассмотрим пример компании JS Precision. Свяжитесь с нами сейчас, чтобы получить бесплатный расчет затрат и повышения производительности после оптимизации оборудования.

Рис. 3. Трехмерный разрез редуктора электромобиля с центральным двигателем с медью обмотки соединены с металлической шестерней.

Как найти и оценить надежную компанию по производству зубчатого оборудования?

В сфере производства автомобильной техники крайне важно выбирать надежных партнеров. Список компаний-производителей высококачественного оборудования является основой, и только путем научной оценки можно найти подходящих партнеров.

Обширный обзор основных данных

Вместо информации о компании в высококачественном списке компаний-производителей зубчатых колес должно быть указано основное оборудование компании, сертификация IATF 16949, точность обработки и примеры производства для новой энергии.

Пять основных аспектов оценки и практические контрольные точки

<ул>

Технические возможности: Можете ли вы дать ответы на вопрос, как изменить профиль и направление зубьев в зависимости от условий работы?

Уровень оборудования: Есть ли у вас новейшие зубошлифовальные станки и зубоизмерительный центр?

Система качества: Внедряете ли вы IATF 16949 и SPC для ключевых процессов?

Опыт отрасли: Принимали ли вы участие в массовом производстве электрических и гибридных приводов?

Сильные стороны исследований и разработок: Есть ли у вас лаборатория исследования материалов? Способны ли вы быстро реагировать на технические требования?

Руководство по коммуникации от запроса до образца

В запросе клиента должен быть указан спектр нагрузки на редуктор, место для установки и т. д., а клиент должен потребовать от поставщика предоставить предварительное технологическое решение и анализ рисков в качестве средства оценки его профессионализма.

<блок-цитата>

Хотите получить профессиональный список компаний-производителей зубчатого оборудования и изучить методы оценки? Могу ли я сообщить вам о ваших требованиях? JS Precision предоставит вам бесплатное руководство по отбору, позволяющее быстро найти надежную компанию по производству прецизионных механизмов.

Когда вам следует рассмотреть возможность использования нестандартных передач для вашего автомобильного применения?

Стандартизированные передачи приспособлены к общим потребностям и способны эффективно удовлетворить эти потребности, однако в случае особых условий эксплуатации изготовление нестандартных передач становится необходимостью. Алюминиевые шестерни как легкий продукт, изготовленный по индивидуальному заказу, стали любимым выбором автопроизводителей.

Граница решений между стандартными и индивидуальными продуктами

Если вы используете шестерни с нестандартными характеристиками, отличными от стандартных, вам следует рассмотреть возможность использования нестандартных шестерен: нестандартный модуль/угол давления, нестандартная структура, экстремальные условия эксплуатации или быстрая итерация разработки прототипа.

Как персонализация может стать решением системного уровня

Специальные шестерни улучшают весь процесс, например, за счет оптимизации профилей зубьев для снижения нагрузки и устранения ненормальных шумов. Алюминиевые шестерни помогают снизить вес вспомогательных приводов, а встроенная интеллектуальная конструкция позволяет решить проблему нехватки места.

Ремонт коробки передач или ремонт коробки передач. Производство нового оборудования: какой выбор более экономичный?

Среди обслуживания автомобильной трансмиссии ремонт коробки передач полностью отличается от производства новых передач.

Точная диагностика: основа определения ремонтопригодности

Ремонтопригодность коробки передач требует профессиональной проверки: питтинговая коррозия шестерен <5%, износ <0,1 мм, отсутствие выхода за пределы допуска коробки, отсутствие необратимых повреждений подшипников, при превышении требуется новый.

Процесс ремонта и предел его эффективности

Помимо использования лазерной наплавки и шлифовки поверхности шестерен, другие распространенные методы ремонта коробки передач могут восстановить только базовый уровень производительности. Тем не менее, эти методы обеспечивают точность на 1-2 класса ниже, чем у вновь изготавливаемых деталей, поэтому для высокоскоростной работы они не подходят.

Модель анализа затрат на протяжении всего жизненного цикла

Стоимость жизненного цикла очень важна: первоначальная стоимость ремонта составляет всего 30–50% от стоимости новой детали, при этом время цикла короче, но срок службы составляет всего 40–60% новой детали, новые детали имеют такую же надежность, как и производители оригинального оборудования (OEM).

<блок-цитата>

Хотите определиться, выбрать ремонт коробки передач или новое изготовление вашей коробки передач? Отправьте свои тестовые данные в JS Precision, и мы предоставим вам бесплатный расчет стоимости жизненного цикла и рекомендации по наиболее экономичному решению.

Рис. 4. Крупный план рук техника, регулирующего металлические шестерни в темной внутренней части корпуса коробки передач.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос 1: Какой уровень точности обычно требуется для автомобильных трансмиссий?

Уровень точности автомобильных трансмиссий зависит от типа трансмиссии. В большинстве случаев коробки передач механической коробки передач изготавливаются по стандартам ISO 7–8 , тогда как автоматические коробки передач высшего уровня и редукторы электромобилей изготавливаются по стандартам ISO 5–6. Ключевым элементом является контроль допусков на профиль зуба и направление зуба.

Вопрос 2: Каковы различия между цементацией и индукционной закалкой в автомобильных зубчатых передачах?

Цепарация и закалка позволяют создать науглероженный слой глубиной 0,8-1,2 мм. Таким образом, поверхность зуба будет очень твердой, что идеально подходит для основных шестерен автомобилей, которым приходится выдерживать высокие нагрузки. Индукционная закалка создает слой толщиной 2-5 мм, тем самым упрощая процесс контроля деформации и, таким образом, он больше подходит для низкоскоростных крупномодульных автомобильных зубчатых передач.

В3. Почему редукторы электромобилей особенно чувствительны к шуму?

В отличие от редукторов электромобилей, в трансмиссиях двигателей внутреннего сгорания шум двигателя маскирует шум шестерни, отсутствие которого в электромобилях приводит к тому, что высокочастотный шум двигателя легко сочетается с частотой зацепления шестерен, тем самым издавая очень заметный свистящий звук. Следовательно, требования к контролю шума очень строгие.

В4: Нужны ли специальные режущие инструменты для обработки алюминиевых шестерен?

При обработке алюминиевых шестерен важно использовать специальные режущие инструменты, чаще всего острые инструменты из PCD (поликристаллического алмаза), которые прекрасно предотвращают прилипание алюминиевой стружки к инструменту, а также помогают улучшить качество поверхности алюминиевых шестерен.

Вопрос 5: Сколько времени обычно занимает процесс от чертежей до получения образца снаряжения для тестирования?

JS Precision может изготовить первые образцы стали для стандартных автомобильных шестерен в течение 3–4 недель на основе полных проектных данных. Что касается сложных нестандартных шестерен или алюминиевых шестерен, на их разработку требуется больше времени из-за особых процессов.

Вопрос 6: Можете ли вы предоставить сторонние отчеты об испытаниях шестерен?

JS Precision может предоставлять сторонние отчеты об испытаниях шестерен. Компания оснащена центром измерения зубчатых колес Zeiss и может предоставитьотчеты о полнопараметрических испытаниях по стандарту ISO. Кроме того, при необходимости мы также можем организовать профессиональное тестирование в сторонней нотариальной конторе.

Q7: What if my project is at a very low production volume and still in the R&D stage?

JS Precision is ready to take on small batch R&D orders. The company offers a range of services from prototype development to mass production and always regards small batch R&D projects as a good starting point for long-term collaboration.

Q8: How do you control gear quality consistency in mass production?

JS Precision manages mass production using the IATF 16949 quality system. Key processes are subject to SPC statistical process control, and each batch is sampled and measured to ensure quality consistency.

Summary

The automotive gearmaking industry is on the verge of a complete makeover where electrification and lightweighting are the main drivers. Breakthroughs in automotive gear manufacturing technology, ranging from material innovation to gear machining processes, bring the products of automakers to a higher level of competitiveness.

The key factors when selecting a partner are, primarily, their technology, quality, and their problem-solving capabilities.

JS Precision is a reliable partner to consider whether you are just screening a list of gear manufacturing companies or have specific gearbox repair or new design issues that require a solution.

Reach out to us anytime, share your needs or drawings, and our engineering team will deliver a professional technical & business report just within 24 hours, which will serve as a basis for us to together enhance the next generation vehicles' performance.

Featured Blogs

No data

Показатели эффективности	Алюминиевый механизм 6061 (после покрытия)	Стальная шестерня из 20CrMnTiH	Разница	Применимые сценарии	Сложность обработки
Плотность (г/см3)	2.7	7,85	-65,6%	Легкий вспомогательный привод	Средний
Твердость поверхности шестерни (HRC)	40–45	58–62	-30,0%	Главный привод с высоким крутящим моментом	Низкий
Прочность на растяжение (МПа)	310	1050	-70,5%	Пригородный транспорт на короткие расстояния	Высокий
Коэффициент теплового расширения (10^-6/°C)	23,6	11.7	+101,7%	Рабочие условия при нормальной температуре	Средний
Эффект снижения веса	60%	0	—	Компании по производству транспортных средств на новых источниках энергии	Высокий
Стоимость производства (долларов США за штуку)	15–20	8–12	+66,7%	Традиционные транспортные средства, работающие на топливе	Низкий