某型號手動變速器掛三檔異響改善

摘 要：本課題是通過故障變速器失效模式、掛擋機理分析發現同步器工藝缺陷，并通過工藝改進從而有效解決了該問題，提升了整車駕駛及乘坐的舒適性。

關鍵詞：手動變速器；同步器；異響；齒環

引言

隨著新三包法的出臺，消費者與汽車生產商對汽車產品質量要求不斷提升，變速器作為汽車關鍵總成，對其質量要求更加嚴格，而變速器掛三檔異響問題占公司售后質量問題的主要原因，其不良造成整車駕駛舒適性降低并逐漸導致變速器早期失效，給顧客與生產企業帶來巨大的財產損失，故對該項目進行改善。

1 變速器掛三檔異響故障描述[2，3]

統計售后市場行駛里程都在1萬公里以內，故障為行駛過程中駕駛員掛三檔過程中變速器內部有咔咔的響聲，經4S店維修人員檢查聲音來源于變速器內部，更換變速器后故障消除；故障為變速器在掛檔同步過程中產生異響，故將對三檔掛檔同步機理進行分析。

2 同步機理分析

掛三檔過程零件主要由1齒套，2齒環，3齒轂，4聯齒，5三檔輪組成。

同步機理：掛三檔時，齒套齒端倒角面壓三檔齒環外齒端倒角面，齒環受軸向力和圓周切向力，軸向力傳遞到齒環同步錐面產生摩擦力，摩擦力使齒輪與齒套轉速同步，齒套滑過齒環聯齒與齒輪聯結齒齒端接觸，齒套花鍵齒撥動齒輪聯結齒，到達聯結齒工作位置，完成換檔動作。見（圖1）

通過以上分析結論：（1）齒套、聯齒、齒環倒角位置度超差，換檔過程中倒角齒尖相互干涉碰撞出異響，造成掛三檔時異響。（2）當齒環后備量不足變速器在掛檔過程中不能達到預同步效果導致同步器齒套與三檔輪轉速不同步，齒套與三檔輪聯齒結合過程中產生碰撞，造成掛三檔時咔咔異響。

3 故障變速器拆解檢查

3.1 對齒套、聯齒、齒環倒角位置度尺寸進行測量

結果符合技術要求，可以確定非倒角問題引起。

3.2 對齒環后備量檢查

后備量是指齒環錐面與聯齒錐面貼合后，齒環端面到聯齒端面距離。

結論：后備量不足導致掛三檔異響，由于后備量由聯齒與齒環配合后形成，故將對其相關尺寸進行檢查。

3.3 后備量相關尺寸檢查

對聯齒及齒環的角度及尺寸進行檢測，齒環加規尺寸要求0±0.1，實測-1.36，結果不合格。

齒環加規尺寸小異常磨損導致后備量不足。

造成異常磨損的原因：（1）齒環自身質量問題。（2）齒環相配件干涉造成齒環與聯齒錐面無法完全貼合異常磨損；針對此兩點進行檢查發現齒環相關尺寸合格，但齒環與齒轂配合外圓處有異常磨損，結合齒環與齒轂配合原理，齒環磨損處與齒轂內腔間隙配合，故對齒轂內腔直徑進行檢查。

3.4 齒轂內腔直徑檢查

綜上分析：齒轂內腔孔小與同步器齒環干涉導致齒環內錐面與聯齒外錐面無法貼合，齒環換檔過程中偏載嚴重磨損無后備量，換檔時錐面無摩擦力不能帶動三檔輪同步，齒套強行進入仍有相對轉動的三檔聯齒，導致異響；為確定分析結果將故障箱齒環與齒轂更換后進行臺架試驗。

3.5 結果驗證：臺架試驗

結論：試驗合格故障消除，原因分析正確；將針對齒轂內腔小從工藝上進行分析。

4 齒轂工藝分析

說明：通過分析齒轂工藝流程，影響齒轂內腔尺寸精度有：（1）精車內腔加工小。（2）熱處理變形，為確定問題工序，對這兩個工序齒轂內腔直徑進行SPC分析。

5 齒轂內腔直徑過程能力分析

對內腔直接連續抽樣100件，精車Ppk=1.68，能力充足，熱處理后尺寸Ppk=1.10，齒轂熱處理變形導致內腔直徑過程能力不足。

6 熱處理變形分析

齒轂是壁薄且圓周上有三個均布的滑塊槽，在熱處理工序存在零件表面溫度熱循環不連續，局部存在溫度差，熱后變形大。由于受零件結構易熱處理變形及熱處理工藝能力無法再提升影響，綜合考慮成本與工藝可行性，將通過增加熱處理后車削內腔直徑來保證該尺寸。

7 工藝改進及效果驗證

熱處理后增加內腔直徑車削工序；并設計通止規進行過程檢測；內腔直徑改善后PP=1.88 PPK=1.69，能力充足，過程穩定；效果驗證：內部通過連續2個月用通止規全檢未發現齒轂內腔小零件；裝配變速器后投放市場驗證6個月未投訴。

8 結束語

本項目是在某公司一款型號手動汽車變速器售后掛三檔異響問題的背景下開展的，取得了一定成果，也發現了一些難題。歸總如下：（1）根據故障表現特點再結合變速器換檔工作機理對故障箱相關件的尺寸進行檢測和分析，并開展臺架試驗驗證確定問題件尺寸；又通過對問題件加工工藝分析改善，提升了該零件尺寸的過程能力。（2）從改善機理和成效來看，該改善方案同時在因客觀因素造成零件熱處理變形大，又無法通過熱處理工藝調整進行改善的情況下，有效降低了零件廢品率與設備投入，并為類似零件提供了改善方案。（3）掛三檔異響改善的研究，不僅提升了產品品質，也為日后處理類似問題積累了經驗。

參考文獻

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[2]康傳章，劉濤，姜耀全，等.手動變速器換檔異響問題的排查與優化[J].中國汽車工程學會年會，2015.

[3]吳元徽.鋼件熱處理變形的應對實例[J].熱處理工藝，2011，40（10）：204-205.