自動變速器檢測與故障診斷方法探究

陳德唐

摘 要：變速器是汽車運動系統中最主要的部件之一，自動變速器更是在原有的基礎上實現自動變速、傳遞和改變扭力的大小的。但因為自動變速器本身組裝和運行具有煩瑣性，在汽車行駛中自動變速器轉動容易出現故障，影響了汽車的質量和駕駛員的人身安全。對自動變速器的檢測與故障診斷方法進行了詳細探究，促進了自動變速器的正常轉動，以保證人們的生命安全。

關鍵詞：自動變速器；故障診斷；扭矩；汽車行業

中圖分類號：U463.212 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.09.031

為了滿足人們對汽車的需求，汽車行業都在原有的汽車裝備中推陳出新，尤其是對變速器方面的建造。由于汽車行駛的條件不同，要求汽車行駛速度和驅動扭矩能在很大范圍內發生變化。

自動變速器是相對于手動變速器而出現的一種能夠自動根據引擎轉速來換擋的設備，在汽車的行駛中，各種前進擋之間可自動進行變換，讓汽車以各種速度行駛，使發動機能夠輸出較高的功率，油耗較低，在所有汽車裝置中起到了能動性的作用。因此，對汽車中的自動變速器檢測與故障診斷進行實際探究有重大意義。只有汽車單位和維修單位嚴格貫徹落實好對自動變速器的應對處理方法和故障診斷方法，才能促進整個汽車行業的發展，從而提高人們的生活水平。

1 自動變速器的檢測

1.1 常規檢測

在對自動變速器進行檢測時，應先對變速箱進行基本檢測與調整，可以在實際操作中有效解決一些因為維護不當而引起的故障，可以為之后的故障診斷提出有利于操作的信息。在檢測發動機怠速時，先讓發動機處于怠速狀態，冷卻液溫達到正常后，自動變速器置于“N”時，發動機的怠速處于有效范圍內即可。如果怠速過高，會發生換擋沖擊；如果怠速過低，當變速器處于“R”“D”位時，汽車會發生劇烈震動，嚴重時汽車會發生熄火的情況。在汽車行駛的過程中，駕駛員可通過控制選擋控制閥的方法達到換擋的目的。如果換擋控制閥出現故障，自動變速器將無法正常工作。將變速桿分別劃入每個擋位，可檢驗變速桿是否存在故障，比如檢查“N”“P”兩擋是否能正常啟動、檢查強制空擋開關接通后是否正常、變速箱油位的高度是否在規定范圍內。

1.2 擋位檢測

將變速桿置于各個擋位，檢測變速箱各個擋位的工作狀況是否正常。

1.3 電控檢測

電控系統在自動變速器中起著重要的作用。當對電控系統進行檢測時，應注意檢測電控系統線束導線及各接插件時，是否有電路、打鐵等重要問題以及各元件是否損壞。檢測方法因車而異，每種方法大有不同，每種元件所引起的故障和檢測方法也各不相同。比如，如果車速傳感器損壞，則可能使自動變速器只能以某一個擋位的速度行駛，不能任意升降任何擋位，嚴重時還易出現各個擋位嚴重波動的狀況，導致車輛錯誤行駛，造成安全事故，危害駕駛員的人身安全。

1.4 液壓檢測

先行關閉發動機，將自動變速器置于“P”擋，拆下需要測量的油壓接頭，然后接上油壓測試管接頭，接油壓軟管及油壓表。待一切安裝好之后，啟動發動機，使自動變速器處于一個油壓被測狀態，檢查管接頭與油管的接頭是否可靠，有無漏油的情況發生，等自動變速器的油溫達到正常溫度后，通過比較所記錄的油壓標定指數與規定的標準值之間的差值，判斷自動變速系統的工作狀況。

2 自動變速器的故障診斷

2.1 歷史常規診斷

所謂“歷史常規的診斷方法”，就是要先對汽車過往的保養歷史、故障歷史及汽車所具備的性能進行檢查，以便對故障進行仔細剖析。在保養歷史方面，因為很多汽車未按照原有的規劃設定日期進行保養，造成很多不必要的故障。所以，在歷史常規診斷方法中，要刨根問底了解汽車的保養是否符合相應的規格以及是否按要求在規定的頻率內完成保養項目。在汽車保養項目中，通常會用到ATF對自動變速器進行嚴格的保養工作，所以，一般4S店對ATF的品質要求尤其高，應選用合理規范的廠家采購。另一方面，由于4S店的工作人員并不清楚問題所在，所以，維修人員必須保證對汽車的故障史有足夠的了解。比如汽車故障發生的時間、近期修理的時間、是否發生過意外或受到自然環境的嚴重影響。

2.2 自動診斷

在如今的汽車事業發展中，所具有的自動變速器都具有自動診斷的相關系統裝置。當汽車的自動變速器出現故障時，自動變速器ECU會對汽車的故障進行記錄，并記錄故障碼，儀表盤上的故障指示燈發亮。當燈亮時，相關工作人員可以根據系統提供的故障碼，進一步進行人工診斷和分析。采用“機器+人工”的方式分析，二者結合進一步提高診斷的科學性和可靠性，有效調取系統內的故障碼，對相關數據進行采取分析。自動診斷在整個自動變速器的故障診斷中起著極為重要的作用。

2.3 基礎診斷

在基礎診斷的過程中，一般先對發動機進行怠速檢測，把操作手柄控制到“N”位或“P”位兩個位置，檢查發動機的怠速轉速是否符合正常范圍；進行自動變速器油面高度和品質檢查，如果ATF的顏色氣味已變，可判斷變速器和換擋系統是否故障。

此外，還應注意控制油面高度，不可太高或太低，如果油面過低，則會造成離合器和制動器兩者相互打滑，破壞汽車系統的加速性能；相反之下，如果油面過高，兩者易滑離，易造成擋 位的不穩定，各個擋位之間相互混亂調轉，造成自動變速器油面泄漏。為了檢查節氣門是否全開，在檢查過程中，相關工作人員應將油門踩到底。要注意液壓自動變速器的節氣門拉索和調整ECT的節氣門的位置。

2.4 性能診斷

關于汽車自動變速器性能的診斷中，要依次對變速器的各個性能逐一進行嚴格診斷。具體而言，應用失速轉速來測試診斷發動機的整體性能和汽車自動變速器的綜合性能，讓汽車行駛至發動機和自動變速器均達到正常工作溫度，且檢查自動變速器液壓油高度是否正常，可以有效地檢驗出發動機的輸出功率，制動器與離合器之間的各項聯系狀況。正常情況下，可以用擋位聯合滯后的時間檢查出自動變速器離合器、制動器磨損情況和控制油壓的情況。比如，“N”到“D”位的滯后時間大于規定值，則管道壓力可能太低，前進擋離合磨損，超速擋離合器不正常工作。

通過手動換擋具有的特性有效分辨出電子系統、機械系統、液壓系統所發生的相關故障。為了進行有效、科學的檢查工作，工作人員可以嘗試駕駛汽車行駛于平坦的街道，進行各個擋位的換擋行駛，感受汽車是否存在車輪打滑、劇烈振動、換擋沖擊等故障，對汽車的加速性能、汽車變速器減速滑行性能、強制降擋功能進行檢測，以此推斷自動變速器的故障問題。比如不存在“D”位1擋換“D”位2擋的過程時，則故障原因是速控液壓閥存在故障、1擋和2擋換擋閥可能卡住；如果汽車振動過大，則故障原因是管道壓力過大、儲能減震器可能存在故障、止逆閥可能卡住。

2.5 儀器診斷

隨著現代科學技術的不斷發展，在自動變速器故障診斷方面，條件較好的單位的相關工作人員可利用故障診斷分析儀對電控系統進行通信式和在線檢測，不同的原件所采用儀器也大有不同。根據不同儀器所顯示出來的數據或波動振幅進行仔細分析，可更科學地保證診斷結果，進一步提高自動變速器診斷的準確性，全方面、綜合性地保證汽車自動變速系統和電氣系統的安全性。

3 結束語

綜上所述，在汽車行業的發展中，工作人員和維修人員必須注重對汽車自動變速器檢測方法與故障診斷的分析，并提出解決措施。為了保證汽車的高質量和安全性能，確保駕駛人員的人身安全和行人的生命安全，提高人民的生活質量，各個維修單位應牢記各種自動變速器的檢測方法和診斷方法，領導應要求員工落實對所有方法的學習和掌握，在實際檢測、診斷與維修的過程中嚴格遵循每一項要求，確保自動變速器的檢測環節良好進行，時刻牢記自動變速器的重要性，積極利用一切合理的有效措施，完善汽車自動變速器的維修工作，促進整個汽車行業的發展。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕

發生在傳動系統中，其中，最典型的就是卷揚打滑、鋼絲繩被拉斷的現象。以下針對這些現象對該裝置的傳動系統進行了設計分析。

2.1 傳動系統初拉力與極限有效拉力

傳動裝置之所以能夠帶動廢品收集小車往復運動，本質是因為鋼繩與卷揚及導輪之間摩擦力的作用。當其他條件不變，且鋼繩內部初拉力F0一定時，鋼繩與卷揚及導輪之間的摩擦力有一極限值，即有效極限拉力。該極限值限制著整個傳動系統的傳動能力，它是影響傳動系統打滑問題的最直接因素，所以，下面就對鋼繩初拉力與極限有效拉力的關系進行分析。鋼絲受力分析圖如圖1所示。

假設鋼繩在卷揚的導輪上繞過時作勻速圓周運動，鋼繩與導輪接觸弧面間的摩擦系數f為常數，且忽略鋼繩繞在導輪上時的彎曲阻力。如圖1所示，鋼絲繩緊邊拉力F1與松邊拉力F2的差值為傳動系統的有效拉力Fe，α為鋼繩在導輪上的包角，取一微段鋼繩dl，其受力情況為：上、下端分別受拉力F+dF和F，導輪對鋼繩的正壓力為dFN、摩擦力為fdFN，離心力為dFc。按動靜法可得微段鋼繩在導輪徑向和切向的力平衡方程：

略去二次微量 ，并取 ，dFC=qv2dα，聯立式（1）（2）可得：

對式（3）在F2到F1和0到α1的界限內進行積分：

可得：

式（4）（5）中：q為每米鋼絲繩的質量，kg/m；v為鋼絲繩運行速度，m/s；e為自然對數的底數；f為鋼絲繩與導輪之間的摩擦系數；α1為鋼繩在導輪上的包角。

在工作前，鋼絲繩各處均受一定的初拉力F0，而在工作時，如果認為鋼繩的總長不變，且認為鋼繩是彈性體，符合胡克定律，則鋼繩緊邊拉力的增加量等于松邊拉的減少量，即：

將式（7）代入式（5）可得鋼絲繩與導輪之間的極限摩擦力，即傳動系統的極限有效拉力：

在廢品收集裝置工作時，由于鋼絲繩速度很低，即可以忽略離心力的作用，式（8）可以優化成式（9）或式（10）：

從式（9）（10）中發現，影響廢品收集裝置傳動系統極限拉力的因素有：鋼絲繩與導輪之間的摩擦因子、鋼絲繩在導輪上的包角以及在安裝形成鋼絲環后鋼絲環內部的初拉力。

同時，在分析和計算時發現，傳動系統的極限有效拉力Felim實際上是用來克服收集小車滿載時收集小車車輪與鋼軌之間產生的摩擦力，即：

式（11）中：f1為收集小車車輪與鋼軌之間的摩擦系數；G為收集小車滿載時的重力，N。

根據廢品收集裝置現場工藝數據，并結合公式（9）（10）（11）計算得到傳動系統極限有效拉力Felim=6 860 N，初拉力F0=10 419 N。

2.2 傳動系統鋼絲繩直徑計算

按GB/T 3811—1983標準規定，鋼絲繩的計算公式為：

式（12）中：d為鋼絲繩最小直徑，mm；Fmax為鋼絲繩最大靜拉力，N，Fmax=F0+Felim；C為選擇系數，mm/ 。

選擇系數計算公式為：

式（13）中：n為安全系數；K為鋼絲繩捻制折減系數；ω為鋼絲繩充滿系數；σb為鋼絲的公誠抗拉強度。

通過查看機械設計手冊，選取n=4.5，K=0.88，ω=0.46，σb=1 770 MPa。根據公式（9）（10）（11）和選取的參數計算得到鋼絲繩直徑為Φ13 mm。

3 結束語

通過設計計算與分析，發現在合理選取鋼絲繩直徑和型號后，可以采取以下措施防止廢品收集裝置傳動系統打滑：①根據公式（8），依據給定的小車載荷正確計算鋼絲環內部的初拉力F0，根據初拉力值調整好張緊裝置；②調整托輥裝置的位置，增大鋼絲繩纏繞在卷揚機構及導輪裝置上的包角α1；③在鋼絲繩上涂抹增摩脂，增大鋼繩與卷揚機構之間的摩擦系數；④傳動系統工作一段時間后，鋼絲繩會被拉長，需定期檢查鋼絲環內部的初拉力，及時調整張緊裝置。根據實際生產現場的工作人員的反饋，在采取這些措施后，廢品收集裝置工作性能得到很大的提高和改善，卷揚打滑問題得到了抑制。

參考文獻

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[2]成大先.機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2010.

〔編輯：張思楠〕