汽車變速器齒輪故障診斷方法探索

卞國勝

（坤泰車輛系統（常州）有限公司，江蘇常州 213000）

0 引言

近年來，隨著經濟社會的快速發展，汽車逐步成為人們主要的代步工具，汽車的需求量逐年增加。在汽車的運行過程中，變速器齒輪故障常常是由于汽車運行環境、操作條件等造成的，具體表現為變速箱內齒輪軸承等的故障，一旦出現將會影響行車的安全性。因此，汽車變速器齒輪故障診斷成為重點的問題，相關人員需掌握變速器齒輪故障的表現，利用各種故障診斷與判別方式，及時排除齒輪故障，提高汽車整體性能。

1 汽車變速器齒輪故障的診斷方法

1.1 磨損殘余物分析方式

1.1.1 基本概述

在汽車的運行過程中，內部的很多零部件如齒輪會出現嚴重磨損。如果發生了變速器齒輪磨損現象，有關人員可以從潤滑油中分離出相應的磨損殘留物。在汽車變速器齒輪故障的診斷過程中，磨損殘余物的分析主要是要對潤滑油中的各種磨損殘余物成分進行檢驗，結合檢驗數據結果與分析結果，從中得到變速器齒輪磨損的具體情況。在磨損殘余物分析診斷方式下，變速器齒輪磨損情況能直觀地呈現在相應數據中，有關維修人員可以充分利用這些數據信息來制定維修策略，及時更換存在磨損現象的齒輪。

1.1.2 實際診斷方法

在實際工作中，潤滑油殘余物分析診斷方式是一種便捷的診斷汽車變速器齒輪磨損的方法，也是一種最為簡單、基礎的故障診斷方式。在具體應用過程中，相關人員需對潤滑油中的殘余物進行檢測，從而獲得相應數據，如潤滑油渾濁度等，進而更為準確地掌握變速器齒輪的磨損情況。在汽車變速器磨損殘余物的分析過程中，通過收集其在工作狀態下殘余物的產生情況，能夠獲得更為全面的殘余物信息，而所獲得的這些信息同樣可以被用于變速器齒輪故障的處理。油樣分析是一種磨損物診斷方式，能夠全面掌控汽車零部件齒輪磨損機理，進一步獲得全面的汽車變速器齒輪磨損信息。在汽車的使用過程中，如果長期應用這種診斷方式，將有助于新技術、新產品的應用[1]。

1.2 振動檢測技術診斷法

振動檢測技術診斷法是汽車變速器齒輪故障診斷中一種有效技術，在具體應用過程中主要是全面檢測設備的振動參數、特征，根據所獲得的檢測結果全面把控設備的運行狀態、故障信息。在汽車運行過程中，振動參數具有明顯的多樣性，測振防范具有在線性與無損性，因此，這些特性使得在實際的振動檢測過程中，能夠進行振動監測診斷，獲得詳細、全面的振動信息。汽車變速器齒輪如果出現表面失效的問題，將會在運行過程中表現為異常振動與噪聲。應用振動檢測技術能夠在汽車的運行中提取出相應的振動信號，進而結合變速箱頻率來進行測量參數、傳感器的科學選擇；為在振動檢測的過程中獲得全部數量的振動信號、變速箱齒輪狀態信號，需保障振動測量點選擇的合理性。通常情況下，在振動檢測技術的應用中，測量點多為能夠全面反映變速箱齒輪狀態的振動敏感點、與診斷核心部分距離較近的關鍵點、易出現劣化現象的易損點[2]。振動檢測技術的優勢主要體現在其可以實時、直觀、準確地反映機械（設備）的動態變化特征、運動過程，檢測更為便捷與高效。

1.3 聲發射技術診斷法

聲發射技術診斷法需要利用專業的儀器來完成相應的檢測與診斷工作，具體來說，主要是借助于專業儀器來進行聲發信號的檢測與分析。隨著汽車的運行，變速箱齒輪長期處于高速旋轉的狀態下，使得其在運行過程中常常伴隨著熱彎曲、不對稱等情況，而這會增加轉子碰撞的概率，在金屬內部的晶格會出現重新排列、滑移的情況。在這一系列的過程中，能量呈現出明顯變化，而能量的釋放最終表現為彈性波的釋放過程，而此能量釋放過程必然伴隨著聲發射信號的出現[3]。變速箱齒根會存在疲勞應力的作用，一旦其所遭受的疲勞應力超過了自身的極限，將會造成疲勞裂紋的出現。隨著汽車的使用，這些裂紋將呈現出明顯的擴展趨勢，而此過程必然伴隨著聲發射信號的出現。在聲發射檢測技術的應用過程中，由于系統內包含了數據采集模塊，此模塊不僅可以進行基本的數據采集，還能夠進行數據的轉換、整合與利用，進而利用專業的計算機系統來進行這些數據的處理，實現對汽車變速箱尺寸的全面監測。在此監測過程中，即使是十分微弱的信號，也能夠采集到相應的數據，在一定程度上可以保障行車的安全性。在聲發射技術診斷的過程中，發射源形狀、波形變化、傳播路徑等都存在一定的區別，因此該方法用于汽車變速器齒輪故障的診斷時需要消除背景噪聲干擾。

1.4 光纖傳感技術診斷法

隨著技術的進步，光纖技術逐步被應用于很多領域，也被有效地用于汽車變速器齒輪的故障診斷。該方法以光纖作為光波傳播媒介，在其傳播過程中，溫度、濕度、磁場與電磁波等外界因素會對傳播產生一定的干擾與影響，相應地光纖中的光強、頻率、波長與相位等光波參數也將發生一定變化，而這種特性使得在故障診斷中能夠將其作為傳感器來進行故障的檢測[4]。在汽車運行過程中，如果發生了變速器齒輪故障，變速器齒輪的溫度、頻率等參數會出現異常波動，而這種波動信息將會反饋給光纖傳感器，實現電壓信號向電流信號的轉換，同時計算機系統能夠通過對這些信號的接收與判定來進行故障原因的分析、故障定位。與其他的診斷技術相比，光纖傳感技術下的靈敏度更高，絕緣性能較好、抗干擾能力強。

1.5 人工神經網絡技術診斷法

現階段，隨著信息時代的到來，信息技術、智能技術等逐步被應用于各個領域，改變著生產生活的方方面面。在汽車變速器齒輪故障的診斷中，人工神經網絡技術診斷是一種新型的診斷技術，具有一定的智能化特征。在具體應用過程中，它主要是利用箱體的振動加速度信號的時域、頻域等特征來進行故障情況的判定。由于變速箱的型號、傳感器的安裝位置有所不同，使得故障診斷的特征參數會隨之出現明顯的變化。汽車變速箱結構復雜，加劇了特征參數與安裝位置映射關系的復雜性，使得故障的判定與分析更加困難。當前，智能化是故障診斷技術發展的主要趨勢，人工神經網絡正是在此基礎上出現的，實現了人腦的數學抽象，使得人工神經網絡系統能夠具備一定的聯想、組織、記憶與自學習、自適應能力。在汽車變速器齒輪故障的診斷過程中，人工神經網絡主要是利用專家系統來提取相應的故障問題，進而將故障信息與專家系統中的相應描述、表現進行對比，進行故障的自我診斷與分析。具體來說，利用專家解決問題來訓練神經網絡獲取相應的知識信息，采用的是隱式表示神經網絡組織，自動產生的知識能夠用網絡結構與權值加以呈現，將同一問題的若干知識置于同一網絡中，使得系統在故障的分析與處理過程中能夠充分利用自動獲取與聯想推理的能力來進行[5]。

2 結束語

近年來，隨著汽車使用范圍的逐步擴大，變速器齒輪故障的識別、分析與處理逐步成為汽車使用中人們關注的重點問題。在汽車變速器齒輪故障的診斷過程中，往往包含了多種的診斷技術，為提高故障診斷水平，相關技術人員需加強診斷技術方面的選擇能力，盡量采用先進的診斷技術，提高診斷結果的可靠性，使故障得到快速處理。