一種手動(dòng)變速器怠速異響問題的分析方法

文/唐成成 袁 勃（安徽星瑞齒輪傳動(dòng)有限公司）

隨著汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速增長(zhǎng)和人民生活水平的提高，用戶對(duì)汽車的性能及駕駛舒適性的要求也越來越高，尤其對(duì)降低整車的NVH（噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度）要求較高。作為汽車的核心零部件和傳遞動(dòng)力、調(diào)整轉(zhuǎn)速及前進(jìn)后退轉(zhuǎn)換的控制裝置，汽車變速器對(duì)汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性影響很大，也是振動(dòng)噪聲的重要來源。汽車變速器中齒輪的振動(dòng)或齒面接觸狀況不良都是產(chǎn)生噪聲的原因。齒輪噪聲問題的發(fā)生并不完全由齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)不理想導(dǎo)致，在實(shí)際運(yùn)行過程中，齒輪會(huì)因變速器殼體、軸、軸承及齒輪自身等變形而出現(xiàn)錯(cuò)位，從而使接觸狀況變差，出現(xiàn)偏載或傳遞誤差增大，最終導(dǎo)致齒輪振動(dòng)噪聲過大而產(chǎn)生異響。因此，降低變速器的NVH 噪聲對(duì)于提高整車性能及客戶主觀感受十分重要。本文通過對(duì)變速器怠速異響問題的分析，找出了怠速異響的原因并進(jìn)行了改進(jìn)。

一、怠速異響故障現(xiàn)象描述

某手動(dòng)變速器總成在市場(chǎng)零公里反饋怠速異響，主要表現(xiàn)為怠速時(shí)主觀評(píng)價(jià)存在“昂昂”的嚙合噪聲，踩下離合后聲音變小，客戶對(duì)此聲音不能接受，主機(jī)經(jīng)離合器、發(fā)動(dòng)機(jī)排查后，未發(fā)現(xiàn)異常，懷疑是變速器噪聲。

二、怠速異響故障分類及原因分析

不同的故障引起的噪聲有不同的表現(xiàn)形式，詳見表1。根據(jù)故障描述及怠速異響故障分類，判斷該故障屬于齒輪嚙合噪聲。齒輪嚙合噪聲產(chǎn)生的具體原因需要從齒輪宏觀參數(shù)、齒輪精度進(jìn)行分析。

表1 各種故障引起的噪聲表現(xiàn)形式

三、具體原因分析

變速器怠速異響的主要原因，一是齒輪精度不合格，使得齒輪在嚙合過程中產(chǎn)生錯(cuò)位，從而使齒輪接觸狀況變差，出現(xiàn)偏載或傳遞誤差增大，導(dǎo)致齒輪振動(dòng)噪聲過大而產(chǎn)生異響；二是齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)不理想，使齒輪嚙合傳遞誤差偏大造成異響。通過NVH 設(shè)備測(cè)試分析及零部件拆解測(cè)量分析，確定該變速器怠速異響故障屬于第一種情況。

1.整車NVH 測(cè)試分析

根據(jù)主觀評(píng)價(jià)，選擇3 臺(tái)怠速異響狀況分別為明顯、輕微（可接受）、一般的整車進(jìn)行NVH 測(cè)試分析，根據(jù)分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)3 臺(tái)車怠速異響噪聲頻率存在差異。異響明顯的四檔、五檔階次表現(xiàn)突出，輕微可接受狀態(tài)的四檔、五檔階次明顯很小。因此判斷四、五檔齒輪副是造成變速器怠速異響的根源；但噪聲表現(xiàn)不一致，又說明齒輪副宏觀參數(shù)可以滿足要求，并不是產(chǎn)生噪聲的主要原因。

2.零部件拆解測(cè)量分析

拆解怠速異響故障變速器總成，對(duì)四檔副、五檔副齒輪進(jìn)行精度測(cè)量，測(cè)量結(jié)果見表2。

由表2 的測(cè)量結(jié)果可以看出，中四齒、一軸、中五齒齒輪精度超差，檢測(cè)不合格；主五齒檢測(cè)合格。

表2 相關(guān)零件測(cè)量結(jié)果

四、怠速異響故障改進(jìn)分析

1.ABA 互換驗(yàn)證

根據(jù)故障分析和NVH 測(cè)試、零部件檢測(cè)情況來看，四、五檔副的齒輪精度超差，導(dǎo)致了變速器在怠速工況下產(chǎn)生嚙合異常，即怠速異響。為驗(yàn)證四、五檔副的齒輪精度超差是否是根本原因，臨時(shí)選取3 臺(tái)故障樣機(jī)，將故障箱四檔副、五檔副齒輪拆下，挑選3 套四、五檔齒輪精度合格零件分別更換到原故障箱上進(jìn)行驗(yàn)證，異響故障消除；再將故障件重裝到原故障箱上，故障復(fù)現(xiàn)，完成ABA 互換驗(yàn)證。

從驗(yàn)證結(jié)果可見，怠速異響故障跟隨故障件再現(xiàn)，說明四、五檔副的齒輪精度超差是根本原因。

2.故障改進(jìn)分析

根據(jù)以上分析，需要進(jìn)行齒輪精度控制。通過工藝分析，現(xiàn)有剃齒工藝無(wú)法保證四、五檔副齒輪精度100%合格，因此，將剃齒工藝改成磨齒工藝，來解決齒輪精度一致性差的問題。

為了驗(yàn)證優(yōu)化措施的改進(jìn)效果，分別完成20 臺(tái)、50 臺(tái)改后狀態(tài)裝車驗(yàn)證，下線排查未出現(xiàn)怠速異響問題，說明改進(jìn)有效，問題從根本上得到了解決。

五、結(jié)語(yǔ)

本文通過對(duì)一種手動(dòng)變速器怠速異響問題的分析改進(jìn)，找出了該怠速異響問題的根本原因，采取了有效的處理措施，提高了變速器的NVH 性能。通過該問題的分析，不僅解決了怠速異響故障，還提出了一種解決類似問題的分析方法，具有一定的實(shí)用性，對(duì)后期新產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)有一定的指導(dǎo)意義。