前驅(qū)手動(dòng)系列變速器異響分析與研究

曾建松

摘要：變速器總成異響是變速器生產(chǎn)過程中很難避免的問題，對(duì)前驅(qū)手動(dòng)系列變速器異響問題進(jìn)行分析，分享其中的經(jīng)驗(yàn)，以更好地促進(jìn)生產(chǎn)和保證產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：變速器；異響；齒輪；軸承

在批量生產(chǎn)變速器總成的過程中，校驗(yàn)過程總會(huì)有異響故障的存在。那些對(duì)異響故障分析方法，往往具有確定性不高、效率不高的特點(diǎn)，那些無法很明確地鎖定異響原因的情況下，可能會(huì)導(dǎo)致同一故障模式重復(fù)發(fā)生，從而增加內(nèi)部損失、影響生產(chǎn)和拉低合格率。

本文側(cè)重于從最直接的人體感官（視覺、聽覺）上對(duì)于異響的識(shí)別、判斷和分析等方面進(jìn)行描述，在對(duì)于異響故障的分析上可以提高效率，盡可能快地鎖定異響原因。

異響故障的分類

變速器總成異響一般有三大類：齒輪精度超差造成的異響、軸承缺陷造成的異響和其他因素造成的異響，如圖1所示。

首先，在異響變速器返修總成里面最常見的是齒輪精度超差造成異響。由齒輪傳動(dòng)的基本原理可知，一對(duì)漸開線齒輪正確的嚙合條件是兩個(gè)齒輪的模數(shù)和壓力角分別相等。如果是一對(duì)斜齒輪，則兩個(gè)嚙合的齒輪正確的嚙合條件除模數(shù)和壓力角分別相等外，其螺旋角還應(yīng)該相等且旋向相反（外嚙合）。

當(dāng)一對(duì)齒輪符合了正確的齒輪嚙合條件，符合了設(shè)計(jì)圖樣的技術(shù)要求，在設(shè)計(jì)不存在缺陷的情況下，齒輪（比如說一對(duì)絕對(duì)理想的齒輪）在嚙合傳動(dòng)時(shí)應(yīng)該是平穩(wěn)的，其沖擊、振動(dòng)和噪聲應(yīng)該也是很小的。但是在實(shí)際的齒輪加工過程中，做不到絕對(duì)理想的齒輪，往往因?yàn)榉N種因素導(dǎo)致齒輪精度不良甚至超差，從而導(dǎo)致齒輪副不正常嚙合和傳動(dòng)，造成齒輪傳動(dòng)不平穩(wěn)，齒輪沖擊大、振動(dòng)大、噪聲大等。例如，某個(gè)齒輪齒形超差、齒向超差、鼓形量超差、壓力角超差、累積超差、跳動(dòng)超差及內(nèi)孔圓柱度超差等，都會(huì)導(dǎo)致齒輪副不正常嚙合。

其次，軸承缺陷也會(huì)造成變速器總成異響。軸承本身存在缺陷，或者是異物進(jìn)入軸承內(nèi)部造成軸承缺陷，都會(huì)導(dǎo)致變速器總成異響。

最后，還有一些其他的因素造成變速器異響。例如漏裝滾針軸承會(huì)導(dǎo)致變速器總成異響，同步器齒套和同步器齒環(huán)缺陷會(huì)導(dǎo)致進(jìn)擋異響等。

齒輪異響的表現(xiàn)

齒輪異響校驗(yàn)，先通過聽聲音和拆解目視觀察零件來進(jìn)行最直接、最初步的分析和判斷，然后可以進(jìn)一步換件實(shí)驗(yàn)和測(cè)量齒輪精度來進(jìn)行精確分析。所以，初步的分析和判斷非常重要，直接決定了對(duì)異響變速器的分析效率。

1.齒輪異響在聲音上的表現(xiàn)

一般的齒輪異響，校驗(yàn)時(shí)的聲音頻率相對(duì)其他異響來說都比較高，例如嘯叫聲、口哨聲等。當(dāng)齒輪的兩面都有問題，正反轉(zhuǎn)都會(huì)有異響。如果齒輪只有一面有問題，那么校驗(yàn)的時(shí)候就只有正轉(zhuǎn)或者是反轉(zhuǎn)存在異響。

2.從齒面紋路判斷齒輪是否正常（嚙合前、嚙合后）

目前裝配使用的所有齒輪中，在加工工藝上區(qū)分總共有三大類：剃齒、磨齒和珩齒。

（1）剃齒 絕大部分齒輪為剃齒加工的齒輪，剃齒加工的齒輪，其齒面不發(fā)白、不發(fā)亮，無特別明顯的紋路。

（2）磨齒 齒面發(fā)白、發(fā)亮，順著螺旋角方向有細(xì)微的直條狀紋路。

（3）珩齒 齒面發(fā)白、發(fā)亮，齒面呈散花狀。

從齒面紋路上可以大致判斷齒輪是否正常，例如，磨齒加工的齒輪齒面發(fā)黑，有魚鱗的紋路，珩齒加工的齒輪齒面有直條狀紋路等，都在體現(xiàn)著這個(gè)齒輪在加工過程中可能出現(xiàn)了問題，如見圖2所示。

3.從齒輪的倒棱判斷故障齒輪

正常加工合格的齒輪，其齒頂?shù)估狻X端倒棱都是相等或者相差不大，當(dāng)肉眼看得出兩邊倒棱相差很大或者是只有一邊有倒棱、另一邊沒有倒棱時(shí)，這個(gè)齒輪的齒輪精度可能就是超差。

4.從齒輪內(nèi)孔和其與端面的倒角來判斷故障齒輪

1）齒輪內(nèi)孔失圓時(shí)，嚙合過后的內(nèi)孔會(huì)異常發(fā)黑或者發(fā)亮。

2）當(dāng)齒輪的內(nèi)孔磨偏的時(shí)候，其內(nèi)孔與端面的倒角一般都是一邊大、一邊小，而正常齒輪內(nèi)孔的整圈倒角都是相等的。

5.從齒面的嚙合印痕判斷故障齒輪

齒輪副正確嚙合時(shí)，其齒面印痕應(yīng)該是均勻的平行四邊形。當(dāng)一對(duì)齒輪副中的一個(gè)齒輪出現(xiàn)異常時(shí)，齒輪的嚙合印痕就會(huì)與正常的不同，尤其是經(jīng)過加載過后，齒輪嚙合的印痕尤為明顯。當(dāng)嚙合的印痕異常發(fā)亮、發(fā)黑、條紋或者出現(xiàn)不均勻的印痕時(shí)，可以判定這對(duì)齒輪副中肯定有一個(gè)齒輪出現(xiàn)了問題。

6.測(cè)量齒輪精度來判斷故障齒輪

齒輪精度是最精確、最科學(xué)的方法，當(dāng)初步判定故障齒輪后，可以通過測(cè)量齒輪精度來進(jìn)一步確認(rèn)故障齒輪。

軸承異響的表現(xiàn)

1.軸承異響在聲音上的表現(xiàn)

軸承異常導(dǎo)致異響時(shí)，其聲音頻率比較固定，例如沙沙聲。軸承異響在校驗(yàn)時(shí)正反轉(zhuǎn)都會(huì)存在異響。當(dāng)故障總成只有正轉(zhuǎn)或者只有反轉(zhuǎn)有異響時(shí)，應(yīng)該基本排除軸承異響。

2.外來異物導(dǎo)致軸承異響

軸承屬于精密零件，當(dāng)有異物進(jìn)入時(shí)會(huì)損傷軸承工作面，從而造成異響。現(xiàn)場(chǎng)常見的異物有鐵屑及鋁屑等。

（1）滾針軸承 當(dāng)裝配有滾針軸承的部位有異物進(jìn)入時(shí)，校驗(yàn)轉(zhuǎn)動(dòng)之后，滾針軸承的滾針、內(nèi)孔一圈都會(huì)出現(xiàn)異常發(fā)亮的印痕。

（2）錐軸承和滾柱軸承 有異物進(jìn)入軸承時(shí)，軸承的滾柱、外圈一整圈都會(huì)出現(xiàn)異常發(fā)亮的印痕。

（3）深溝球軸承 異物進(jìn)入軸承內(nèi)部時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸承時(shí)會(huì)有卡滯感。切開軸承后也可以看到鋼球、內(nèi)外圈的滾道存在異常磨損的痕跡。

3.軸承本身的缺陷導(dǎo)致軸承異響

當(dāng)軸承本身存在缺陷時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致軸承異響。

（1）滾針軸承 滾針彎曲、保持架變形或斷裂都會(huì)導(dǎo)致滾針軸承異響。出現(xiàn)這類故障時(shí)，用手轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪時(shí)會(huì)有卡滯感（見圖4和圖5）。

（2）錐軸承和滾柱軸承 滾柱、外圈被刮傷時(shí)會(huì)導(dǎo)致軸承異響，目視即可發(fā)現(xiàn)異常。

（3）深溝球軸承 鋼球、內(nèi)外滾道有缺陷時(shí)會(huì)導(dǎo)致異響，轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪時(shí)會(huì)有不順暢、有卡滯感。

其他異響

除了齒輪異響和軸承異響，還有其他因素也會(huì)有可能導(dǎo)致異響。例如，在裝配上漏裝滾針軸承、隔圈、襯套等會(huì)導(dǎo)致總成不正常運(yùn)轉(zhuǎn)從而發(fā)出異響；同步器齒套缺陷可能會(huì)導(dǎo)致進(jìn)擋時(shí)存在異響等。齒輪、軸承異響之外的異響，需要具體問題具體分析。

異響變速器總成的一般分析過程

異響變速器總成的一般分析過程是：校驗(yàn)聽聲音→拆總成檢查零件狀態(tài)→換件實(shí)驗(yàn)→測(cè)量零件→鎖定故障零件。

1.校驗(yàn)聽聲音

從異響的聲音類型上可以大致判斷異響的問題類型。例如，嘯叫聲、尖叫聲大部分是齒輪異響；沙沙聲很有可能是軸承異響；只有正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)有異響的，可以排除軸承異響，基本上可以確定為齒輪異響；滾針軸承異響時(shí)，其對(duì)應(yīng)的擋位無異響，其他擋都有異響；出現(xiàn)單擋異響時(shí)，基本上就是那對(duì)齒輪副中的某一個(gè)齒輪出現(xiàn)了問題等。從聲音大致辨別異響需要一定的積累，經(jīng)常聽異響和拆機(jī)分析都可以更加熟練的從聲音上辨別異響的類型（見圖6）。

2.拆故障總成檢查零件狀態(tài)

校驗(yàn)聽取故障總成的異響聲音表現(xiàn)后，可初步判斷異響的類型。這時(shí)可以拆解異響變速器總成，根據(jù)異響的類型來檢查對(duì)應(yīng)相關(guān)的零件。

3.換件實(shí)驗(yàn)/可疑零件測(cè)量

初步判斷可疑零件后，可以進(jìn)行換件實(shí)驗(yàn)，直到完全鎖定故障零件。完全鎖定故障零件的依據(jù)是通過換件實(shí)驗(yàn)可以使異響完全消除或者是使用異響故障件在無異響的總成上復(fù)現(xiàn)異響故障。在換件實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，可以同步測(cè)量可疑零件，這樣可以提高分析效率。

4.鎖定故障零件

在鎖定故障零件后，可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)遏制。同時(shí)可以對(duì)故障零件進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)量分析，例如測(cè)量齒輪的齒輪精度等，分析出造成異響的具體原因。

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