汽車變速箱的發(fā)展及常見(jiàn)換擋故障原因分析

摘? 要：本文簡(jiǎn)述了目前汽車變速箱在國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，并結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)對(duì)導(dǎo)致客車變速箱換擋故障的各種內(nèi)部因素進(jìn)行了解析，提出排查問(wèn)題的方法，用以減少變速箱的故障，提高其使用維護(hù)水平。

關(guān)鍵詞：變速箱;發(fā)展;換擋;脫擋;故障

引言

變速箱作為汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，擔(dān)負(fù)著將動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)傳至車輪的重任。其降速增扭、增速降扭的特性，能使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳的動(dòng)力性能狀態(tài)下，適應(yīng)車輛在起步、加速、行駛、倒車等不同條件對(duì)驅(qū)動(dòng)車輪的牽引力及車速的不同需要。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使汽車成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?，伴隨著汽車直線上升的產(chǎn)銷量，交通事故發(fā)生率也在成比列的增長(zhǎng)，這其中因變速箱故障導(dǎo)致的人員傷亡數(shù)字也不容小覷。因此，分析變速箱在使用過(guò)程中的故障原因?qū)档褪鹿拾l(fā)生率是非常必要的。

1.汽車變速箱的發(fā)展及分類

1.1 國(guó)外變速箱的發(fā)展

最早出現(xiàn)的變速箱為手動(dòng)擋，由法國(guó)人“標(biāo)致”于1889年研制成功。傳統(tǒng)手動(dòng)變速箱具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、傳動(dòng)效率高等特點(diǎn)。自動(dòng)變速箱自上世紀(jì)40年代開(kāi)始使用，由美國(guó)制造商發(fā)展起來(lái)。目前，自動(dòng)變速箱技術(shù)在全球各地市場(chǎng)的表現(xiàn)不一：在美國(guó)，消費(fèi)者要求汽車必須操控簡(jiǎn)單，駕乘舒適，因此，AT變速箱占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。歐洲消費(fèi)者注重駕駛體驗(yàn)，喜歡手動(dòng)操控機(jī)械帶來(lái)的樂(lè)趣，所以，當(dāng)DCT出現(xiàn)后立刻成為歐洲市場(chǎng)上的寵兒。日本則是世界上CVT裝車率最高的國(guó)家。

1.2國(guó)內(nèi)變速箱的發(fā)展

我國(guó)在手動(dòng)變速箱方面已取得了較大進(jìn)步，但在自動(dòng)變速箱的技術(shù)和發(fā)展路線上卻相對(duì)發(fā)展緩慢。中國(guó)變速箱產(chǎn)業(yè)是由外資、國(guó)資、民資組成的具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)特點(diǎn)的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)與資本結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)為：①獨(dú)資、合資基本上按照跨國(guó)公司的市場(chǎng)戰(zhàn)略進(jìn)行設(shè)廠布局。②國(guó)有股份如一汽、東風(fēng)、上汽等大集團(tuán)所屬的變速箱廠均具有計(jì)劃經(jīng)濟(jì)布局的特征。③民營(yíng)企業(yè)如重慶秋田、浙江萬(wàn)里楊、浙江金華東風(fēng)等企業(yè)均為后起之秀，以每年30%-50%的速度增長(zhǎng)。

1.3汽車變速箱分類及其特點(diǎn)

1.3.1手動(dòng)變速箱MT

手動(dòng)變速箱（ManualTransmission，簡(jiǎn)稱MT）又稱機(jī)械式變速箱，即必須用手撥動(dòng)變速桿才能改變變速箱內(nèi)的齒輪嚙合位置，從而達(dá)到變速的目的。汽車手動(dòng)變速箱大多為有級(jí)式齒輪傳動(dòng)變速箱，并且通常帶同步器，噪音小。手動(dòng)變速在操縱時(shí)必須踩下離合方可撥動(dòng)變速桿，相較于自動(dòng)變速箱其傳動(dòng)效率要高，并且可以給汽車駕駛愛(ài)好者帶來(lái)更多的操控快感，維修保養(yǎng)上會(huì)比自動(dòng)變速箱便宜。

1.3.2液力自動(dòng)變速箱AT

液力自動(dòng)變速箱（Automatic Transmission，簡(jiǎn)稱AT），是由液力變扭器和行星齒輪變速箱組合而成。液力變扭器裝有三種葉輪：泵輪、渦輪、導(dǎo)輪。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，飛輪和泵輪一起旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)泵內(nèi)的油推動(dòng)渦輪葉輪旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)輪使渦輪甩出的油再次沖擊泵輪，使得扭矩增大。液力變扭器再配上一個(gè)行星齒輪變速箱，可以改變不同的變速比和實(shí)現(xiàn)倒車。這種變速箱駕駛輕松，運(yùn)行平穩(wěn)，低速扭矩大，但同時(shí)其機(jī)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴，也比較費(fèi)油。

1.3.3電子控制機(jī)械式自動(dòng)變速箱AMT

電子控制機(jī)械式自動(dòng)變速箱（Automated Mechanical Transmission，簡(jiǎn)稱AMT），是在手動(dòng)變速箱基礎(chǔ)上加裝微機(jī)控制系統(tǒng)，由車載電腦（ECU）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)供油、離合器的分離與結(jié)合、變速箱換擋三者的動(dòng)作與時(shí)序?qū)崿F(xiàn)最佳匹配來(lái)實(shí)現(xiàn)換擋的自動(dòng)化，主要改變手動(dòng)換擋操縱部分。 AMT不僅保留了原齒輪變速箱效率高、低成本的長(zhǎng)處，而且還具備了液力自動(dòng)變速箱采用自動(dòng)換擋所帶來(lái)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。

1.3.4金屬帶式無(wú)級(jí)自動(dòng)變速箱CVT

金屬帶式無(wú)級(jí)自動(dòng)變速箱（Continuously Variable Transmission，簡(jiǎn)稱CVT），也就是我們常說(shuō)的無(wú)級(jí)變速器。CVT主體由一對(duì)滑輪和一只鋼制皮帶組成，每個(gè)滑輪是由兩個(gè)椎形盤組成的V形結(jié)構(gòu)，引擎軸連接小滑輪，透過(guò)鋼制皮帶帶動(dòng)大滑輪。錐型盤可在液壓的推力作用下收緊或張開(kāi)，擠壓鋼片鏈條以此來(lái)調(diào)節(jié)V型槽的寬度，傳動(dòng)比也就發(fā)生了變化。CVT的傳動(dòng)系統(tǒng)理論上擋位可以無(wú)限多，動(dòng)力輸出是線性的。傳動(dòng)的機(jī)械效率、省油性大大優(yōu)于普通的自動(dòng)擋變速箱。

1.3.5雙離合變速箱DCT

雙離合變速箱（Dual Clutch Transmission，簡(jiǎn)稱DCT），是一種機(jī)械式自動(dòng)變速箱，它以傳統(tǒng)手動(dòng)變速箱為基礎(chǔ)加入雙離合器和電控組件，離合器的分離與接合，以及擋位切換都在電腦的掌控下通過(guò)液壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，其動(dòng)力傳遞通過(guò)兩個(gè)離合器聯(lián)結(jié)兩根輸入軸，相鄰各擋的被動(dòng)齒輪交錯(cuò)與兩輸入軸齒輪嚙合，能夠?qū)崿F(xiàn)在不切斷動(dòng)力的情況下轉(zhuǎn)換傳動(dòng)比。動(dòng)力傳遞效率高、擋位切換迅速和成本低于傳統(tǒng)自動(dòng)變速箱是雙離合變速箱的三大優(yōu)勢(shì)。

2.客車變速箱換擋故障分析

目前在國(guó)內(nèi)的客車市場(chǎng)上，大量使用的仍然是機(jī)械式手動(dòng)變速箱，下面就以應(yīng)用廣泛的采埃孚6S-90（旋轉(zhuǎn)軸—拉板—撥叉式換擋結(jié)構(gòu)）手動(dòng)變速箱為例，分析變速箱內(nèi)部因素導(dǎo)致的換擋故障及其排除方法。

2.1 跳擋

2.1.1故障現(xiàn)象：汽車重載、爬坡、負(fù)荷突然變化或車輛劇烈震動(dòng)時(shí)，變速桿從某擋自動(dòng)跳回空擋位置。

2.1.2故障原因：①變速箱撥叉推塊磨損異常，同步器齒套與推塊間隙變大。 ②自鎖塊凹槽與自鎖銷磨損松曠，自鎖彈簧應(yīng)力變形。③撥叉彎曲變形、過(guò)度磨損，同步器未掛到位。④軸承磨損嚴(yán)重，變速箱輸入軸、輸出軸軸向竄動(dòng)大。⑤同步器中的齒座與齒套磨損嚴(yán)重，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)擺動(dòng)量大。

2.1.3故障診斷與排除：①敲擊輸入軸、輸出軸，竄動(dòng)量大時(shí)重新調(diào)整前后軸承間隙。②拆檢變速箱上蓋，推動(dòng)各換擋拉板檢查是否有偏擺過(guò)度狀況，換擋板連接組件異常磨損時(shí)予以更換。 ③手推換擋搖臂換擋，各擋位換擋阻力小時(shí)為自鎖裝置失效，拆檢自鎖組件，更換磨損零件。④檢查跳擋擋位撥叉是否變形，撥叉推塊有無(wú)單邊磨損異常狀況。 ⑤晃動(dòng)同步器齒套，檢查同步器是否松曠。掛上擋位后檢查同步器花鍵倒錐是否磨損，對(duì)問(wèn)題同步器予以整體更換。

2.2選擋、掛擋困難

2.2.1故障現(xiàn)象：變速桿不能正常掛上擋位，或者掛入擋位后又很難退擋。

2.2.2故障原因：①離合器不完全分離;②上蓋換擋連接板各滑動(dòng)摩擦組件配合間隙小，摩擦力大;自鎖彈簧彈性系數(shù)偏大，自鎖裝置斜度大，自鎖銷解鎖困難。 ③軸承間隙調(diào)整過(guò)小，空擋時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)輸入軸阻力大。④同步器卡入異物換擋不暢;同步器齒座齒套配合間隙小，換擋卡頓;同步錐與齒套齒牙端面有小平面，換擋打齒。⑤選擋軸回位彈簧應(yīng)力變形或卡滯，選擋擋位模糊，掛擋發(fā)卡。⑥零部件毛刺、銹蝕嚴(yán)重。

2.2.3故障診斷與排除：①低速時(shí)離合踩到底掛各擋，若不正常時(shí)需調(diào)節(jié)離合行程。②空擋時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)輸入軸，阻力大說(shuō)明軸承預(yù)緊力大，需減少各軸承墊片厚度 。③打開(kāi)上蓋，推動(dòng)搖臂掛擋困難時(shí)需拆檢換擋機(jī)構(gòu)零部件，更換自鎖部件。④晃動(dòng)換擋撥叉檢查能否活動(dòng)自如無(wú)卡滯。⑤推拉換擋軸檢查選檔擋位是否清晰。⑥排除以上因素后拆檢同步器總成，同步器零件造成換擋困難時(shí)需整體更換。

2.3亂擋

2.3.1故障現(xiàn)象：變速桿所掛擋位與實(shí)際擋位不符或一次掛入兩個(gè)擋位。

2.3.2故障原因：①互鎖軸斷裂，任何選擋位都無(wú)法掛擋或只能掛入某個(gè)檔位。②互鎖驅(qū)動(dòng)板與互鎖軸槽磨損嚴(yán)重，能選檔但無(wú)法掛檔。③換擋驅(qū)動(dòng)板與互鎖軸槽磨損，導(dǎo)致掛兩個(gè)擋位或掛入臨近檔位。④換擋拉板斷裂，無(wú)擋位。⑤自鎖彈簧壓縮卡死，空擋自動(dòng)掛擋。

2.3.3故障診斷與排除：①掛擋后變速箱卡死，可判定為掛入兩個(gè)擋位，拆箱更換互鎖組件。②掛入后無(wú)某擋位需拆檢驅(qū)動(dòng)板、換擋拉板是否斷裂。③空擋無(wú)定位需拆檢自鎖塊、自鎖銷、自鎖彈簧是否完好。 ④其余亂擋故障均需拆檢換擋軸、換擋驅(qū)動(dòng)板、自鎖驅(qū)動(dòng)板等零部件，零件有明顯斷裂、異常磨損的即換新。

2.4擋位卡死

2.4.1故障現(xiàn)象：空擋時(shí)卡死無(wú)法掛擋或掛入擋位后無(wú)法回空擋，。

2.4.2故障原因：①同步器定位塊脫出，齒套卡死無(wú)法脫擋。 ②同步齒座、同步環(huán)供油不足，成焦灼狀態(tài)造成齒套卡死無(wú)法脫擋。③齒輪中滾針軸承燒蝕，齒輪與輸出軸嚴(yán)重不同心，同步器憋死無(wú)法換擋。④換擋撥叉或拉板折斷，只有一個(gè)擋位且無(wú)法脫出。⑤換擋機(jī)構(gòu)中進(jìn)入異物，互鎖銷軸卡滯，擋位始終鎖在一個(gè)擋位上。

2.4.3故障診斷：①拆上蓋檢查，單獨(dú)換擋操作看換擋機(jī)構(gòu)是否正常，若不正常則進(jìn)行拆檢更換問(wèn)題零部件。②檢查換擋拉板及撥叉是否斷裂，零件斷裂則進(jìn)行更換。③手撥各同步器檢查是否能掛入擋位并順利脫擋，推塊脫出時(shí)更換新部件。檢查同步錐同步環(huán)是否有游隙，磨損焦灼時(shí)同步器整體更換。④手撥各齒輪能否自由轉(zhuǎn)動(dòng)，空擋時(shí)齒輪轉(zhuǎn)不動(dòng)表示齒輪滾針軸承燒蝕，需更換相應(yīng)齒輪、軸承、軸等部件。

3.結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于汽車變速箱出現(xiàn)的換擋故障，要根據(jù)故障發(fā)生的特征，首先進(jìn)行常規(guī)故障的檢查工作，判斷分析故障的發(fā)生原因，然后進(jìn)行相應(yīng)的檢修，這樣一來(lái)，節(jié)約了故障的檢修時(shí)間，也降低了一定的返修率，提高了汽車的使用性能。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)逐一排查離合器、離合操縱系統(tǒng)和變速箱、變速操縱系統(tǒng)的各個(gè)關(guān)鍵要素的問(wèn)題，并通過(guò)主觀評(píng)價(jià)反復(fù)優(yōu)化，可以取得很好的效果。

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作者簡(jiǎn)介：

張凱（1987-），男，安徽長(zhǎng)豐人，本科，主要從事汽車變速箱零部件生產(chǎn)及總裝工藝研究。