自動(dòng)變速器檢測(cè)與故障診斷方法探究

陳德唐

摘 要：變速器是汽車運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中最主要的部件之一，自動(dòng)變速器更是在原有的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速、傳遞和改變扭力的大小的。但因?yàn)樽詣?dòng)變速器本身組裝和運(yùn)行具有煩瑣性，在汽車行駛中自動(dòng)變速器轉(zhuǎn)動(dòng)容易出現(xiàn)故障，影響了汽車的質(zhì)量和駕駛員的人身安全。對(duì)自動(dòng)變速器的檢測(cè)與故障診斷方法進(jìn)行了詳細(xì)探究，促進(jìn)了自動(dòng)變速器的正常轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證人們的生命安全。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)變速器；故障診斷；扭矩；汽車行業(yè)

中圖分類號(hào)：U463.212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.09.031

為了滿足人們對(duì)汽車的需求，汽車行業(yè)都在原有的汽車裝備中推陳出新，尤其是對(duì)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(qū)動(dòng)扭矩能在很大范圍內(nèi)發(fā)生變化。

自動(dòng)變速器是相對(duì)于手動(dòng)變速器而出現(xiàn)的一種能夠自動(dòng)根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速來(lái)?yè)Q擋的設(shè)備，在汽車的行駛中，各種前進(jìn)擋之間可自動(dòng)進(jìn)行變換，讓汽車以各種速度行駛，使發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)性的作用。因此，對(duì)汽車中的自動(dòng)變速器檢測(cè)與故障診斷進(jìn)行實(shí)際探究有重大意義。只有汽車單位和維修單位嚴(yán)格貫徹落實(shí)好對(duì)自動(dòng)變速器的應(yīng)對(duì)處理方法和故障診斷方法，才能促進(jìn)整個(gè)汽車行業(yè)的發(fā)展，從而提高人們的生活水平。

1 自動(dòng)變速器的檢測(cè)

1.1 常規(guī)檢測(cè)

在對(duì)自動(dòng)變速器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)先對(duì)變速箱進(jìn)行基本檢測(cè)與調(diào)整，可以在實(shí)際操作中有效解決一些因?yàn)榫S護(hù)不當(dāng)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(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)，先讓發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速狀態(tài)，冷卻液溫達(dá)到正常后，自動(dòng)變速器置于“N”時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速處于有效范圍內(nèi)即可。如果怠速過(guò)高，會(huì)發(fā)生換擋沖擊；如果怠速過(guò)低，當(dāng)變速器處于“R”“D”位時(shí)，汽車會(huì)發(fā)生劇烈震動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)汽車會(huì)發(fā)生熄火的情況。在汽車行駛的過(guò)程中，駕駛員可通過(guò)控制選擋控制閥的方法達(dá)到換擋的目的。如果換擋控制閥出現(xiàn)故障，自動(dòng)變速器將無(wú)法正常工作。將變速桿分別劃入每個(gè)擋位，可檢驗(yàn)變速桿是否存在故障，比如檢查“N”“P”兩擋是否能正常啟動(dòng)、檢查強(qiáng)制空擋開(kāi)關(guān)接通后是否正常、變速箱油位的高度是否在規(guī)定范圍內(nèi)。

1.2 擋位檢測(cè)

將變速桿置于各個(gè)擋位，檢測(cè)變速箱各個(gè)擋位的工作狀況是否正常。

1.3 電控檢測(cè)

電控系統(tǒng)在自動(dòng)變速器中起著重要的作用。當(dāng)對(duì)電控系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)注意檢測(cè)電控系統(tǒng)線束導(dǎo)線及各接插件時(shí)，是否有電路、打鐵等重要問(wèn)題以及各元件是否損壞。檢測(cè)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(cè)方法也各不相同。比如，如果車速傳感器損壞，則可能使自動(dòng)變速器只能以某一個(gè)擋位的速度行駛，不能任意升降任何擋位，嚴(yán)重時(shí)還易出現(xiàn)各個(gè)擋位嚴(yán)重波動(dòng)的狀況，導(dǎo)致車輛錯(cuò)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(cè)

先行關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，將自動(dòng)變速器置于“P”擋，拆下需要測(cè)量的油壓接頭，然后接上油壓測(cè)試管接頭，接油壓軟管及油壓表。待一切安裝好之后，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，使自動(dòng)變速器處于一個(gè)油壓被測(cè)狀態(tài)，檢查管接頭與油管的接頭是否可靠，有無(wú)漏油的情況發(fā)生，等自動(dòng)變速器的油溫達(dá)到正常溫度后，通過(guò)比較所記錄的油壓標(biāo)定指數(shù)與規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值之間的差值，判斷自動(dòng)變速系統(tǒng)的工作狀況。

2 自動(dòng)變速器的故障診斷

2.1 歷史常規(guī)診斷

所謂“歷史常規(guī)的診斷方法”，就是要先對(duì)汽車過(guò)往的保養(yǎng)歷史、故障歷史及汽車所具備的性能進(jìn)行檢查，以便對(duì)故障進(jìn)行仔細(xì)剖析。在保養(yǎng)歷史方面，因?yàn)楹芏嗥囄窗凑赵械囊?guī)劃設(shè)定日期進(jìn)行保養(yǎng)，造成很多不必要的故障。所以，在歷史常規(guī)診斷方法中，要刨根問(wèn)底了解汽車的保養(yǎng)是否符合相應(yīng)的規(guī)格以及是否按要求在規(guī)定的頻率內(nèi)完成保養(yǎng)項(xiàng)目。在汽車保養(yǎng)項(xiàng)目中，通常會(huì)用到ATF對(duì)自動(dòng)變速器進(jìn)行嚴(yán)格的保養(yǎng)工作，所以，一般4S店對(duì)ATF的品質(zhì)要求尤其高，應(yīng)選用合理規(guī)范的廠家采購(gòu)。另一方面，由于4S店的工作人員并不清楚問(wèn)題所在，所以，維修人員必須保證對(duì)汽車的故障史有足夠的了解。比如汽車故障發(fā)生的時(shí)間、近期修理的時(shí)間、是否發(fā)生過(guò)意外或受到自然環(huán)境的嚴(yán)重影響。

2.2 自動(dòng)診斷

在如今的汽車事業(yè)發(fā)展中，所具有的自動(dòng)變速器都具有自動(dòng)診斷的相關(guān)系統(tǒng)裝置。當(dāng)汽車的自動(dòng)變速器出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)變速器ECU會(huì)對(duì)汽車的故障進(jìn)行記錄，并記錄故障碼，儀表盤上的故障指示燈發(fā)亮。當(dāng)燈亮?xí)r，相關(guān)工作人員可以根據(jù)系統(tǒng)提供的故障碼，進(jìn)一步進(jìn)行人工診斷和分析。采用“機(jī)器+人工”的方式分析，二者結(jié)合進(jìn)一步提高診斷的科學(xué)性和可靠性，有效調(diào)取系統(tǒng)內(nèi)的故障碼，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采取分析。自動(dòng)診斷在整個(gè)自動(dòng)變速器的故障診斷中起著極為重要的作用。

2.3 基礎(chǔ)診斷

在基礎(chǔ)診斷的過(guò)程中，一般先對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行怠速檢測(cè)，把操作手柄控制到“N”位或“P”位兩個(gè)位置，檢查發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速是否符合正常范圍；進(jìn)行自動(dòng)變速器油面高度和品質(zhì)檢查，如果ATF的顏色氣味已變，可判斷變速器和換擋系統(tǒng)是否故障。

此外，還應(yīng)注意控制油面高度，不可太高或太低，如果油面過(guò)低，則會(huì)造成離合器和制動(dòng)器兩者相互打滑，破壞汽車系統(tǒng)的加速性能；相反之下，如果油面過(guò)高，兩者易滑離，易造成擋 位的不穩(wěn)定，各個(gè)擋位之間相互混亂調(diào)轉(zhuǎn)，造成自動(dòng)變速器油面泄漏。為了檢查節(jié)氣門是否全開(kāi)，在檢查過(guò)程中，相關(guān)工作人員應(yīng)將油門踩到底。要注意液壓自動(dòng)變速器的節(jié)氣門拉索和調(diào)整ECT的節(jié)氣門的位置。

2.4 性能診斷

關(guān)于汽車自動(dòng)變速器性能的診斷中，要依次對(duì)變速器的各個(gè)性能逐一進(jìn)行嚴(yán)格診斷。具體而言，應(yīng)用失速轉(zhuǎn)速來(lái)測(cè)試診斷發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能和汽車自動(dòng)變速器的綜合性能，讓汽車行駛至發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)變速器均達(dá)到正常工作溫度，且檢查自動(dòng)變速器液壓油高度是否正常，可以有效地檢驗(yàn)出發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，制動(dòng)器與離合器之間的各項(xiàng)聯(lián)系狀況。正常情況下，可以用擋位聯(lián)合滯后的時(shí)間檢查出自動(dòng)變速器離合器、制動(dòng)器磨損情況和控制油壓的情況。比如，“N”到“D”位的滯后時(shí)間大于規(guī)定值，則管道壓力可能太低，前進(jìn)擋離合磨損，超速擋離合器不正常工作。

通過(guò)手動(dòng)換擋具有的特性有效分辨出電子系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)所發(fā)生的相關(guān)故障。為了進(jìn)行有效、科學(xué)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(jìn)行各個(gè)擋位的換擋行駛，感受汽車是否存在車輪打滑、劇烈振動(dòng)、換擋沖擊等故障，對(duì)汽車的加速性能、汽車變速器減速滑行性能、強(qiáng)制降擋功能進(jìn)行檢測(cè)，以此推斷自動(dòng)變速器的故障問(wèn)題。比如不存在“D”位1擋換“D”位2擋的過(guò)程時(shí)，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??；如果汽車振動(dòng)過(guò)大，則故障原因是管道壓力過(guò)大、儲(chǔ)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(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在自動(dòng)變速器故障診斷方面，條件較好的單位的相關(guān)工作人員可利用故障診斷分析儀對(duì)電控系統(tǒng)進(jìn)行通信式和在線檢測(cè)，不同的原件所采用儀器也大有不同。根據(jù)不同儀器所顯示出來(lái)的數(shù)據(jù)或波動(dòng)振幅進(jìn)行仔細(xì)分析，可更科學(xué)地保證診斷結(jié)果，進(jìn)一步提高自動(dòng)變速器診斷的準(zhǔn)確性，全方面、綜合性地保證汽車自動(dòng)變速系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的安全性。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在汽車行業(yè)的發(fā)展中，工作人員和維修人員必須注重對(duì)汽車自動(dòng)變速器檢測(cè)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(zhì)量和安全性能，確保駕駛?cè)藛T的人身安全和行人的生命安全，提高人民的生活質(zhì)量，各個(gè)維修單位應(yīng)牢記各種自動(dòng)變速器的檢測(cè)方法和診斷方法，領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)要求員工落實(shí)對(duì)所有方法的學(xué)習(xí)和掌握，在實(shí)際檢測(cè)、診斷與維修的過(guò)程中嚴(yán)格遵循每一項(xiàng)要求，確保自動(dòng)變速器的檢測(cè)環(huán)節(jié)良好進(jìn)行，時(shí)刻牢記自動(dòng)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(dòng)變速器的維修工作，促進(jìn)整個(gè)汽車行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]陳強(qiáng).大眾01M型自動(dòng)變速器的故障診斷方法[J].汽車零部件，2016（01）.

[2]賈峰.雙離合自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)故障檢測(cè)診斷及故障容錯(cuò)控制方法分析[J].江西建材，2014（16）.

[3]陸葉強(qiáng).汽車自動(dòng)變速器故障診斷方法分析研究[J].科技信息，2008（28）.

[4]路興國(guó).羚羊轎車自動(dòng)變速器的故障診斷與檢測(cè)[J].交通科技與經(jīng)濟(jì)，2006（02）.

[5]祖炳潔，趙金生，汪西應(yīng).自動(dòng)變速器機(jī)械故障的檢測(cè)與診斷[J].建筑機(jī)械，2001（04）.

〔編輯：張思楠〕

發(fā)生在傳動(dòng)系統(tǒng)中，其中，最典型的就是卷?yè)P(yáng)打滑、鋼絲繩被拉斷的現(xiàn)象。以下針對(duì)這些現(xiàn)象對(duì)該裝置的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析。

2.1 傳動(dòng)系統(tǒng)初拉力與極限有效拉力

傳動(dòng)裝置之所以能夠帶動(dòng)廢品收集小車往復(fù)運(yùn)動(dòng)，本質(zhì)是因?yàn)殇摾K與卷?yè)P(yáng)及導(dǎo)輪之間摩擦力的作用。當(dāng)其他條件不變，且鋼繩內(nèi)部初拉力F0一定時(shí)，鋼繩與卷?yè)P(yáng)及導(dǎo)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(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)能力，它是影響傳動(dòng)系統(tǒng)打滑問(wèn)題的最直接因素，所以，下面就對(duì)鋼繩初拉力與極限有效拉力的關(guān)系進(jìn)行分析。鋼絲受力分析圖如圖1所示。

假設(shè)鋼繩在卷?yè)P(yáng)的導(dǎo)輪上繞過(guò)時(shí)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，鋼繩與導(dǎo)輪接觸弧面間的摩擦系數(shù)f為常數(shù)，且忽略鋼繩繞在導(dǎo)輪上時(shí)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(dòng)系統(tǒng)的有效拉力Fe，α為鋼繩在導(dǎo)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(dǎo)輪對(duì)鋼繩的正壓力為dFN、摩擦力為fdFN，離心力為dFc。按動(dòng)靜法可得微段鋼繩在導(dǎo)輪徑向和切向的力平衡方程：

略去二次微量 ，并取 ，dFC=qv2dα，聯(lián)立式（1）（2）可得：

對(duì)式（3）在F2到F1和0到α1的界限內(nèi)進(jìn)行積分：

可得：

式（4）（5）中：q為每米鋼絲繩的質(zhì)量，kg/m；v為鋼絲繩運(yùn)行速度，m/s；e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)；f為鋼絲繩與導(dǎo)輪之間的摩擦系數(shù)；α1為鋼繩在導(dǎo)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(shí)，如果認(rèn)為鋼繩的總長(zhǎng)不變，且認(rèn)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(dǎo)輪之間的極限摩擦力，即傳動(dòng)系統(tǒng)的極限有效拉力：

在廢品收集裝置工作時(shí)，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(yōu)化成式（9）或式（10）：

從式（9）（10）中發(fā)現(xiàn)，影響廢品收集裝置傳動(dòng)系統(tǒng)極限拉力的因素有：鋼絲繩與導(dǎo)輪之間的摩擦因子、鋼絲繩在導(dǎo)輪上的包角以及在安裝形成鋼絲環(huán)后鋼絲環(huán)內(nèi)部的初拉力。

同時(shí)，在分析和計(jì)算時(shí)發(fā)現(xiàn)，傳動(dòng)系統(tǒng)的極限有效拉力Felim實(shí)際上是用來(lái)克服收集小車滿載時(shí)收集小車車輪與鋼軌之間產(chǎn)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(shù)；G為收集小車滿載時(shí)的重力，N。

根據(jù)廢品收集裝置現(xiàn)場(chǎng)工藝數(shù)據(jù)，并結(jié)合公式（9）（10）（11）計(jì)算得到傳動(dòng)系統(tǒng)極限有效拉力Felim=6 860 N，初拉力F0=10 419 N。

2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)鋼絲繩直徑計(jì)算

按GB/T 3811—1983標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鋼絲繩的計(jì)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，F(xiàn)max=F0+Felim；C為選擇系數(shù)，mm/ 。

選擇系數(shù)計(jì)算公式為：

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

通過(guò)查看機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取n=4.5，K=0.88，ω=0.46，σb=1 770 MPa。根據(jù)公式（9）（10）（11）和選取的參數(shù)計(jì)算得到鋼絲繩直徑為Φ13 mm。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算與分析，發(fā)現(xiàn)在合理選取鋼絲繩直徑和型號(hào)后，可以采取以下措施防止廢品收集裝置傳動(dòng)系統(tǒng)打滑：①根據(jù)公式（8），依據(jù)給定的小車載荷正確計(jì)算鋼絲環(huán)內(nèi)部的初拉力F0，根據(jù)初拉力值調(diào)整好張緊裝置；②調(diào)整托輥裝置的位置，增大鋼絲繩纏繞在卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)及導(dǎo)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?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)之間的摩擦系數(shù)；④傳動(dòng)系統(tǒng)工作一段時(shí)間后，鋼絲繩會(huì)被拉長(zhǎng)，需定期檢查鋼絲環(huán)內(nèi)部的初拉力，及時(shí)調(diào)整張緊裝置。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)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?yè)P(yáng)打滑問(wèn)題得到了抑制。

參考文獻(xiàn)

[1]王為，汪建曉.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2007.

[2]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

〔編輯：張思楠〕