摘　要：概述了（le）汽車變速箱的原理及其故障原因，歸納分析了變（biàn）速箱齒輪、軸（zhóu）承、軸的失效形式，對其處理方法進行了簡要（yào）的介紹，用以減少變速箱的故障，提（tí）高變（biàn）速箱的使用維護水平。
　　關鍵詞：變速箱；原理；故障；軸；軸承
　　0　引言
　　汽車變速箱是汽車（chē）的主要傳動部件（jiàn），擔負著將動力從發動機傳遞到車輪的重要使命。變速箱（xiāng）以其傳動比固定，傳動力矩大（dà），結（jié）構緊湊等優點，使之成為（wéi）汽車的關鍵性傳動部件之（zhī）一，其操作性、傳動性和安全（quán）性的好壞直接影響到（dào）汽車的整體性能，因此在變速箱總裝完成之後必須進行嚴格的（de）、全麵的性能（néng）檢測。車輛的特殊運行條件和運行環境，以及車輛行（háng）駛過（guò）程中經常性換檔，使得實際傳遞動（dòng）力的齒輪衝擊支撐輸入、輸出軸的軸承（chéng）常（cháng）常會產生（shēng）某種故障，因而對變速箱實施故障診斷顯得尤為（wéi）重要（yào）。所以了解變速箱的結構、工作原理、運轉狀態及故障形成原因具有重（chóng）要的意義。
　　本文介紹了（le）汽車（chē）變速箱的構成原理（lǐ）以及常見的故障分析。汽車一（yī）般有兩種變速箱：檔類變速箱和無（wú）極變速箱。文中分析了檔類變速箱的工作（zuò）原理。
　　1　變速箱的（de）構（gòu）成原理
　　在（zài）介（jiè）紹（shào）汽車變（biàn）速箱故障之前，應對變速箱的構成原理有個大致（zhì）的了解。汽車發動（dòng）機的物理（lǐ）特性決定了變速箱（xiāng）的存在。任何發動機都有其峰值轉速，發動機Z大（dà）功（gōng）率及Z大扭矩在（zài）一定的轉速（sù）範（fàn）圍內出現。變速箱可以在汽車行駛過程中（zhōng）在發動（dòng）機和車輪之間產生不同的變速比，換檔可以使得發動機工作在其Z佳（jiā）的動力性能狀態（tài）下。理想情況下，變速箱（xiāng）應具有靈活的變速比。變速箱通過離合器與（yǔ）發動機相連，以保證變速箱的輸入軸和發動（dòng）機達到同步轉速。變速箱與發（fā）動機和車（chē）輪的連接如圖1所示（shì）。 　　為了（le）更好地理解變速箱的工作（zuò）原理，圖2給出了一個2檔變（biàn）速箱的簡單（dān）模型。 　　輸（shū）入軸通過離合器和發動機（jī）相連，軸與其（qí）上麵的齒輪是一（yī）個部（bù）件。當發動機旋（xuán）轉時，輸入軸同步旋轉，輸入軸通過齧合的齒輪來帶動中（zhōng）間軸1旋轉（zhuǎn）。這樣，中間軸就傳遞了發動機的動力。與中（zhōng）間軸齧合（hé）的另一個軸是花鍵軸，花（huā）鍵軸直（zhí）接和驅動軸相連，通過差速器來驅動汽車。車輪轉動會帶著（zhe）花鍵軸一起轉動（dòng）。花鍵軸上與中間軸齧合的齒輪可以在其上自由轉動。當發動機停止，但車輛仍在運（yùn）動時，花鍵軸（zhóu）上的齒輪和中（zhōng）間軸都在靜（jìng）止狀態，而花鍵軸依然隨車輪轉動。花鍵軸和其上麵的齒（chǐ）輪是由套筒3來連接的，套筒可以隨著花鍵軸（zhóu）轉動，同時（shí）也可以在花鍵軸上左右自由滑動來齧合其上的齒輪。
　　當掛進1檔時，套筒就和花鍵（jiàn）軸（zhóu）右邊的齒輪齧合，如圖3所（suǒ）示。 　　輸入軸帶（dài）動（dòng）中間軸，中間軸帶動右邊（biān）的齒（chǐ）輪，齒輪通過套筒和花鍵軸（zhóu）相（xiàng）連，傳遞能量至驅動軸上。此時，左邊的齒輪也在（zài）旋轉，但由於沒有和套筒齧合，所（suǒ）以不對花鍵軸產生影響。
　　如圖2所示，當套筒（tǒng）在兩（liǎng）個（gè）齒輪中（zhōng）間位置（zhì）時（shí），變速箱在空檔位置（zhì）。兩個齒（chǐ）輪都在花鍵軸上自由轉動，輸出速度是（shì）由中間軸上的齒輪和花鍵軸上的齒輪間的變速比所決定的。
　　如今，普遍應用的（de）是5檔手動（dòng）變速箱，其模型如圖4所示。 　　換檔杆通過（guò）3個連杆連接著3個換檔叉，見圖5所示。 　　在換檔杆的（de）中間有個旋轉點，當撥入1檔時，實際上是將連杆和換（huàn）檔叉往反方向推。而左右移動換檔杆時，實際上是在選擇不同的換檔叉（不同的套筒）；前後移動時（shí）則是選擇不同的花鍵軸齒輪。
　　倒（dǎo）檔是通過一個中（zhōng）間（jiān）齒輪來實現。如圖6所示，與中間齒輪齧合的花鍵軸齒輪始終（zhōng）朝與其他花（huā）鍵軸齒輪相反的方向轉動。在套筒上的齒和齒輪齧合的過程中還存在著一個同步的（de）過程，同步是使得套筒1上（shàng）的齒和齒輪2齧合之（zhī）前產生一個摩擦接（jiē）觸，見圖7所示。 　　齒輪上的錐形凸出剛好卡進套（tào）筒的錐（zhuī）形缺口[圖7（b）]，兩者之間（jiān）的摩擦力使得套筒和齒輪同步，套筒（tǒng）的外部滑動和齒輪齧合。
　　2　汽車變速箱的故（gù）障原因
　　隨著汽（qì）車製造業的飛速發展（zhǎn），汽車變速箱的技術也產（chǎn）生了一係列深刻的變化，但伴隨而來的故障也時有（yǒu）發生。變速箱應用廣泛，主要由若幹齒輪、軸（zhóu）承、軸、撥叉及殼體組成，具有傳遞運動、扭矩和實現變（biàn）扭變速的功能（néng），是各種車輛上重要的機械部件。它運行的正常與否直接關係到（dào）整車的工作情（qíng）況。
　　綜合各類變速箱的故障原因不外乎4個方麵：1）由於設計或製造不良所致，這類故障比較少見，一旦出現可請製造廠（chǎng）家（jiā）處理；2）由於裝配過程中人為的失誤引起的，這類故障也常發生，但是在變速（sù）箱（xiāng）出廠時一般（bān）已經（jīng）解決，未得到解決的一經發現可以跟廠家調換；3）由於駕駛人員維護操作不當所致，這類故障（zhàng）比較常見，應重點解決；4）變速箱內零件磨損（sǔn）或損壞造成（chéng）的。下麵就主要零部件的失效形式進行分析以及主要零件的修複方法。
　　3　變速箱齒輪的失效類型
　　齒（chǐ）輪發生故障的比例很高，它的失效類（lèi）型主要是齒麵的破壞和齒斷裂。
　　a）齒麵的剝落。齒麵如發生相對滑動，在潤滑不良（liáng）、大載荷條件下會使工作麵（miàn）溫度過（guò）高引起（qǐ）齒麵金屬熔融粘著並產生（shēng）剝落。
　　b）齒麵（miàn）機械磨損（sǔn）。齒麵的機械磨（mó）損是由於（yú）汙（wū）物、金屬屑末、塵埃和砂粒等進入齒的工作表麵所引起，還與潤滑不良（liáng）有關。當操作不（bú）當產生衝擊時，會加速齒（chǐ）麵（miàn）的磨損。它使齒廓形狀（zhuàng）不準，從而產生或（huò）加大振（zhèn）動衝擊。Z終可導致齒的（de）折斷。
　　c）齒麵腐蝕。由（yóu）於所用潤滑油失效或其它腐蝕性雜質進入齒麵造成化學腐蝕，出現（xiàn）鏽班、點蝕，從而引發齒輪的失效。
　　d）齒的（de）斷裂。斷裂分疲勞斷裂和（hé）過載斷裂兩種情況，工作中（zhōng）齒根截麵受彎矩Z大，且根部有較大的應力集中，是危險斷麵，當負荷超過一定值或在循（xún）環載荷下，齒根（gēn）部會產生裂（liè）紋、斷裂。
　　e）齒輪溫升、變色和軟化。由（yóu）於潤滑不良引起散熱能力不足或長時間超載運轉引（yǐn）起齒輪溫升超標，使齒麵變色、退火軟化，造成齒輪（lún）失效。
　　4　變（biàn）速箱軸承的失效形式
　　軸承Z常見的失效形式為軸承滾道的疲勞剝落，剝落（luò）根據Z初發生的部位可為表麵起源的疲勞剝落和表麵下起源的疲勞剝（bāo）落。
　　a）磨損失效。由於超負（fù）荷工作或潤滑不良造成軸承（chéng）滾道、滾動體、保（bǎo）持架、內孔和軸頸非正常磨損、軸承精度超差，引起振動和軸承失效。
　　b）疲勞失效。軸承的強迫安裝和潤滑不（bú）良（liáng），使滾動體及滾道表麵（miàn）在（zài）交變（biàn）載荷作用下加速（sù）疲勞剝落，進而造成軸承失效。
　　c）腐蝕失效。由於沒有及時更換失效或變質潤滑油（yóu）造成軸承表麵化學腐蝕，在表麵產生鏽蝕，從而引發軸承的失效。
　　d）碎裂。由於長時間高轉速、大載荷運行及潤（rùn）滑不良引起軸（zhóu）承高溫抱軸，若繼續運轉，軸承將碎裂。
　　e）粘著磨損。由於軸承內缺乏潤滑油，軸承（chéng）運轉生（shēng）成的熱量不能及時散（sàn）發，造成兩金屬表麵粘連剝落。
　　5　變速箱軸的失效形式
　　a）彎曲變形。軸受力過大、裝配不當或存在（zài）內應力時均可引發塑性彎曲變形，引起振動及故障。當變（biàn）形量超差時報廢。
　　b）疲勞斷裂。在交變載荷作用下，在軸的應力集中部（bù）位可出現疲勞裂紋及斷裂。
　　c）扭轉變形。轉軸在傳遞動力時產生彈性扭轉變形，一般不影響軸的正常（cháng）工作。但當動力或負荷扭矩變化時，就會引起轉軸的扭轉振（zhèn）動。當扭矩超限時可（kě）使軸產生扭轉（zhuǎn）永久變形。
　　6　解決辦法
　　a）維修方麵
　　建立嚴格（gé）的維修製度，把好品質關，不斷地提高維修（xiū）人員的技術水平（píng），加（jiā）強責任心，避免強製裝配引起（qǐ）的配件損壞。在維修中對每一配件的更換都要（yào）經過專人檢測（cè）。如軸發生疲勞斷裂則應在維修中改變設計，消除（chú）應力集中。
　　b）操作方麵
　　操（cāo）作人員（yuán）應根據不同的工況合理地使用檔位輕摘輕掛，避免在高速檔位上直接起步，經常檢查潤滑情況，保證變（biàn）速箱有良好的潤滑。另外，經過一定時期（qī）使用（yòng）後，酶氧化變質及氫餾（liú）分的揮發，齒輪油的粘度將（jiāng）增加，同時油內雜質也（yě）逐漸增加，因此，必須按規定定期更換油脂。
　　c）保養方麵（miàn）
　　加強對汽車的保養，定期更換潤滑（huá）油。選擇潤滑油時，必須注意潤滑油（yóu）的粘度，若粘度過大，機件（jiàn）得不到很（hěn）好（hǎo）的潤滑，既增加機件（jiàn）的磨損，同時也增加攪動阻力，降低了傳動效率。在（zài）更換使用中，必須注意油脂的清潔，嚴防砂、塵、水和其他雜質侵入油脂（zhī）。
　　d）采用先進的技術狀（zhuàng）況診斷設備
　　加強對（duì）變速箱的技術狀況診斷。采用各（gè）種先進的診斷儀器，如噪聲計、測振儀、測溫儀等監測設備，幫助操作（zuò）人員及時發（fā）現變速箱的不良（liáng）技術（shù）狀況，及時排除，保證變速箱的正常運（yùn）轉。
　　7　小結（jié）
　　文（wén）章概括了汽車變速箱常見的失效形式以及處理（lǐ）方法，為減少汽車變速箱的故障發生率以及延長汽車變速箱的壽命奠定了基礎。
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