[摘要] 文章以某商用車變速器在市場上發(fā)生的五檔齒燒蝕問題為研究對象，主要從齒輪的軸向間隙設(shè)計、卡環(huán)的裝配要求及齒轂的孔口倒角等幾個方面進(jìn)行了原因分析，并且通過實(shí)驗再現(xiàn)了市場上發(fā)生的故障現(xiàn)象，最后提出質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)，從而為解決類似問題提供了一定的思路。

　　關(guān)鍵詞：燒蝕，倒角，間隙

　　1前言

　　在采用同步器換檔的商用車汽車變速器中，同步器通常布置在二軸(輸出軸)上，在同步器齒轂的兩側(cè)分別布置有檔位齒輪。齒輪及齒轂均需要在二軸進(jìn)行軸向限位，軸向限位的方式一般有軸肩限位、卡環(huán)限位、襯套限位等。圖1所示為某商用車五檔變速器中R/五檔同步器及齒輪在二軸總成上的結(jié)構(gòu)布置圖，五檔齒、倒檔齒及同步器齒轂在二軸上軸向采用軸肩和卡環(huán)相結(jié)合的限位方式。

　　根據(jù)市場統(tǒng)計信息，該五檔變速器自2015年1月至4月份，共計發(fā)生90起五檔齒燒蝕故障，特別是山東某客戶購買10臺車，均為2015年4月份購買，車輛在使用倒車檔后，不能走車，經(jīng)排查變速箱出現(xiàn)故障，拆解后發(fā)現(xiàn)五檔齒燒蝕。進(jìn)一步的市場信息分析與確認(rèn)結(jié)果顯示：五檔齒燒蝕故障均發(fā)生于掛倒檔行車后，且故障均為主五齒燒蝕。

本文通過對該變速器倒車后五檔燒蝕問題的分析，識別出產(chǎn)生故障的主要影響因素。通過對識別出的要因進(jìn)行質(zhì)量控制，避免了該類故障的再次發(fā)生，提高了用戶的滿意度。

　　2 原因分析與故障再現(xiàn)

　　五檔齒燒蝕的故障件如圖2所示。故障箱拆解發(fā)現(xiàn)，故障件均為齒輪后端面部位燒蝕，燒蝕部位均燒糊、拉毛，嚴(yán)重者燒死。從圖1中可以看出，倒檔齒輪在二軸上旋轉(zhuǎn)并通過二軸軸肩和R/五檔齒轂進(jìn)行軸向限位，齒轂通過二軸軸肩和卡環(huán)進(jìn)行軸向限位，五檔齒輪在二軸上旋轉(zhuǎn)并通過齒轂和軸肩進(jìn)行軸向限位;設(shè)計上對倒檔齒輪和五檔齒輪軸向需要留有合理的間隙。圖3從不同的方面對五檔齒的燒蝕問題進(jìn)行了原因分析。

　　

　　

　　五檔齒輪間隙計算結(jié)果為：0.2~0.38，經(jīng)確認(rèn)該軸向間隙符合設(shè)計要求。

　　為進(jìn)一步對查找原因，我們對改進(jìn)后同樣狀態(tài)的變速器進(jìn)行實(shí)驗。實(shí)驗策劃如下：

　　變速箱掛倒檔，加載50%(150N.m)進(jìn)行疲勞試驗，輸入轉(zhuǎn)速2200rpm,實(shí)時監(jiān)控扭矩變化，當(dāng)扭矩出現(xiàn)異常波動，立即停止試驗，拆箱確認(rèn)變速箱狀態(tài);如無異常，運(yùn)行4h后認(rèn)定試驗完成，且拆箱確認(rèn)試驗結(jié)果。

　　在實(shí)際實(shí)驗過程中，變速器的輸入輸出扭矩?zé)o異常波動，運(yùn)轉(zhuǎn)4個小時后，拆箱發(fā)現(xiàn)：主五齒前后端面均燒蝕，與市場發(fā)生的故障現(xiàn)象基本一致。在實(shí)驗前，變速器零部件的檢測結(jié)果均滿足設(shè)計要求，卻依然發(fā)生五檔齒燒蝕現(xiàn)象，說明齒輪的軸向間隙在實(shí)際受載過程中發(fā)生了變化，需要對五檔齒軸向間隙變化的原因進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)。

　　3 要因分析與確認(rèn)

　　前面計算五檔齒的軸向間隙為0. 2~0.38，這個間隙是通過對圖4中五檔接合齒的左端面和五檔齒的右端面限位獲得的。在對實(shí)驗變速器拆解的過程中，發(fā)現(xiàn)同步器齒轂軸向限位卡環(huán)的端面有一道環(huán)形亮線，如圖5所示，說明在實(shí)際受載工作狀態(tài)下卡環(huán)與齒轂及卡環(huán)槽邊緣有接觸，即卡環(huán)與齒轂右端面接觸不好。通過對受力狀況和零件的接觸關(guān)系進(jìn)行進(jìn)一步分析，可知：掛倒檔時，倒檔

齒輪對齒轂產(chǎn)生向右的軸向推力，使得齒轂推動卡環(huán)向右移動，而此處卡環(huán)為選擇裝配，選擇時保證齒轂軸向移動量最小，即使齒轂有位移，在零部件合格及卡環(huán)選擇正確(即實(shí)驗再現(xiàn)時的狀態(tài))的情況下，五檔齒的軸向最小間隙0.2仍能保證;齒轂右側(cè)孔口大，會造成卡環(huán)實(shí)際接觸位置不是在齒轂的端面，而是在孔口倒角面上，造成五檔齒設(shè)計計算的軸向間隙大大減小，甚至無間隙。

　　為了驗證倒角對間隙的影響，我們將齒轂的孔口倒角按圖紙要求加工(即小倒角，使得卡環(huán)裝配后不會落在孔口倒角的錐面上)，按此狀態(tài)裝配變速器總成進(jìn)行同樣的實(shí)驗驗證。通過多臺總成的驗證，沒有發(fā)生主五齒燒蝕現(xiàn)象。

　　由此可見，造成五檔齒燒蝕的主要原因是齒轂的孔口倒角大。該倒角偏大造成裝配后卡環(huán)與齒轂接觸位置不正確，導(dǎo)致五檔齒的軸向間隙不能滿足設(shè)計要求，使得在倒檔受載狀態(tài)下，齒轂與五檔齒端面壓緊并相互摩擦，產(chǎn)生端面燒蝕。

　　4 結(jié)論

　　通過對該變速器五檔齒燒蝕故障的分析，我們識別出了零部件質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)包括：齒轂孔口倒角大小、卡環(huán)軸向間隙的選擇。同時我們也得出解決市場質(zhì)量問題時的一般思路：弄清故障模式，進(jìn)行原因分析，結(jié)合實(shí)驗進(jìn)行故障再現(xiàn)，不放過零部件的細(xì)節(jié)，分析要因再驗證確認(rèn)。