某型号手动变速器挂三档异响改善

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摘 要：本课题是通过故障变速器失效模式、挂挡机理分析发现同步器工艺缺陷，并通过工艺改进从而有效解决了该问题，提升了整车驾驶及乘坐的舒适性。

关键词：手动变速器；同步器；异响；齿环

引言

随着新三包法的出台，消费者与汽车生产商对汽车产品质量要求不断提升，变速器作为汽车关键总成，对其质量要求更加严格，而变速器挂三档异响问题占公司售后质量问题的主要原因，其不良造成整车驾驶舒适性降低并逐渐导致变速器早期失效，给顾客与生产企业带来巨大的财产损失，故对该项目进行改善。

1 变速器挂三档异响故障描述[2，3]

统计售后市场行驶里程都在1万公里以内，故障为行驶过程中驾驶员挂三档过程中变速器内部有咔咔的响声，经4S店维修人员检查声音来源于变速器内部，更换变速器后故障消除；故障为变速器在挂档同步过程中产生异响，故将对三档挂档同步机理进行分析。

2 同步机理分析

挂三档过程零件主要由1齿套，2齿环，3齿毂，4联齿，5三档轮组成。

同步机理：挂三档时，齿套齿端倒角面压三档齿环外齿端倒角面，齿环受轴向力和圆周切向力，轴向力传递到齿环同步锥面产生摩擦力，摩擦力使齿轮与齿套转速同步，齿套滑过齿环联齿与齿轮联结齿齿端接触，齿套花键齿拨动齿轮联结齿，到达联结齿工作位置，完成换档动作。见（图1）

通过以上分析结论：（1）齿套、联齿、齿环倒角位置度超差，换档过程中倒角齿尖相互干涉碰撞出异响，造成挂三档时异响。（2）当齿环后备量不足变速器在挂档过程中不能达到预同步效果导致同步器齿套与三档轮转速不同步，齿套与三档轮联齿结合过程中产生碰撞，造成挂三档时咔咔异响。

3 故障变速器拆解检查

3.1 对齿套、联齿、齿环倒角位置度尺寸进行测量

结果符合技术要求，可以确定非倒角问题引起。

3.2 对齿环后备量检查

后备量是指齿环锥面与联齿锥面贴合后，齿环端面到联齿端面距离。

结论：后备量不足导致挂三档异响，由于后备量由联齿与齿环配合后形成，故将对其相关尺寸进行检查。

3.3 后备量相关尺寸检查

对联齿及齿环的角度及尺寸进行检测，齿环加规尺寸要求0±0.1，实测-1.36，结果不合格。

齿环加规尺寸小异常磨损导致后备量不足。

造成异常磨损的原因：（1）齿环自身质量问题。（2）齿环相配件干涉造成齿环与联齿锥面无法完全贴合异常磨损；针对此两点进行检查发现齿环相关尺寸合格，但齿环与齿毂配合外圆处有异常磨损，结合齿环与齿毂配合原理，齿环磨损处与齿毂内腔间隙配合，故对齿毂内腔直径进行检查。

3.4 齿毂内腔直径检查

综上分析：齿毂内腔孔小与同步器齿环干涉导致齿环内锥面与联齿外锥面无法贴合，齿环换档过程中偏载严重磨损无后备量，换档时锥面无摩擦力不能带动三档轮同步，齿套强行进入仍有相对转动的三档联齿，导致异响；为确定分析结果将故障箱齿环与齿毂更换后进行台架试验。

3.5 结果验证：台架试验

结论：试验合格故障消除，原因分析正确；将针对齿毂内腔小从工艺上进行分析。

4 齿毂工艺分析

说明：通过分析齿毂工艺流程，影响齿毂内腔尺寸精度有：（1）精车内腔加工小。（2）热处理变形，为确定问题工序，对这两个工序齿毂内腔直径进行SPC分析。

5 齿毂内腔直径过程能力分析

对内腔直接连续抽样100件，精车Ppk=1.68，能力充足，热处理后尺寸Ppk=1.10，齿毂热处理变形导致内腔直径过程能力不足。

6 热处理变形分析

齿毂是壁薄且圆周上有三个均布的滑块槽，在热处理工序存在零件表面温度热循环不连续，局部存在温度差，热后变形大。由于受零件结构易热处理变形及热处理工艺能力无法再提升影响，综合考虑成本与工艺可行性，将通过增加热处理后车削内腔直径来保证该尺寸。

7 工艺改进及效果验证

热处理后增加内腔直径车削工序；并设计通止规进行过程检测；内腔直径改善后PP=1.88 PPK=1.69，能力充足，过程稳定；效果验证：内部通过连续2个月用通止规全检未发现齿毂内腔小零件；装配变速器后投放市场验证6个月未投诉。

8 结束语

本项目是在某公司一款型号手动汽车变速器售后挂三档异响问题的背景下开展的，取得了一定成果，也发现了一些难题。归总如下：（1）根据故障表现特点再结合变速器换档工作机理对故障箱相关件的尺寸进行检测和分析，并开展台架试验验证确定问题件尺寸；又通过对问题件加工工艺分析改善，提升了该零件尺寸的过程能力。（2）从改善机理和成效来看，该改善方案同时在因客观因素造成零件热处理变形大，又无法通过热处理工艺调整进行改善的情况下，有效降低了零件废品率与设备投入，并为类似零件提供了改善方案。（3）挂三档异响改善的研究，不仅提升了产品品质，也为日后处理类似问题积累了经验。

参考文献

[1]潘存福，庞世松，梁树生.消除某车型变速器二三档异响问题[J].中国机械，2015（7）：123-125.

[2]康传章，刘涛，姜耀全，等.手动变速器换档异响问题的排查与优化[J].中国汽车工程学会年会，2015.

[3]吴元徽.钢件热处理变形的应对实例[J].热处理工艺，2011，40（10）：204-205.