摘 要：本課題是通過故障變速器失效模式、掛擋機(jī)理分析發(fā)現(xiàn)同步器工藝缺陷，并通過工藝改進(jìn)從而有效解決了該問題，提升了整車駕駛及乘坐的舒適性。

關(guān)鍵詞：手動變速器；同步器；異響；齒環(huán)

引言

隨著新三包法的出臺，消費者與汽車生產(chǎn)商對汽車產(chǎn)品質(zhì)量要求不斷提升，變速器作為汽車關(guān)鍵總成，對其質(zhì)量要求更加嚴(yán)格，而變速器掛三檔異響問題占公司售后質(zhì)量問題的主要原因，其不良造成整車駕駛舒適性降低并逐漸導(dǎo)致變速器早期失效，給顧客與生產(chǎn)企業(yè)帶來巨大的財產(chǎn)損失，故對該項目進(jìn)行改善。

1 變速器掛三檔異響故障描述[2，3]

統(tǒng)計售后市場行駛里程都在1萬公里以內(nèi)，故障為行駛過程中駕駛員掛三檔過程中變速器內(nèi)部有咔咔的響聲，經(jīng)4S店維修人員檢查聲音來源于變速器內(nèi)部，更換變速器后故障消除；故障為變速器在掛檔同步過程中產(chǎn)生異響，故將對三檔掛檔同步機(jī)理進(jìn)行分析。

2 同步機(jī)理分析

掛三檔過程零件主要由1齒套，2齒環(huán)，3齒轂，4聯(lián)齒，5三檔輪組成。

同步機(jī)理：掛三檔時，齒套齒端倒角面壓三檔齒環(huán)外齒端倒角面，齒環(huán)受軸向力和圓周切向力，軸向力傳遞到齒環(huán)同步錐面產(chǎn)生摩擦力，摩擦力使齒輪與齒套轉(zhuǎn)速同步，齒套滑過齒環(huán)聯(lián)齒與齒輪聯(lián)結(jié)齒齒端接觸，齒套花鍵齒撥動齒輪聯(lián)結(jié)齒，到達(dá)聯(lián)結(jié)齒工作位置，完成換檔動作。見（圖1）

通過以上分析結(jié)論：（1）齒套、聯(lián)齒、齒環(huán)倒角位置度超差，換檔過程中倒角齒尖相互干涉碰撞出異響，造成掛三檔時異響。（2）當(dāng)齒環(huán)后備量不足變速器在掛檔過程中不能達(dá)到預(yù)同步效果導(dǎo)致同步器齒套與三檔輪轉(zhuǎn)速不同步，齒套與三檔輪聯(lián)齒結(jié)合過程中產(chǎn)生碰撞，造成掛三檔時咔咔異響。

3 故障變速器拆解檢查

3.1 對齒套、聯(lián)齒、齒環(huán)倒角位置度尺寸進(jìn)行測量

結(jié)果符合技術(shù)要求，可以確定非倒角問題引起。

3.2 對齒環(huán)后備量檢查

后備量是指齒環(huán)錐面與聯(lián)齒錐面貼合后，齒環(huán)端面到聯(lián)齒端面距離。

結(jié)論：后備量不足導(dǎo)致掛三檔異響，由于后備量由聯(lián)齒與齒環(huán)配合后形成，故將對其相關(guān)尺寸進(jìn)行檢查。

3.3 后備量相關(guān)尺寸檢查

對聯(lián)齒及齒環(huán)的角度及尺寸進(jìn)行檢測，齒環(huán)加規(guī)尺寸要求0±0.1，實測-1.36，結(jié)果不合格。

齒環(huán)加規(guī)尺寸小異常磨損導(dǎo)致后備量不足。

造成異常磨損的原因：（1）齒環(huán)自身質(zhì)量問題。（2）齒環(huán)相配件干涉造成齒環(huán)與聯(lián)齒錐面無法完全貼合異常磨損；針對此兩點進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)齒環(huán)相關(guān)尺寸合格，但齒環(huán)與齒轂配合外圓處有異常磨損，結(jié)合齒環(huán)與齒轂配合原理，齒環(huán)磨損處與齒轂內(nèi)腔間隙配合，故對齒轂內(nèi)腔直徑進(jìn)行檢查。

3.4 齒轂內(nèi)腔直徑檢查

綜上分析：齒轂內(nèi)腔孔小與同步器齒環(huán)干涉導(dǎo)致齒環(huán)內(nèi)錐面與聯(lián)齒外錐面無法貼合，齒環(huán)換檔過程中偏載嚴(yán)重磨損無后備量，換檔時錐面無摩擦力不能帶動三檔輪同步，齒套強(qiáng)行進(jìn)入仍有相對轉(zhuǎn)動的三檔聯(lián)齒，導(dǎo)致異響；為確定分析結(jié)果將故障箱齒環(huán)與齒轂更換后進(jìn)行臺架試驗。

3.5 結(jié)果驗證：臺架試驗

結(jié)論：試驗合格故障消除，原因分析正確；將針對齒轂內(nèi)腔小從工藝上進(jìn)行分析。

4 齒轂工藝分析

說明：通過分析齒轂工藝流程，影響齒轂內(nèi)腔尺寸精度有：（1）精車內(nèi)腔加工小。（2）熱處理變形，為確定問題工序，對這兩個工序齒轂內(nèi)腔直徑進(jìn)行SPC分析。

5 齒轂內(nèi)腔直徑過程能力分析

對內(nèi)腔直接連續(xù)抽樣100件，精車Ppk=1.68，能力充足，熱處理后尺寸Ppk=1.10，齒轂熱處理變形導(dǎo)致內(nèi)腔直徑過程能力不足。

6 熱處理變形分析

齒轂是壁薄且圓周上有三個均布的滑塊槽，在熱處理工序存在零件表面溫度熱循環(huán)不連續(xù)，局部存在溫度差，熱后變形大。由于受零件結(jié)構(gòu)易熱處理變形及熱處理工藝能力無法再提升影響，綜合考慮成本與工藝可行性，將通過增加熱處理后車削內(nèi)腔直徑來保證該尺寸。

7 工藝改進(jìn)及效果驗證

熱處理后增加內(nèi)腔直徑車削工序；并設(shè)計通止規(guī)進(jìn)行過程檢測；內(nèi)腔直徑改善后PP=1.88 PPK=1.69，能力充足，過程穩(wěn)定；效果驗證：內(nèi)部通過連續(xù)2個月用通止規(guī)全檢未發(fā)現(xiàn)齒轂內(nèi)腔小零件；裝配變速器后投放市場驗證6個月未投訴。

8 結(jié)束語

本項目是在某公司一款型號手動汽車變速器售后掛三檔異響問題的背景下開展的，取得了一定成果，也發(fā)現(xiàn)了一些難題。歸總?cè)缦拢海?）根據(jù)故障表現(xiàn)特點再結(jié)合變速器換檔工作機(jī)理對故障箱相關(guān)件的尺寸進(jìn)行檢測和分析，并開展臺架試驗驗證確定問題件尺寸；又通過對問題件加工工藝分析改善，提升了該零件尺寸的過程能力。（2）從改善機(jī)理和成效來看，該改善方案同時在因客觀因素造成零件熱處理變形大，又無法通過熱處理工藝調(diào)整進(jìn)行改善的情況下，有效降低了零件廢品率與設(shè)備投入，并為類似零件提供了改善方案。（3）掛三檔異響改善的研究，不僅提升了產(chǎn)品品質(zhì)，也為日后處理類似問題積累了經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)

[1]潘存福，龐世松，梁樹生.消除某車型變速器二三檔異響問題[J].中國機(jī)械，2015（7）：123-125.

[2]康傳章，劉濤，姜耀全，等.手動變速器換檔異響問題的排查與優(yōu)化[J].中國汽車工程學(xué)會年會，2015.

[3]吳元徽.鋼件熱處理變形的應(yīng)對實例[J].熱處理工藝，2011，40（10）：204-205.