客服电话:15682930301

工程论文

当前位置: 毕业论文>工程论文 > 正文

以案例分析汽车变速器的故障检测与诊断维修

发布时间:2020-01-03 16:46文字数:6099字

  摘要:随着经济的飞速发展与科技的进步,汽车渐渐走进寻常百姓家,变速器作为汽车传动总成的关键部件其性能的好坏直接影响到汽车的动力性、经济性和可靠性。传动系是汽车实现发动机动力输出到行驶的必需系统,变速器是汽车传动系中一个重要总成。高度可靠的汽车变速器能够避免故障和事故的发生,如果变速器出现乱挡故障,则会使驾驶员无法操纵车辆,甚至造成交通事故,影响行车安全。

  本文以两个案例的自动、手动变速器为研究内容,主要采用调查、访谈等方法进行研究。通过深入研究故障车型变速器的结构组成及其作用、工作原理和检测与维修以及检修实例等四个大的方面,提取有效的故障特征信息是进行故障诊断的关键,根据变速器故障的原因进行分析,采取准确、有效的预防措施,更好更全面的检修变速器,确保汽车正常行驶。

  关键词:变速器;故障分析;诊断维修

  第一章 前 言

  1.1 研究背景

  随着人民生活质量不断提升,人们对汽车的需求量也在不断增长,自动变速器汽车的购买率不断增加。对此,出于安全考虑,对汽车的功能也有更高的要求,尤其是自动变速器的故障检修。自动变速器是许多汽车的重要组成部分,而且自动变速器的结构比较精密,工作环境较差且动作频繁,比较容易出现故障。安装自动变速器的汽车如果发现油色异常、出现焦味、发动机的转速偏高或者在汽车行驶过程中速度明显下降等现象,都表明自动变速器可能存在故障隐患。当变速器的故障小较小,往往不会立即使汽车丧失行驶能力,也不容易被察觉,但是如果不能够及时进行检修,其损坏程度会逐渐加重,最后会严重损害重要的零件,继而失去检修的价值。

  变速器是一个复杂的系统工程,技术、经济和安全操作性要求都很高,其维修任务的规划对变速器的可靠性、安全性和经济性有非常重要的影响。因此,对于汽车变速器,应该进行及时的检修,制定合理有效的维修策略保证变速器平时良好的工作状态,不可让其带病运行,以免对汽车造成更大的损害。

  1.2 研究意义

  行驶中的汽车,对于其变速器各个运动机件的工作状态而言,处于超负荷状态;行驶的汽车,在复杂路况时,必须进行频繁的变换档位。在进行换挡这一过程之中,变速器内部因其齿轮与齿轮间及与轴之间相对运动的改变,致使碰撞冲击出现,带来变速器各部机件的相互磨损,如果驾驶员出现不合理操作或者不妥档位调整时这种磨损将更为激烈,损耗变速器使用寿命,严重时可能把变速器机件损坏掉,从而引起汽车变速器出现故障,最终影响到汽车的安全行驶。对变速器进行快速精准地故障诊断并对发现的故障进行预处理,来保障车辆正常的换挡与运行,这对提高行车可靠性和同时在减少乘客伤亡等方面具有重要意义。

  第二章 汽车变速器相关概述

  2.1变速器的功能

  变速器是一种可改变传动比的齿轮传动装置,又称为变速箱,位于发动机的主动轴和从动轴之间,主要用于改变汽车的运转速度,以适应汽车在不同的行驶条件下,对驱动车轮牵引力及车速不同要求的需要。发动机的工作范围是被规定在怠速和最高转速之间的。而在整个运行范围内,发动机输出的扭矩和功率并不能保持一致,其相应的最大值只能在规定的转速出现。由于发动机和汽车需求之间的矛盾,才有了变速器生存的原因。为了满足汽车和发动机在不同的扭矩和转速下都能协调工作,变速器往往被设计成具有多个挡位可以选择。

  (1)改变传动比[3]。变速器的作用之一就是改变传动比,扩大驱动轮转矩和转速的变化范围,以适应经常变化的行驶条件,如起步、加速、上坡等,在不同的行驶条件下,变速器就发挥其作用,改变传动比,满足不同的行驶条件对牵引力的需要,使得发动机工作在最好的状态下。;

  (2)实现倒车。因为发动机在发动之后只会朝着一个方向转,利用倒档,在发动机旋转方向不变的前提下 ,使汽车能倒退行驶;

  (3)中断动力。在汽车未熄火时置于空挡,离开驾驶座位,变速器也可以做到不输出动力。利用空档,中断动力传递,以使发动机能够起动、怠速、并便于变速器换档或进行动力传输。

  2.2按操纵方式的变速器分类以及工作原理

  按操纵方式,变速器又可分为手动变速器、自动变速器和半自动变速器三种[4]。

  2.2.1手动变速器

  手动变速器靠驾驶员直接操纵变速杆换档,为大多数汽车所采用。

  手动变速器采用五档手动变速器,由传动机构、操作机构和变速器壳体等组成。(图2-1)1-变速器壳体;2-输入轴三档齿轮;3-倒档齿轮;4-倒档轴;5-输入轴一档齿轮;6-输入轴五档齿轮;7-输出轴二档齿轮;8-轴出轴四档齿轮;9-输出轴;10-输入轴

  手动变速器的工作原理,就是通过拨动变速杆,切换中间轴上的主动齿轮,通过大小不同的齿轮组合与动力输出轴结合,从而改变驱动轮的转矩和转速。动力输入轴与离合器相连,从离合器传递来的动力直接通过输入轴传递给齿轮组,齿轮组是由直径不同的齿轮组成的,不同的齿轮组合则产生不同的齿比,平常驾驶中的换挡也就是指换齿轮比。输入轴的动力通过齿轮间的传递,再由输出轴传递给车轮,这就是一台手动变速器的基本工作原理。

  2.2.2自动变速器

  自动式变速器的传动比选择(换档)是自动进行的。即档位的变换是借助反映发动机负荷和车速的信号系统来控制换档系统的执行元件实现的,驾驶员只需操纵加速踏板,即可控制车速。

  汽车自动变速器由变矩器、齿轮传动机构、液压控制系统、电子控制系统及冷却润滑系统组成。其中,电控系统采用微机控制,提高了自动变速器的技术性能,同时,在进行自动变速器故障诊断与分析过程中,电控系统的检测成为一个重要因素。

  (1)液力变矩器:液力变矩器与液力耦合器结构相似,如图2-3所示,泵轮、涡轮及导轮是组成液力变矩三个基本元件。

  泵轮在变矩器壳体中,许多曲面叶片径向安装在里面,提供一通道使工作液流动畅通。变矩器通常驱动端盖与发动机曲轴相连接。

  (2)行星轮变速器机构:行星齿轮是自动变速不可或缺的一部分,它主要是有直径大小不同太阳轮、长行星轮和短行星齿轮以及内齿圈、行星架元件组成,如图2-5所式。

  通过行星齿轮机构的齿轮换挡,变速比的变化是通过不同的元件有源部件和上运动的不同组成部分的限制。速比在改变过程中,行星齿轮组还在运转,动力传递不会中断,最终实现动力换挡。

  (3)离合器:目前自动变速器具有多片湿式离合器和液压的组合和分离控制,它有一个感光鼓的离合器,离合器活塞组件,回位弹簧组件、钢片、摩擦片、调整垫片、离合器毂、卡环等,如图2-6所示。

  (4)制动器:制动器的作用是把行星轮机构中的太阳轮、齿圈与行星架这三个元件其中一个与变速器壳体相连接的,使元件被固定防止其旋转,制动器结构比较多。多片湿式制动器。多片湿式制动器是有制动鼓制动器活塞、回位弹簧、钢片、摩擦片及制动鼓等部件构成,如图2-7所示。

  2.2.3半自动变速器

  半自动操纵式变速器有两种形式。一种是常见的几个档位自动操纵,其余档位则由驾驶员操纵;另一种是预选式,即驾驶员预先用按钮选定档位,在踩下离合器踏板后松开加速踏板时,接通自动控制和执行机构进行自动换档。基本上都是平行轴式齿轮变速结构,无论在设计技术或者生产技术上均有相同的特征。在多轴驱动的汽车上,变速器之后还装有分动器,以便把转矩分别输送给各驱动桥。

  半自动变速器拥有的基本机械构造类似于手动变速器,变速箱里面仍为传统手排构造的离合器则由电脑操控,驾驶人只需换档不需管离合器。霍尔传感器感知换挡请求,同时变速器内还有一个传感器接收当前车速及已选定档位等信息。离合器在电子设备的驱动下能自动选择适当的换挡时刻和换挡力矩,快速平稳地转换档位。

  第三章 自动变速器常见故障研究

  3.1换挡冲击过大的故障研究分析

  3.1.1故障现象

  这种故障现象主要表现在,汽车起步时,由停车挡或空挡挂入倒挡或者前进挡时,震动比较明显或者严重;也可能在行驶中,在升挡瞬间存在较为明显的“闯”动感觉。如将 P 档或 N 档往D 档挂;或在换档阶段,汽车出现较大振动;汽车在行驶阶段,自动变速器档位升高后马上又强烈振动等。

  3.1.2故障原因

  这种故障的主要原因是由于发动机的怠速过高,节气门拉线调整不当,节气门的位置、车速传感器、主油路、蓄压器调压阀等相关的调压阀存在故障。单身节流阀漏装或者错装,蓄压器活塞卡住。换挡执行元件打滑等。节气门拉索或节气门位置传感器调整不当,使主油路油压过高。

  3.1.3故障维修

  出现此种现象时,首先应该检查汽车的其他部位是否存在故障,进而确定换挡冲击过大原因是否为自动变速器故障问题。通常情况下,汽车的主油路调压阀门如果存在故障,会导致汽车怠速时的主油路泪压上升,这时还需要检查汽车的电磁阀,如果电磁阀存在损坏现象,应该立即进行更换。

  3.2变速器产生异响

  3.2.1故障现象

  变速器工作时,发出不正常声响,如金属的干摩擦声,不均匀的碰撞声等的故障原因,是变速操纵机构各连接处松动,拨叉变形或磨损松旷。自动变速器内部始终存在异响,或者在停车挂空挡后异响消失。

  3.2.2产生故障原因

  主要有:变速器齿轮过于磨损、或者齿轮磨损严重,齿侧间隙过大,齿面有金属疲劳剥落或个别齿损坏折断等;存在着不足的内齿轮油;所更换的变速器齿轮副不相匹配,变速器缺油或无油以及油品不符合要求,变速器内有异物,壳体内壁与齿轮干涉以及第一轴与曲轴同轴度超差等,造成变速器在工作时产生异响。油泵因磨损过甚或液压油油面高度过低、过高而产生异响。另外,行星齿轮或者换档执行元件出现异响,也是自动变速器出现异响的一种可能性因素。

  3.2.3 诊断故障和排除故障

  对于这种故障在进行诊断和排除过程中,要结合具体情况来操作,例如,当变速器在空档位置进行运作时,产生不很明显的响声;但汽车在换挡时,所产生响声极为强烈,但其响声在离合器结合以后马上消失,这种情况则表明该变速器第一轴存在着损坏的前轴承。

  3.3变速器漏油

  3.3.1故障现象

  变速器周围出现齿轮润滑油,主要集在离合器油封,渗油造成从上到油泥。变速器齿轮箱的润滑油减少,则可判断为润滑油泄漏。

  3.3.2故障原因

  润滑油选用不当,产生过多泡沫,或润滑油量太多。侧盖太松,密封垫损坏,油封损坏。通气口堵塞,放油塞和变速器箱体及盖的固定螺栓松动。变速器壳体破裂或延伸壳油封磨损而引起的漏油。油封老化的速度跟平时的驾驶习惯也有很大的关系。

  3.3.3排除故障

  按油迹部位检查油液泄漏原因补足油量,疏通通气阀的气孔,更换损坏的油封或密封垫;将涂有乐泰胶的底部螺塞拧紧;更换破裂的变速器壳体。拧紧车速表接头锁紧装置,如果锁紧装置破损,应予以更换,齿轮油质量不佳应更换合适的齿轮油。在更换密封器件时,特别需要注意器件的清洁,变速器发生漏油,会使油面过低,造成自动变速器机件损坏;在安装过程中,应该交替均匀的扭紧螺栓,并使其达到规定的力矩。

  第四章 实例汽车变速器故障分析

  4.1丰田卡罗拉U341E型车型自动变速器故障案例

  4.1.1故障现象

  丰田卡罗拉U341E型车型自动变速器型号 722.9,无法正常挂入R挡。当换档杆位于P挡时,运转发动机钱,踩住制动踏板,挂入R挡正常。如从D挡、N挡挂入R挡,无发正常挂入。道路试验时,在D挡情况下行驶,变速器正常升降档,由P挡挂入Rd挡正常,由D挡挂入R挡,无发正常挂入,倒车行驶也正常。

  4.1.2故障诊断

  (1)调压阀调试排除

  一般来说,手动变速器由于离合器或变速器自身故障,发生无法挂入挡位的情况是比较常见的,但自动变速器换挡杆控制的只是调压阀,由调压阀来切换对各个 机械执行元件组的控制油路,以便达到对挡位的控制。调压阀本身只是一个柱塞阀而已,是阀体总成中众多控制阀中的其中一个普通组件。如果是因为调压阀卡住或者外围换档机构故障导致无法挂入挡位,那就应该是始终无法挂入倒档,不应该是在一种状态下可以正常挂入,而在另一种状态下无发正常挂入。

  (2)换档机构故障排除

  为了排除对换档机构的怀疑,我们将换档杆拆下,直接在变速器处挂档,结果故障现象却还是一样。由此判断故障在变速器内部。由此判断,阀体故障的概率大于机械传动部分。但是,一般来讲,阀体都是对换档时机、换档质量,换档迟滞、换档后是否走车等情况产生影响,不可能对挡位挂不上产生影响。

  4.1.3故障排除

  动手分解变速器,通过拆掉油底壳,对调压阀进行观察,对调体进行清洗,发现在换档定位棘轮后侧,有一处明显摩痕。我们认为这处磨痕就是故障所在。于是我们将换档杆由D挡挂入R挡,发现,柱塞被油压顶出移动到最外侧,正好会挡住换档定位棘轮,导致它无发向R挡方向位移。将阀板拆下进行分解,发现里面有很多金属颗粒,在变速器工作时,有时这些金属颗粒就会导致柱塞卡滞,使柱塞无发回位,从而挡住换档定位棘轮。由于使用时间加长,车主没有正常更换自动变速器油,导致油质变差油内的金属颗粒增加,滤芯无法过滤金属颗粒导致柱塞卡滞,使柱塞无发回位,挡住换档定位棘轮,更换新的阀板,变速器油液后,故障排除。

  4.2桑塔纳2000系列手动变速器故障案例

  4.2.1故障现象

  一辆桑塔纳2000轿车,在行驶了14万km后突然产生变速器(手动五档变速器)无倒档(挂不上倒档)的故障(前进档正常)。该车曾于一个月前被更换了车速里程表传动软轴(下称传动软轴),并且,此后在变速器内曾出现过异响。

  4.2.2故障诊断

  试车表明:根本挂不上变速器的倒档,但其前进档换档正常。因此,决定对变速器作解体检查。于是,将变速器各零部件清洗干净后重新装配,全部装配完毕后将该车用举升机举起试车。

  当变速器在空挡位置时输入轴与输出轴依然连成一体,不能分离,上述故障现象依旧存在。根据试车结果初步认为:在变速器内有异物,它使变速操纵机构卡住而挂不上倒档;而且该异物是从安装槽内掉出的,是用于吸附变速器零件磨损产物的磁铁。在把变速器从车上拆下后,发现变速器的倒档挂档正常了。在分析后认为,这可能是在拆卸过程中对变速器轴的正反向转动使异物改变了位置的结果,证明了在变速器内确有异物。

  4.2.3故障排除

  在解体变速器后发现异物乃是传动软轴上的传动齿轮。由此可以肯定,该异物是在一个月前更换传动软轴时由于修理工违规操作而产生的。在解体变速器时还发现,在变速器中的齿轮油油量极少,只有正常量的一半。在取出异物,重新检查及装复变速器和更换齿轮油(加足量)后,变速器无倒档故障被排除。

  第五章 总结

  汽车在行驶中要适应各种路况,在换档过程中,变速器齿轮不可避免地要产生碰击;随着行驶里程的增加,变速器零件的损坏、变形和磨损随之增加,变速器会逐渐出现各种故障。因此,我们应正确地分析故障和排除故障,以提高变速器的使用寿命。

  总而言之,汽车变速器是整个汽车系统中最为重要的一个构成部分,是一种有着较高技术含量的设备。汽车变速器故障维修问题显现,多数综合性维修厂店及 4S 店只能对故障进行判断,然后送自动变速器专修厂维修。在根据自动变速器维修特点,提出了汽车变速器故障诊断的流程和通过做试验诊断自动变速器的故障的方法,对提高汽车维修的效率有极大的促进作用。

移动版:以案例分析汽车变速器的故障检测与诊断维修

本文标签: