汽车变速器异响、振动的诊断方法研究

王金彪

汽车作为一种我们日常使用的交通工具，其运行条件以及运行环境的特殊性都是众所周知的。处于行驶中的汽车，由于路况以及其他原因，其换挡操作十分的频繁，这就使得变速箱中的齿轮、轴承以及轴本身出现故障的几率大大增加。

在针对汽车故障原因的调查中，相关数据表示，在汽车的变速器故障中，由于齿轮失效而导致的问题占所有故障原因的3/5左右。变速器的齿轮失效的主要表现：点蚀剥落情况严重、齿面磨损过度以及由于过度弯曲引起的断齿等。当工作条件较为正常时，一般不会发生由于过度弯曲引发的断齿现象，但是这种现象一旦发生是较为容易判断的。汽车行业近几年来在中国的发展十分迅速，为了满足汽车技术发展的需要，对于变速器的故障诊断的研究是十分必要的。

1 由齿轮啮合不良引发的异响

由齿轮啮合不良引发的异响，是指变速器的成对的齿轮在工作中，进行动力传递时发出不正常的噪声。正常工作时的齿轮传动发出的声音应该是：清脆或尖锐的金属撞击声，或者挤压声。变速器的齿轮工作环境比较恶劣，承受的载荷很大，并且转速较高。

在正常工作情况下，由于齿面周期性的相互作用，齿面就会发生磨损，但是当齿轮的工作条件恶化时，例如油质变质或者缺油时，齿轮之间的磨损就会加剧，当情况严重时，齿轮就会被损坏，使得齿轮之间的配合出现问题，发出“嗡、嗡”的异响。这种情况下，可以通过挂档来确定是那个齿轮出现了较为严重的磨损。异响的声音越大，证明该齿轮烧蚀齿面或剥落面越大越多。

当异响为以下情况：变速器在空档和有档时均有异响，异响声音为“呜、呜”，踩合离合器后可以使得异响消失，当发动机处于油耗最小怠速状态时，不存在较为明显的异响情况，但是在加减油门时，异响严重，这种情况下，我们可对此情况产生原因基本判定为常啮合齿轮啮合不良。

2 磨损残余物分析诊断方法

磨损失效是汽车变速箱齿轮的最常见也是最主要的失效形式。当汽车变速箱齿轮出现这种情况时，这些磨损残余物会在润滑油中找到。为了快速获取机器失效的相关信息，要对磨损残余物进行分析诊断，由于这些残留物最终会在润滑油中找到，可以对其中残余物的含量进行测定。对润滑油中残余物的检测方法主要有以下三种：

1）直接检查

这种方法是通过对润滑油的电感变化的检测、油月莫间隙内电容的检测以及浑浊度变化的检测，进行零件失效相关信息获取。

2）间接检查

间接检查就是对残余物进行收集，通过对残余物的特点观察获取相关的信息。收集残余物可以使用磁性探头或特殊用途的过滤器。

3）油样分析

此种诊断方法对于机械磨损部位和过程的研究是具有重要意义的。这是由于，使用此种方法对故障进行诊断以及对机械设备的运行状态进行全程监测时，可以不用停止变速器的工作以及不用分解变速器。油样分析技术的类型一共包括两种：一是对油样本身的化学性能以及物理性能进行分析，二是对磨屑监测技术的使用。此技术是对油液中存在的不能溶解的物质进行分析的技术。

大量的实践经验表明，对磨损残余物的分析来诊断汽车变速器齿轮故障，是非常有效的，并且与其他故障诊断法相比而言，使用磨损残余物进行分析使得分析结果更加精准，此种方法的应用也是非常广泛的。

3 振动检测技术诊断法

除了磨损造成的损坏外，汽车变速器的损坏的另一重要原因就是由振动造成的损坏。相关的数据显示‘刘，在机械故障中，由于机械振动造成的故障占所有原因的67%左右。对机械振动信号的分析，是目前故障诊断中应用最多的一种信号分析。这是由于振动信号的获取是比较容易的，机械在运转过程中会产生振动，并且振动信号在一定程度上能够对机械设备的状态进行反映，部分振动异常的情况能够对机械故障进行判定。

振动检测技术诊断法，就是对设备振动的特征以及参数进行检测，来对设备的状态进行监测，进而分析故障。振动参数的种类非常多，对这些参数的测定具有在线性和无损性的测量优点，因此对机械设备进行故障诊断时此种方法的优点是非常突出的。当汽车变速箱齿轮出现表面失效的情况时，其振动的声音就会与正常工作的声音有所差距。此时振动检测技术就可以对行驶的汽车的振动信号进行测取，参照变速箱频率对传感器以及参量参数进行确定。为了使相关参数的种类以及数量被顺利检测，振动测量点的选择是至关重要的。为了使变速箱齿轮状态信号能够得到真实的反映，在选择测量点时：一是要尽量选择能够对变速箱齿轮振动状态进行全面反映的振动敏感点，二是选择在工作时容易出现损坏的点。根据以上测量点的选取要求为原则，保证了对振动信号测量在最大限度内的高效性和有效性。振动检测技术诊断法的优点是对机械动态的检测以及变化过程的捕捉的实时性、直观性以及准确性。并且这种方法简单易操作，其在实际中得到广泛的应用。

4 声发射技术诊断法

这种诊断方法在实践中主要是使用专门的仪器，利用对声发射信号的分析来实现对汽车变速器齿轮故障诊断。汽车的变速箱齿轮的工作条件十分恶劣，在工作时，齿轮是处于高速旋转的，热弯曲、不对称等现象是不可避免的，金属以内的晶格会有重新排列或滑移的现象。在这个过程中，会出现能量的变化，对变化的能量进行释放是以弹性波的形式，这种以弹性波的形式释放的能量就是我们所说的声发射信号。然后我们可以通过使用数据采集模块对这种信号进行采集、转换以及存储，通过实时的电脑分析以及相关算法的处理，使得对汽车变速箱齿轮的在线监测得以实现。

这种方法的使用使得采集信号的范围得以增加，使得汽车运行的安全性得以提高。这种方法具有无损动态检测特点，但又与其他无损检测方法不尽相同，主要是声发射信号是在外部条件作用下产生的，并且其对于微小的缺陷变化的检测十分灵敏。

5 光纤传感技术诊断法

此种方法的原理主要是利用光纤对一些特定的物理量的敏感性来进行故障诊断的。通过对某些物理量的测量，就可以对于故障相关的一些参数信号进行获取，从而进行对汽车变速器的故障诊断。

我们在日常生活中，可以了解到：光纖是一种光波的传播媒质。这种传播媒质在对光束进行传播时其特征参数易于受到的外界影响。正是利用光纤的这种特质，可以将其制作成传感器，来应用到我们的故障诊断中。

光纤传感器的灵敏度很高，电绝缘性良好，抗电磁干扰能力较强，由于这种种的优点，使其在汽车行业的故障检测中得了较为广泛的应用。随着科学技术的进步，光纤传感技术越来越智能化、集成化以及功能化，这种技术的成熟会使其应用范围更加广阔。

6 结语

变速器的异响就是变速器故障的警钟，我们应该提高对异响的重视，对其进行快速准确的处理，防止更严重的损失发生。随着计算机技术和传感器技术的广泛应用以及微电子技术的快速发展，带来了不断增多的各种信号分析手段，所有这些，都为汽车变速器齿轮故障诊断技术的持续快速发展创造了极为有利的条件。

参考文献：

[1]黄伟力机械设备故障诊断技术及其发展趋势田矿山机械，2011（1）：66-68.

[2]黄文虎设备故障诊断原理、技术及应用四科学出版社，1996.