關鍵詞：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分別布置有檔位齒輪。齒輪及齒轂均需要在二軸進行軸向限位，軸向限位的方式一般有軸肩限位、卡環限位、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構布置圖，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相結合的限位方式。
根據市場統計信息，該五檔變速器自2015年1月至4月份，共計發生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，經排查變速箱出現故障，拆解后發現五檔齒燒蝕。進一步的市場信息分析與確認結果顯示：五檔齒燒蝕故障均發生于掛倒檔行車后，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，識別出產生故障的主要影響因素。通過對識別出的要因進行質量控制，避免了該類故障的再次發生，提高了用戶的滿意度。
2 原因分析與故障再現
五檔齒燒蝕的故障件如圖2所示。故障箱拆解發現，故障件均為齒輪后端面部位燒蝕，燒蝕部位均燒糊、拉毛，嚴重者燒死。從圖1中可以看出，倒檔齒輪在二軸上旋轉并通過二軸軸肩和R/五檔齒轂進行軸向限位，齒轂通過二軸軸肩和卡環進行軸向限位，五檔齒輪在二軸上旋轉并通過齒轂和軸肩進行軸向限位;設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行了原因分析。
經驗證，通過對五檔齒油槽進行改進，并對零件的毛刺翻邊進行去除以改善潤滑條件，嚴格控制零件的清潔度、粗糙度，選擇間隙滿足設計要求的零件裝配等措施后，對故障的車輛進行更換變速器均不能解決五檔燒蝕問題。五檔齒輪的軸向間隙的尺寸鏈構成如圖4，計算如下表：
五檔齒輪間隙計算結果為：0.2~0.38，經確認該軸向間隙符合設計要求。
為進一步對查找原因，我們對改進后同樣狀態的變速器進行實驗。實驗策劃如下：
變速箱掛倒檔，加載50%(150N.m)進行疲勞試驗，輸入轉速2200rpm,實時監控扭矩變化，當扭矩出現異常波動，立即停止試驗，拆箱確認變速箱狀態;如無異常，運行4h后認定試驗完成，且拆箱確認試驗結果。
在實際實驗過程中，變速器的輸入輸出扭矩無異常波動，運轉4個小時后，拆箱發現：主五齒前后端面均燒蝕，與市場發生的故障現象基本一致。在實驗前，變速器零部件的檢測結果均滿足設計要求，卻依然發生五檔齒燒蝕現象，說明齒輪的軸向間隙在實際受載過程中發生了變化，需要對五檔齒軸向間隙變化的原因進行進一步確認。
3 要因分析與確認
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。在對實驗變速器拆解的過程中，發現同步器齒轂軸向限位卡環的端面有一道環形亮線，如圖5所示，說明在實際受載工作狀態下卡環與齒轂及卡環槽邊緣有接觸，即卡環與齒轂右端面接觸不好。通過對受力狀況和零件的接觸關系進行進一步分析，可知：掛倒檔時，倒檔
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，使得卡環裝配后不會落在孔口倒角的錐面上)，按此狀態裝配變速器總成進行同樣的實驗驗證。通過多臺總成的驗證，沒有發生主五齒燒蝕現象。
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與齒轂接觸位置不正確，導致五檔齒的軸向間隙不能滿足設計要求，使得在倒檔受載狀態下，齒轂與五檔齒端面壓緊并相互摩擦，產生端面燒蝕。
4 結論
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量控制的關鍵點包括：齒轂孔口倒角大小、卡環軸向間隙的選擇。同時我們也得出解決市場質量問題時的一般思路：弄清故障模式，進行原因分析，結合實驗進行故障再現，不放過零部件的細節，分析要因再驗證確認。