摘要：文章介绍了某款变速器倒挡拨叉磨损失效故障，通过分析和试验找出存在问题的根本原因，并提出相应的改进方案。通过实验验证，简单有效的解决问题并应用于实际产品中，对变速器倒挡的后续适应性改进具有良好的参考价值和指导意义。在整车试验拆箱检查过程中，发现倒挡拨叉一面有明显磨损，这种磨损会对倒挡拨叉的疲劳寿命产生影响。在实际适应性设计中，一些细节性疏漏还是存在着潜在的失效风险，本文阐述的就是一个典型潜在失效模式分析和解决方案。
关键词：变速器倒挡拨叉；磨损故障；改进措施
前言：为了提高变速器倒挡进挡成功率，提高车辆的安全系数与变速器可靠性，对变速器倒挡拨叉进行相关试验并对其磨损故障实施改进措施。为了提高倒档拨叉寿命，优化其质量变现，通过实验找出对倒档拨叉产生磨损的两点主要原因，并对于这两点故障进行有针对性的优化；在试验过程中都采用了较高标准，并在最后的改进措施中提出了不同的方法类型提供改进选择。
1.主要磨损故障
1.1拨叉设计不合理引起磨损
换挡拨叉是汽车手动变速器在变速以及换挡过程中非常重要的一个零部件，构造设计也有较高技术含量。换挡拨叉作为一个极其重要的零部件，对汽车质量有着巨大影响，它的结构有一定复杂度，而特点是体积较小，但其精度要求非常高，其设计是否合理更是显得尤为重要，因而其在汽车换挡过程中扮演了重要角色。换挡拨叉在变速器运行过程中会长时间或间断性处于高速旋转摩擦状态，分析其结构可以得知，换挡拨叉最容易磨损的地方是其与齿轮套接触的频繁摩擦部位。这个时候拨叉是没有在转动的，故两者接触时会产生不正常的磨损，这种情况极有可能造成摩擦损坏，且这样的磨损非常严重，甚至直接让其断裂。这就需要对其拨叉的设计进行改进。拨叉设计的合理性会造成变速器倒档拨叉磨损程度不同，这种原因是在拨叉生产与制造过程中就决定了的，要进行调整会有一定困难。拨叉设计不合理导致的结构问题会使其与滑动齿轮发生较严重机械碰撞，与齿轮不断摩擦导致其更容易发生摩擦损损。甚至由于拨叉磨损过于严重而最终导致拨叉出现断裂、缺损等情况，其造成的后果非常严重，驾驶人在使用变速器过程中会因为拨叉的损坏故障而发生危险，比如无法顺利挂挡或者在汽车行进过程中自行跳挡，这对驾驶过程来说都非常危险。不仅仅是拨叉的设计结构应该得到合理改进，拨叉自身的质量问题也有很大影响，制作拨叉的材料也应该更加的可靠。如果仅仅造成变速器零部件磨损或许都还能够修理，导致在驾驶过程中发生非常严重的交通事故，那将会酿成不可挽回的后果。故改进拨叉设计结构来减少其与齿轮之间的摩擦，对于汽车的安全性能及乘车人的生命财产安全来说有着重大意义。
1.2拨叉撞击齿轮出现不正常磨损
拨叉在运行过程由于非结构性的原因而与齿轮出现摩擦碰撞的情况也是常常发生的，这种在运行中产生的机械性损害对其寿命影响巨大，如果对变速器造成伤害将会对换挡性能的正常使用带来很大麻烦。拨叉这种机械结构并不复杂但却对精度有一定要求，这种机械结构广泛应用于各种车床以及需要变速的机械设备当中，其与滑动齿轮间的磨损一直是人们研究的热点问题，解决了这个问题能够大大提高机械设备的寿命以及安全性。在变速器运行过程中齿轮是受到拨叉的推动，并有一个比较明显的接触点。拨叉是插入到齿轮的一个槽里面，当变速运行过程中，驾驶人通过推动换挡杆，变速杆这个时候会带动拨叉、拨叉轴联动，滑动齿轮就随之转动起来，这个过程就可以实现变速。在这个过程中，齿轮与拨叉不断旋转碰撞，造成不正常磨损。在其通过两个咬合的齿轮，不断在轴上波动而获得不同的速度，这个转换的过程中经常会发生较为严重的磨损。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过了解发现拨叉的工作原理以及运行状态，我们可以很明显的观察到，拨叉在变速器使用过程中与滑动齿轮会有一个较大面积的接触，在这个接触过程中其磨损往往是巨大的。就针对拨叉与滑动齿轮的非正常撞击这一点，本研究也在实验中提出了相对应的改进方案，特别是针对这样的机械撞击，为了尽量避免一切不正常磨损提出了预防以及改进的措施，争取减少其摩擦与损耗，延长拨叉以及滑动齿轮的寿命。
2.改进方案
2.1增加限位套
对于空档可以通过计算得出倒档与第一档之间的极限间隙，这等于自锁钢球位于倒档的空档槽中心时的时间，有规律地调整数据，建立尺寸链，最后求出其极限间隙。即尺寸链上，倒挡拨叉和一挡齿轮之间存在间隙。在空档时，倒档和第一档的初始位置不会相互干扰，并且倒档不会磨损。仅仅依靠自锁钢球不足以限制倒档拨叉轴的位置。在驾驶员可能从倒挡返回空挡的过程中，较长的时间可能会导致倒档拨叉与第一档磨损发生碰撞。通过对以上两种方案的研究，得出以下结论：当主减速器处于空挡时，倒挡和一档的初始位置不会干涉，倒挡也不会磨损。然而，在实际的驾驶员操作中，驾驶员在从中性到中性的返回过程中可能会遇到困难。倒挡拨叉轴通过自锁钢球的软限位，造成倒挡拨叉与齿轮碰撞磨损。可以采取的一种解决方案是在换档器和倒档拨叉轴上盖之间添加一个限位套筒。限位套的压力配合装置包括底座和底座上的下模组。所述上模柱和上模头，所述上模头可以抬起并连接到上模柱上，所述上模头为中空结构，内有空腔，所述上模头套在上模柱上，所述空腔内设有压块，所述压块连接到所述上模的下端面柱通过弹簧，下模设有设置在压块下方的顶柱。通过上述结构，限位套在实际使用中具有以下优点：防止齿轮和拨叉异常磨损的后果，提高换档效率，减少损耗，延长使用寿命。限位套的具体作用是，当用户误操作时，通过限制换档杆的位置，将倒档拨叉轴的行程从倒档限制到空档，也就是说，当倒档拨叉先前接触一档时，限位套限制了换档杆，以避免由于倒挡和一档的碰撞。
2.2改进一挡齿轮和倒挡滑套的结构
停车时，车辆速度为零，并且滑动套筒和车轮均已牢固连接，因此只能将其倒转。换档时，驾驶员移动变速杆，推动换档拨叉移动可在第二轴上滑动的滑动套筒，从而使滑动套筒的外花键与倒档的内部花键结合在一起，从而实现动力传递。传统的滑动套筒外花键和倒档齿轮的内花键的端面结构是小于45°的大倒角。倒角结构大，且加工简单，经济。大倒角结构的缺点是内花键和外花键的接合面在换档时容易卡住，使驾驶员感到沉重的换档，影响倒档的换档感觉并引起磨损，这就是设计结构的缺陷。通过改进一档和倒档滑动套的结构，其功能是：在倒档回到空档的过程中，当用户操作不当时，倒档滑动套在倒档之前已经与一档接触。拨叉与一档接触，以避免倒档拨叉与一档的碰撞和磨损。考虑到该方案实施的复杂性及其经济水平，以及其操作的难度，显然第一种改进方案具有较高的可行性，并且对前叉结构和设计的改进相对较小，在一定程度上可以有效避免改进过程中其他潜在的失败风险。尽管第二改进方案在改进效果上差别不大，但是它需要大大改变第一齿轮和倒档滑动套的结构，这等效于完全否定原始结构，并且需要重新设计和改进。比较复杂，特别是对于一档，可能会对它的强度产生一些影响，需要重新设计和考虑，并且变化相对较大，因此有必要进行选择。
结语：本研究通过进行简单实验与简单的推理演算，寻找出了对倒挡拨叉与齿轮造成非正常磨损的两点原因，针对两点原因提出了具有可行性的不同改进方案，且将两种方案进行对比，分析其优缺点，挑选出更加适合进行实施的方案。本研究对提高换挡时的一次进挡成功率来说有很大帮助，不仅避免了换档时对变速器的损害过大，还对车辆寿命及其变速器的保养有着重要意义。本研究所提出的方案能够很好的应用于实践中，将解决方案与实践无缝连接起来，其有着高实用性以及高质量，能够高效解决磨损问题。
参考文献
[1]刘惟信.汽车设计[M].北京:清华大学出版社,2001.
[2]长春第一汽车制造厂工艺装备设计室,量规设计手册,吉林人民出版社,2000.153-174
论文作者: 郭贤彦
论文发表刊物:《科学与技术》2019年19期
论文发表时间:2020/4/28
标签：磨损论文; 齿轮论文; 变速器论文; 结构论文; 过程中论文; 换挡论文; 花键论文; 《科学与技术》2019年19期论文;