手动变速器常见故障与排除0930030汪振(2).doc

黑龙江交通职业技术学院毕业论文09级汽车检测与维修专业学年论文

黑龙江交通职业技术学院

毕业设计（论文）

题目 手动变速器的常见故障与排除

专业班级 汽车检测与维修0930班
姓 名 汪振

2012年 4 月 11日

毕业设计（论文）中文摘要

变速器是传动系的一个重要组成部分。在汽车使用过程中，变速器会出现各种不同的故障，直接影响汽车的正常运行。本文通过具有代表性桑塔纳四挡与五挡的变速器为例，对期常见故障进行分析与判断，研究故障出现的原因，探索变故障的诊断和排除方法。通过案例分析，总结出一般性的手动变速器故障出现的规律及分析方法，并根据故障情况提出使用与保养中的注意事项。

关键词： 手动变速器 故障分析 排除

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黑龙江交通职业技术学院毕业论文09级汽车检测与维修专业学年论文

目录
一 引言 …………………………………………………………………………2
二 变速器概述 …………………………………………………………………2
三 变速器的功用及类型 ………………………………………………………3
（一） 变速器的功用 …………………………………………………………… 3
（二） 变速器的类型 …………………………………………………………… 3
四 桑塔纳2000轿车变速器结构与特性 …………………………………………4
（一）桑塔纳2000轿车变速器的结构……………………………………………5
（二） 桑塔纳2000轿车变速器的特性 ……………………………………… 6
五 桑塔纳2000轿车变速器常见故障与排除 …………………………… 7
(一)变速器常见故障与排除 ……………………………………………………8
（一）桑塔纳2000轿车手动变速器跳档故障 …………………………………10
（一）故障现象 ……………………………………………………………………10
（二）故障分析与排除 ……………………………………………………………10
七桑塔纳2000轿车手动变速器无倒挡且有时有异响 …………………………11
（一）故障现象 ……………………………………………………………………11
（二）故障排除 ………………………………………………………………11
八桑塔纳2000手动变速器车在起步及行车时偶尔发出“吱吱”响 …………11
（一）故障现象 ……………………………………………………………………12
（二）故障分析与排除 ……………………………………………………………12
六结论 …………………………………………………………………………………13
参考文献 ……………………………………………………………………………14

一 引言
随着国民经济的迅猛发展，汽车产量逐年增加，2008年汽车最终销量938.05万辆，销量增幅6.7%。我国汽车保有量越来越多，车型也越来越复杂。尤其是高科技的飞速发展，一些新技术、新材料在汽车上的广泛应用后，给汽车故障诊断与排除增加了一定难度。本篇论文重点讨论轿车手动变速器的故障分析及维修方法。手动变速器是汽车必备的一个重要总成。没有手动变速器汽车将无法起步，并且难以实现挡位变换、实现倒车、中断动力等。在汽车使用中，手动变速器难免出现这样、那样的故障，直接影响汽车的正常运行。现在汽车迅速进入家庭，汽车私有化程度提高，所以汽车故障将会影响到我们每一个人。分析研究手动变速器故障现象、原因、探索手动变速器故障的排除方法和手动变速器的维修工艺，具有重大而现实的意义。本文重点通过桑塔纳2000系列轿车故障的探讨，正确认识手动变速器的故障，更好的使用和维护手动变速器。
二 变速器概述
现代汽车上广泛采用的是汽油或柴油发动机作为动力源，其转矩和转速变化范围较小，而复杂的行驶条件，要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化。为解决这一矛盾，在传动系中设置了变速器，见图1-1手动变速器

1-倒档轴；2-变速器壳；3-第二轴；4-第一轴
图1-1 手动变速器

三 变速器的功用及类型
(一) 变速器的功用
变速器的功用如下：
a.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，同时使发动机在动力性和经济性比较有利的工况下工作；
b.实现倒车 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；
c.中断动力 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。
（二） 变速器的类型
2.1按传动比变化方式，变速器可分为有级式、无级式和综合式3种。
（1）有级式变速器应用最为广泛。它采用齿轮传动，具有若干个定值传动比。按所用轮系形式不同，有轴线固定式变速器（普通齿轮变速器）和轴线旋转式变速器（行星齿轮变速器）两种。
(2)无级式变速器的传动比在一定的范围内可按无限多级变化，常见的有电力式和液力式（动液式）两种。电力式无级变速器的变速传动部件为直流串激电动机。液力式的传动部件是液力变矩器。
(3)综合式变速器（液力自动变速器）是指由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的液力机械式变速器，其传动比可在最大值和最小值之间的几个间断范围内作无级变化，目前应用较多。
2.1.2.2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。

a)减速传动；b）加速传动
1-主动齿轮；2-从动齿轮；Ⅰ-输入轴；Ⅱ-输出轴；
图3-1　齿轮传动原理

（四） 桑塔纳2000轿车变速器结构与特性
（一）桑塔纳2000轿车变速器的结构
桑塔纳2000型轿车的变速器结构与通常后轮驱动的变速器有很大不同，它将变速器、主传动器和差速器均安装于一个三件组合的壳体之内，图9-1所示为其传动示意图。这种结构布置，它的显著优点是：
(1)发动机的动力通过减速直接传给前轮，功率损失小传动效率高。
(2)取消原有的传动轴机构，使轿车自身质量减轻，结构简化。
(3)后桥减速齿轮和差速齿轮移至前桥后，与整个变速器溶为一体，使外形尺寸十分紧凑。这些变化最终改善了桑塔纳2000型轿车的操纵性和稳定性，并提高了动力性和经济性。桑塔纳2000型轿车变速器为五档同步手动机械式变速器，其型号为013 300 043B。
图4-1为桑塔纳2000型轿车五档手动变速器的结构图。图4-2为其实物图。由图可知，它由以下三大部分组成。
①壳体总成：它是由变速器壳体、齿轮箱体和换档机构壳体组成三体合一的组合箱体。

图4-1 桑塔纳2000五档手动变速器结构图
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-输出轴四档齿轮 9-输出轴 10-输入轴

②输入、输出轴总成及拨叉机构：输入轴上装有空转的五个档的齿轮和同步器；输出轴上安装不可空转的五个档的齿轮以及主减速齿轮和差速器总成。
③换档机构：它由支撑杆、内换档杆、换档杆接合器、倒档保险挡块以及手动换档杆部件组成。
图4-3为桑塔纳2000系列轿车五档变速器传动原理图。当驾驶员挂上某一

图4-3 变速器传动原理图
档位时，动力由输入轴传入变速器，通过相啮合的齿轮副将动力由输出轴传至主减速器，在变速器中实现了变速、变扭的作用。变速器设置有超速档（传动比小于1），主要用于在良好路面或空车行驶时，提高汽车的燃料经济性。桑塔纳2000系列轿车五档手动变速器的性能参数见表4-1所示。
表4-1桑塔纳五档手动变速器性能参数
项目
2000型（五档手动）
型号
013 300 043B
尺寸（长×宽×高）（mm）
712×410×362
速比（齿轮比）
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
R

3.455(38:11)
1.944(35:18)
1.286(36:28)
0.969(31:32)
0.800(28:35)
3.176(38:12)
润滑油规格
SAE75W-90
MIL-L-2105
API/GL-5
润滑油容量/L
2.0
总成质量/kg
36

（二）桑塔纳2000轿车变速器的特性
桑塔纳2000型轿车五档变速器的结构归纳起来有以下一些特性：
(1)桑塔纳2000型轿车五档变速器结构是采用二轴布置的形式，取消常见的中间轴，并且与主传动锥齿轮和差速器连为一体的纵置前驱动变速器。它由输入轴输入发动机动力，通过各档齿轮进行变速，利用输出轴、主减速齿轮和差速齿轮机构以驱动前轮行驶。它具有结构紧凑、自质量小(仅为36kg)、噪声低、操作灵活等特点。
(2)变速器的前进档均装有同步器，换档轻便舒适，所有换档均采用防跳档措施。
(3)齿轮设计采用多齿数(最多齿达38齿)，小模数(最小达1.75mm)，小压力角(最小达15°)，高齿顶(齿顶高系数达1.3左右)，这样重迭系数增加，从而降低了噪声。
(4)渐开线花键采用小模数、大压力角，并且由于采用冷搓工艺，生产效率高，不需要加越程槽，轴的强度提高，轴向尺寸缩短，从而减轻了总成质量。
(5)结合齿都采用倒锥齿结构，可防止脱档。
(6)为了防止操作失误，在五档变速器中还装有倒档保险块，防止误入倒档。
(7)选档换档两个动作由同一根轴完成，选档复位采用一根扭力杆，这样结构简单，档位清晰。
（五）桑塔纳2000轿车变速器常见故障与排除
（一变速器常见故障与排除
汽车变速器随着行驶里程的增加，以及不正常的操作，使其零件的磨损、变形随之增加，这样会出现异常响声、挂档困难、跳档、发热、漏油等变速器常见故障。
5.1.1桑塔纳2000轿车变速器常见故障
5.1.1.1 变速器异响
变速器的异响是指变速器工作时发出的不正常声响，如金属的干摩擦声、不均匀的碰撞声等。桑塔纳2000型轿车变速器的异常响声，大致发生在下述两种情况：空档时发响；挂档后发响。
(1)空档时发响
① 现象：发动机怠速运转，变速器处于空档位置时有异响，踏下离合器踏板时响声消失。
② 原因：
1) 变速器与发动机安装时曲轴与变速器第一轴中心线不同心。
2) 第二轴前轴承磨损、污垢、起毛。
3) 常啮合齿轮磨损发出均匀的噪声，个别牙齿碎裂，则发出有规律的间隙撞击声。
4) 常啮合齿轮修理时未成对更换，啮合不良。
5) 第一轴轴承损坏。
6) 旧齿轮换用了新轴承，在此之前已造成齿面不均匀磨损，换用新轴承后，齿面啮合位置改变。
(2)挂档后发响
① 现象: 变速器挂入档位后发响，是由于相互啮合的齿轮在运转时有撞击和变速器空腔的共鸣作用而引起的; 当汽车以40km/h以上车速行驶时，发出一种不正常的响声，且车速愈高，响声愈大，而当滑行或低速时响声减小或消失。
② 原因:
1) 齿轮更换不当，轴或轴承更换后破坏了齿轮正常的啮合
2) 差速齿轮或半轴齿轮键槽磨损松旷。
3) 主、从动锥齿轮配合间隙过大。
4) 从动锥齿轮螺栓松动。
③ 判断:
变速器产生响声的过程，是由齿轮和轴的振动与其它声源开始，然后扩散到变速器壳壁产生共振而发响。轴承磨损松旷声，可以用下列方法判明部位：
1) 主动锥齿轮轴(变速器输出轴)后轴承响：在发动机起动后尚未挂档就可听到。
2) 主动锥齿轮轴(变速器输出轴)前轴承响：必在汽车运行中和变化车速时才响。
3)轴承磨损松旷后引起齿轮的发响：将随车速改变而显著改变。
4)也可将前驱动车轮架起，起动发动机并挂上空档，然后急剧改变车速，察听变速器响声来源，以判断故障所在部位。
5.1.1.2 变速器发热
(1) 现象：汽车行驶一段路程后，用手触摸变速器时，有非常烫手感觉。有可能的话用点温计测定，正常温度为82-93℃。
(2) 原因:
① 轴承装配过紧。
② 齿轮啮合间隙过小。
③ 缺少齿轮油或齿轮油粘度太小。
(3) 判断：应结合发热部位，逐项检查予以排除。
5.1.1.3 变速器跳动
(1) 现象：汽车在行驶中，变速杆自动跳回空档，滑动齿轮脱离啮合位置(一般多在中、高负荷突然变化或汽车剧烈振动时发生) 。
(2)原因:
①变速叉轴凹槽及定位球磨损松旷，以及定位弹簧过软或折断，致使定位装置失效。
②齿轮或齿套磨损过甚，沿齿长方向磨成锥形。
③变速轴、轴承严重磨损松旷或轴向间隙过大，使轴转动时发生跳动和窜动。
④定位销磨损松旷以及定位弹簧过软或折断，致使定位装置失效。
(3) 判断
①发现某档跳动时，仍将变速杆推入该档，然后拆下变速器盖察看齿轮啮合情况，如齿轮啮合良好，应检查换档机构。
②用手推动跳档的换档杆拨动端试验定位装置：如定位不良，需拆下换档杆拨动端检查定位球及弹簧，如弹簧过软、折断应进行更换。
③如齿轮未完全啮合，用手推动跳动的齿轮即齿轮正确啮合，应检查换档杆拨动端是否弯曲。如是弯曲应校正。
④如换档机构良好，而齿轮或齿套不能完全啮合时，应检查齿轮是否磨成锥形，轴承是否松旷，必要时拆下修理或更换。
5.1.1.4 变速器乱档
(1) 现象：汽车起步挂档或行驶中换挡，所挂档与需要档位不符，或虽然挂入所需档位但不能退回空档，或一次挂入两个档位。
(2) 原因:
①换档杆与换档杆拨动端松旷、损坏或换档杆拨动端内孔磨损过大。
②变速控制器弹簧压缩量达不到规定的要求。
③换档滑杆互锁销与小互锁销磨损过大，失去互锁作用。
(3)判断
①变速换档杆如能任意摆动，且能打圈，则为夹箍销钉折断或失落所致。
②挂档时，变速换档杆稍偏离一点位置，就会挂上不需要的档位，这是换档杆拨动端工作面磨损过大所致。
③如同时能挂上两个档位，这是互锁机构失效所致。
（六）桑塔纳2000轿车手动变速器跳档故障
（一）故障现象：
一辆桑塔纳2000轿车在行驶中，当变速器换入3挡时，常出现跳挡现象，道路不平或上坡时跳挡现象更加明显，有时只得靠手按住变速杆才能保证不跳挡。
（二）故障分析与排除：
因为跳挡故障出现在变速器的第三挡上，所以只需要对变速器三挡的有关部件进行检查。经检查，自锁装置、三挡换挡拨叉、拨叉轴、三挡齿轮均正常。为消除疑虑，更换了部分怀疑有问题的零件，但故障依然没有得到彻底排除。
最后，在仔细检查输出轴上的三挡齿轮时，发现该齿轮有轴向间隙(达0.15mm)，齿轮的齿牙有偏边磨损，略呈锥形。按照《大众汽车使用说明书》的要求，该齿轮是不应该有轴向间隙的。为便于齿轮的修配，该车厂家还专门供应用于该齿轮消除轴向间隙的调整垫片。用调整垫片消除齿轮的轴向间隙后，故障被排除。
（七）桑塔纳2000轿车手动变速器无倒挡且有时有异响
（一）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。
（二）故障排除：
试车表明：根本挂不上变速器的倒档，但其前进档换档正常。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。因此，决定对变速器作解体检查。
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。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。
（八）桑塔纳2000手动变速器车在起步及行车时偶尔发出“吱吱”响
（一）故障现象：
在起步及行车时，偶尔在发动机处发出“吱吱”的声响。
（二）故障分析与排除：
在故障的排除中，曾怀疑是因为空调系统工作时，制冷剂的流动产生的“吱吱”响，曾经遇到过类似的故障现象，确诊为空调系统异响，不属于机械摩擦异响。后来，我们在不开启空调系统的情况下，再进行路试，结果异响仍然存在，于是排除了空调系统发生故障的可能性。接下来，维修人员在发动机附近进行听诊。因为该异响只有在车辆起步时或行驶中加大油门时，才会偶尔发出“吱吱”异响，其他工况下异响不会出现，异响出现时只有几秒钟的时间，一会儿又不响了，随机性很大。由于异响时有时无，给诊断工作带来非常大的困难。常规路试只能听到异响在发动机附近发出，但不能正确判断发出异响的准确部位。现在只能将车辆在修理厂附近路段进行慢车起步及加速试验。维修人员跟随车辆边走边听诊，当异响出现时，确定响声来自变速器或相邻部位，但具体部位是变速器还是变速器前部的离合器，或者是发动机飞轮之前的部位尚不能确定，在异响基本方位大体确定后，维修人员决定拆解变速器进行确诊。拆下变速器后，首先对离合器部位的分离轴承、离合器从动片、飞轮接合面、拨叉、压盘接合端面、压盘膜片弹簧、发动机飞轮定位轴承孔内的衬套等进行检查，结果没有发现异常现象。接下来，再检查发动机曲轴轴向间隙，发现间隙正常。从维修经验来讲，应按照先简单后复杂、先外部后内部的原则检修，暂时不考虑发动机可能造成的异响，重点还是放在离合器及变速器部件上。经过分析，首先考虑的是离合器发出异响的可能性比较大。会不会是离合器压盘及离合器从动片在运行过程中发出的机械噪声呢？由于机械噪音的复杂性，我们必须考虑在内。可是，当维修人员更换了离合器压盘、分离轴承和离合器片，还将飞轮端面进行车削修整，装车后进行路试，结果令人失望，异响还是存在。维修人员最后决定先拆解变速器进行检查。 
　　解体后发现变速器齿轮油是足够的，内部没有因缺少齿轮油而造成机械干摩擦。对齿轮及同步器检查，没有异常磨损。对变速器外壳、主轴及主轴轴承检查时发现，主轴旷动间隙较大。一般来说，旷动间隙大也不至于会发出“吱吱”异响，问题到底在哪里呢？当维修人员把主轴插入轴承孔摆动主轴时，主轴摆动量确实很大。在分离轴承座的支承导管内壁，维修人员发现有月牙状摩擦痕迹，为什么会造成月牙状摩擦痕迹呢？在此原因分析如下：由于主轴及主轴轴承的磨损，当主轴在旋转时，车辆起步或加速过程中，发动机负荷增大，主轴受力同时产生反作用力，此时主轴及轴承磨损产生较大间隙，在反作用力的作用下，促使主轴偏离中心线向一侧倾斜，结果就导致主轴与分离轴承座支承导管内壁产生干摩擦，发出“吱吱”的异响。我们更换了主轴及相关的轴承，装配好变速器，再进行路试，“吱吱”异响消失了，故障彻底排除。

结论
本文介绍了轿车手动变速器的功能、作用、结构，并通过桑塔纳2000变速器为例，分析了轿车变速器的常见故障及原因解决办法，维修方法，以及如何正确使用、维护轿车变速器，尽量避免变速器的故障发生，延长使用寿命。
对于未来，自动变速器系统是汽车传动系统的发展趋势，虽然我国乘用车还以手动档居多，但就近年来的发展行情看，在轿车领域自动档车也占了一半的比例，而其他部分发达国家或地区自动档车早已是其主流产品。但无论怎样发展，变速器作为汽车部件中的一个重要地位是不会改变的。
未来，在变速器的发展中，变速器的自动操控会在了解了驾驶员操作意图并做出相应反应，确保了汽车能够根据转速作出需要的挡位，提高汽车的舒适性。因此，随着科学技术的发展，变速器的改进在汽车领域也会有很广泛的发展区间。

参考文献
（1）黄天泽，黄金陵.《汽车车身结构与设计》 山东：机械工业出版社，2002
（2）乐玉汉.《轿车车身设计》 广东：高等教育出版社，2003
（3）刘惟信.《汽车设计》 北京：清华大学出版社，2006
（4）余志生.《汽车理论》 北京：机械工业出版社，2007.5
（5）张春化.《桑塔纳2000轿车结构与维修》 沈阳：辽宁科学技术出版社，2007
（6）《轿车故障速查丛书》编委会.《桑塔纳2000轿车故障速查手册》 北京：中国标准