变速箱故障模糊诊断

变速箱故障模糊诊断（通用10篇）

变速箱故障模糊诊断 篇1

车辆等设备的状态监测和故障诊断中，重点是检测出设备的早期轻微故障，为严重故障出现之前提供预警，为设备的安全运行提供保障[1]。早期故障诊断的难点是设备故障轻微，故障信号特征不明显，与正常状态的信号差别不大，因而传统的时域波形、频谱分析方法难以进行有效的诊断;但是随着故障的产生，其状态一定会偏离正常的状态，只是其偏离程度小，检测难度大。常规模糊核聚类无法有效地分离故障数据，并且存在部分参数人为经验设定的不足。而基于半监督式的模糊核聚类方法的特点是通过核函数将原始数据映射到特征空间中，利用正常状态的样本指导大量未知类别的样本进行学习，其过程是在已知样本的指引下，使得大量未知类别样本数据获得良好的分类效果，实现半监督学习;同时能够实现核函数参数选择的非经验设定，分离出故障数据。

1 基于核聚类的离群检测

早期故障检测属于离群检测的范畴[2,3,4]，基本思想是在正常数据样本中检测明显偏离正常数据分布的异常点，并认为异常点的产生来源于另一分布。而基于距离的K-means聚类算法是一种常用的离群检测方法[5]，即相似的数据应该属于同一类别，而非相似的数据应该分离。

在离群检测中，其采用的数据标准化参数与常规以均值、方差作为标准化的参数不同，而是以均值、平均绝对偏差作为标准化处理的参数[6]。其标准化处理公式如下：

式中：zi是标准化后的数据;mx是原始数据xi(i=1,2，…，n)的均值;Sx是xi的平均绝对偏差。

平均绝对偏差Sx比标准差σx对于离群点具有更好的鲁棒性。由于在计算平均绝对偏差时其值没有被平方，离群点的影响在一定程度上被减小，在早期故障检测中正常样本占多数的情况下，该方法处理后的数据结果更符合原始数据的结构，比较适用于异常点的检测。

2 基于半监督式模糊核聚类方法的离群检测

机电设备状态监测中，正常运行状态的数据较容易获得，而且其数据量大，符合独立同分布的假设，可以认为数据样本服从正态分布。

令X=(xi,i=1,2，…，n),X∈Rp为原始设备运行状态样本数据集，其中前nl个样本为已知正常的数据，而后nu个样本的类别是未知的，由后来测试所得的样本组成。通过一个非线性映射Φ：χ→F(x∈Rp→Φ(x)∈Rq,q>p)将原始设备运行状态的输入空间χ变换至高维特征空间F，然后在特征空间F中进行聚类分析。

首先用已知为正常的样本指导未知样本进行聚类;在特征空间中求一个最小封闭的超球体，将已知为正常的样本包含其中：即对于已知正常样本集S=(x1,x2，…，xl)，通过求解最优化问题[7]:

约束条件为：minv,rr2

式(3)中：Φ(xi)为xi在特征空间中的映射;v为超球体的球心;r为半径。

求得包含S的超球体(v,r)的中心v是使到最远的数据点的距离r最小化，即为包含样本集的最小超球体。通过判断未知类别的样本是否落入这个超球体内，判断其是否为正常样本，实现在部分正常样本的指导下，通过主动学习，求出未知样本中所包含的正常样本，再将新识别的正常样本加入到已知正常样本集中，交替迭代算法如下：

(1)根据已知为正常的样本集求出其对应的最小超球体S的中心v和半径r;

(2)通过判断剩余的未知样本是否落在超球体S中，判断其是否属于正常。

最后得到的超球体将会包含未知类别样本中绝大部分的正常样本，而在超球体外的点为可能存在的异常点。

此外，为了防止已知类别样本中存在一些偏离较大的正常样本，使得获得的半径比实际需要的大，需要在迭代的过程之前对已知类别样本进行预先优化处理。在特征空间中，按欧氏距离计算出各个已知样本与其数据中心的距离，根据概率统计原理，正态分布95%的样本方差的根在两个标准差之内，将样本方差的根大于两个标准差的样本剔除。

未纳入超球体的样本为潜在离群点，通过半监督式模糊核聚类的方法，从中提取边界正常样本，将可能的异常点聚类在一起。半监督式模糊核聚类的算法如下[8,9,10]:

设c为预定的聚类数目，vi(i=1,2，…，c)为第i个聚类的中心;uik(i=1,2，…，c,k=1,2，…，n)是第k个样本对第i类的隶属度函数，满足以下约束：

在特征空间中，聚类中心可由样本集线性组合表示，称为对偶形式表示。记F中的聚类中心vi的对偶表示为：

则特征空间中的模糊核聚类算法的目标函数为：

其中βi=(βi1，βi2，…，βin)T,i=1,2，…，c,m>1为常数，式中：

根据核函数的性质，可由上述内积定义一个核函数K(x,y)，满足K(x,y)=Φ(x)TΦ(y)。只要核函数K(x,y)满足Mercer条件，则可实现从低维输入空间到高维特征空间的隐映射。使用核方法的优点是通过核函数的内积运算将原始数据空间映射到特征空间中，实现原始特征向量的非线形变换，使得数据结构具有更好的可分离性。将K(x,y)代入式(6)及式(7)式得：

其约束条件为：

其中：Kij=K(xi,xj),i,j=1,2，…，n;Kk=(Kk1,Kk2，…，Kkn),k=1,2，…，n;K=(K1,K2，…，Kn),k=1,2，…，n。

式(8)在式(9)的约束下经优化可得：

未知类别样本中大部分的正常样本可通过求最小超球体的方法求出，为减少误判率，要在未纳入超球体的样本中提取出边界的正常样本。因而在模糊核聚类过程中，不改变正常聚类的中心，而是将未纳入超球体的样本作为潜在的故障样本，并通过它们求出故障聚类的初始中心，如下为基于半监督式模糊核聚类算法的交替迭代算法：

(1)根据已求得的正常样本和潜在故障样本确定聚类数目c和初始聚类中心;

(2)初始化各个系数向量，计算未知样本集的核矩阵K及其逆矩阵K-1;

(3)重复下面的运算，直到各个样本的隶属度值稳定：

1)用当前的聚类中心根据式(10)更新未纳入超球体的样本数据的隶属度;

2)用当前的隶属度根据式(11)、式(5)更新故障的聚类中心。

3 实验分析

对某型号的变速箱进行了正常状态运行和齿轮轻微剥落的人工故障实验，输入转速为1200r/min，输出扭矩为6.2N·m，输出功率为1.01kW。

分别对正常信号和齿轮轻微剥落故障的信号进行时域和频域的分析。设置采样频率为1000Hz，低通滤波上限为1250Hz，得到时域波形如图1所示;设置分析频率为663Hz，低通滤波上限为833Hz，取20段数据(1024点/段)加汉宁窗，作全景谱如图2所示。

由图1可见，正常信号与齿轮轻微剥落的信号的时域波形差异很小，难以区分。由图2可见，两个工况都以输出轴转频为最高谱线，并且最高谱线的幅值比较接近;两者都出现高阶次的信号也比较类似，但是其幅值都很小，故障特征不明显。

以574Hz为频率中心，细化10倍，得到细化谱如图3所示。

由图3可见，正常信号在五档齿轮啮合频率处也存在小幅值的调制边频带，只是幅值较小，在全景谱中体现不出来，并且由于安装的问题，调制频率出现二分之一转频;而轻微剥落的啮合频率同样存在调制边频带，其中正常信号的1号谱线与齿轮轻微剥落的2、3号谱线大小相当，且绝对值小，不足以判断是否存在故障。

设置带通滤波上下限频率分别为474Hz和674Hz，频谱细化倍数设为20倍，加汉宁窗取20段数据做平均，应用带通希尔伯特算法生成解调谱如图4所示。

正常工况由于安装存在轻微不对中，出现二分之一转频。除此之外，正常和轻微故障都把转频的一阶和二阶谱线，甚至三阶谱线都解调出来，两者的解调频谱没有明显的差异，幅值的绝对值较小。

综上分析，在时域和频域上，齿轮轻微剥落故障信号特征微弱，传统的频谱分析方法无法进行有效判别。

对所采集的210个正常样本集和20个故障样本集进行预处理，将每个样本的均值、方差、偏斜度、峰值和调制频带的对应各幅值和作为原始输入特征向量的元素。随机选取26个正常样本，计算其标准差，剔除1个不合要求的样本，得到25正常样本作为已知类别的样本集;剩下的184个正常样本和20个故障样本作为一个未知类别样本集。选用K(x,y)=exp!-x-y2/σ2"高斯核函数，首先用已知类别样本计算包含绝大部分正常样本的超球体，过滤出潜在故障样本，然后用基于半监督式的模糊核聚类方法对其进行聚类分析，参数m=2，聚类中心设为2，根据未纳入超球体样本的模糊隶属度确定其所属类别。研究发现聚类结果受核函数参数σ的大小影响，图5是σ从0.3变化到18时基于半监督模糊核聚类方法分析结果。

对于服从正态分布的数据来说，高斯核函数参数σ的大小相当于聚类的半径，所以，当σ较小时，较多的正常样本被排除在超球体外，而当σ较大时，相应也会有较多的故障样本被包含在超球体内。

由图5可见，检测出的潜在故障和经模糊核聚类分析后得故障聚类中的样本个数随着σ的增大而减少。当σ从1.8变化到16.5时，模糊核聚类方法能够从正常样本中分离出故障样本，实现数据的提纯，故障检测的正确率达100%;而当σ大于16.5时，故障聚类中个检测出的故障样本的个数随着σ的增大而递减，直到检测不到故障样本，而相应地将故障样本错分为正常的个数则在递增。由此可见，高斯核函数参数σ的选取决定基于半监督的模糊核聚类方法的有效性。但是将正常样本和故障样本错分所引起代价是不同的，特别是对于早期故障检测这种情况，将正常状态错判为故障，会提高了误判率，造成无必要的停机和检修，代价很大;而将故障错判为正常，则为日常的运行埋下隐忧。

而σ从1.8变化到16.5检出的故障样本个数变化比较稳定，此时可认为在高维空间中正常与故障的样本分离较好，检出的故障样本个数不会随着σ的增大而急剧减少。从而选取该段σ的值为半监督模糊核聚类方法的参数选择的可选区间，同时克服了常规方法σ需要人工经验知识确定的缺陷。由于在特征空间中齿轮轻微剥落信号与正常信号有一定的区分，故其正确率可达到100%。

设定同样的参数，σ从2变化到16，在没有已知类别样本指导下，模糊核聚类方法的聚类结果如表1所示，相应的基于半监督式的模糊核聚类方法的聚类结果如表2所示。由于故障比较微弱，故障与正常的样本差异小，模糊核聚类难以将故障样本有效地聚类出来，只是将样本集强硬分割成大体相等的两个聚类;而半监督式的模糊核聚类方法由于有已知正常的样本作为指引，正确率较高，可实现有效的早期故障诊断。

4 结论

本文研究半监督式模糊核聚类方法在变速箱早期故障检测中的应用问题。半监督式模糊核聚类算法可运用已知正常的样本计算初始聚类中心和超球体半径，从而可识别未知类别样本集中的大部分正常样本，达到对故障样本的粗过滤作用，进而用潜在的故障样本求初始故障聚类中心，克服了模糊核聚类算法受初始聚类中心选择的随机性而导致聚类性能不稳定的缺点;再者，由于已求得的正常聚类的中心不随迭代过程改变，改变的只是故障聚类中心和潜在故障样本对各聚类中心的隶属度，使得故障样本进一步的聚集。分析了核函数参数对聚类效果的影响以及如何选取其取值范围。基于半监督式模糊核聚类算法继承了模糊核聚类算法优点而克服了其固有的缺点，因而在性能上有很大的提高。实验结果表明，基于半监督式的模糊核聚类方法适用于早期故障检测，性能良好。

参考文献

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变速箱故障模糊诊断 篇2

故障原因：液压油路存在泄漏(换挡油路)。

解决方案：更换液压控制单元(阀体)。

f.关于本田5挡自动变速器油压调节电磁阀故障码的解释

针对装有5挡自动变速器的本田系列车型，用户经常会抱怨说车速达不到最高车速，同时会出现换挡冲击的故障现象。初期只是偶发性的出现，很难捕捉到真实的故障现象，因为一旦关闭点火开关再次打开后车辆又恢复正常，以至于到后来故障发生的频率越来越高，大家才真正发现真实的故障现象。

故障出现时停车加速行驶，变速器表现为换挡延迟伴随冲击，如果不释放一下加速踏板，变速器始终不换挡。释放一下加速踏板后，只能换一下挡(从故障诊断仪上看只有2—3挡，也就是起步就是以2挡行驶的)，然后再怎么加速还是释放加速踏板，变速器都不再换挡了，这时电控系统记录关于油压电磁阀故障码4501和4506。

故障码涉及车型包括雅阁2.0、2.4等系列，涉及的变速器型号包括BCLA、BAYA系列。当大家遇到此类故障时不一定会根据故障代码的含义进行故障查找。因此，首先就是对变速器外边的3个油压调节电磁阀(系统主油压调节电磁阀、换挡品质油压调节电磁阀及变矩器锁止离合器压力调节电磁阀)本身及线路进行测量。再没有发现问题的情况下，所幸更换了这些电磁阀，结果故障现象还是偶尔性出现。于是又重新布置了线束，后来甚至更换控制单元；但结果还是一样。在没有办法的情况下，大家又怀疑到了液压控制部分，这样又更换了液压控制单元总成(带5个换挡电磁阀)有时甚至更换无故障的变速器总成也没用。

其实这种故障主要来源于信号干扰或发动机动力问题。大家都知道，本田车系特有的问题就是某些信只容易被干扰。有些车型是火花塞自身问题，有的则是更换火花塞后导致的，还有的是洗车后经常出现。既然容易出现信号干扰的问题，那么在更换火花塞时一定要注意更换原厂NGK抗干扰型火花塞，当然其他有质量保证的火花塞也是可以的。解决方案是更换火花塞或发动机其他问题部件。

这里也告诫广大同行，遇到此类故障时应先检查发动机及点火方面的问题，以避免走弯路。虽说控制单元设置了某调节电磁阀的故障的，其实问题不一定在于电磁阀本身或其控制周围，由于电磁阀是线性的，其信号很容易受到干扰，因此，要注重外围的检查。

g.马自达系列4前速自动变速器控制系统故障码P0730

故障码P0730的含义是某个挡位传动比错误，那么我们应该如何正确理解变速器的传动比呢?自动变速器控制单元所获得的传动比其实是以传动比公式计算得出的。

传动比=输入轴转速／输出轴转速

在自动变速器的控制系统中，自动变速器控制单元通过变速器的输入轴转速传感器及变速器的输出轴转速传感器信号计算每个挡位的传动比，然后再与控制单元CPU内部早已编好的传动比程序进行比较(图347)。如果控制单元获得的真实传动比信号与其内部编好的传动比信号存在过大差异或超出其界限范围时，控制单元便会记录相关传动比错误的故障码。真正的输入轴及输出轴速度信号又是通过变速器内部行星齿轮机构中三元件(太阳轮、齿圈及行星架)的不同逻辑组合传递的结果。而三元件工作状态的好与坏又取决于换挡执行元件(离合器或制动器)的约束，换挡执行元件的功能性能则又取决于液压控制。因此，总体来讲，故障码P0730的设置条件涉及液压系统故障、机械系统故障、控制系统故障(传感器、线路及控制单元)、真实齿轮传动比错误(错误的行星排)及其他问题(网络信息传递或信息干扰等)。

在了解了自动变速器的传动比后，接下来我们再看目前市场上所有使用变速器型号为FN4A—EL的马自达系列车型，用户会经常抱怨自动变速器无法达到最高挡，同时车速也无法达到最高车速，严重时车辆还会出现不能行驶的情况。

涉及车型：马自达6(M6)、福美来及普力马等。

涉及器型：FN4A—EL系列4前速电子控制自动变速器。

故障现象：当维修人员进行道路试验时，发现自动变速器进入应急保护模式，变速器挡位被锁定在3挡。维修人员利用故障诊断仪清除故障码后，试车发现2—3挡严重打滑，自动变速器故障警告灯点亮，变速器又立即被锁定在3挡。再次查看自动变速器控制单元故障存储器，依然显示了故障码P0730。

检查分析：变速器的实际故障现象是打滑，自动变速器控制系统却记录了“P0730——传动比错误”的故障码。根据对故障码含义的分析，其实也是符合故障逻辑关系的(图348)。因为变速器打滑在先，自动变速器控制系统记录故障码在后。这样我们可以先进行故障码设定的分析，但一定要找出变速器打滑的真正原因才能彻底解决这个问题。

自动变速器控制单元设置故障码P0730的可能在于以下几个原因。

Ⅰ.机械系统执行元件中的离合器或制动器自身在打滑(摩擦元件的摩擦系数降低导致或其密封性能降低所致)。

Ⅱ.液压系统故障，特别是3挡油路存在严重泄漏情况导致换挡执行元件打滑。

Ⅲ.输入及输出转速传感器在传递信号存在误差，导致自动变速器控制单元计算传动比时出现错误。

Ⅳ.输入、输出转速传感器线路存在故障，导致自动变速器控制单元计算传动比时出现错误。

Ⅴ.自动变速器控制单元自身计算传动比时出现错误。

由于故障现象比较明显，同时在常规检查中已经发现自动变速器油严重变质，且自动变速器油中还存留一些磨损颗粒，说明变速器内部机械元件已经受损。因此，只能按照自动变速器大修的来进行作业来解决。

(待续)

变速箱故障模糊诊断 篇3

关键词：拖拉机,变速箱,故障诊断

变速箱是传动系的一个重要组成部分, 在使用中, 担负着改变拖拉机行驶速度和扭矩的任务。在长期使用过程中, 因换挡频繁, 使变速箱中的齿轮、齿轮轴、轴承等零件会发生磨损, 而导致变速箱出现故障, 直接影响到车辆的正常运行。我们要学会对变速箱常见故障进行分析与判断, 进而掌握对其故障的诊断和排除方法。

1 变速箱换挡困难或挂不上档

操纵变速杆挂档时, 感到挂档很费力, 不能顺利进入档位;或挂档时出现打齿声, 严重时挂不上档。

1.1 故障原因

1) 离合器分离不彻底;

2) 齿轮齿端倒角面碰毛或磨损;

3) 拨叉轴球形凹槽磨损出现台阶, 使定位钢球卡住;或是拨叉轴在变速箱盖孔内卡滞;

4) 拨叉松动、变形或折断;

5) 变速杆在限位框的位置不能与拨叉所要求的位置相适应。即变速杆行程不到位;

6) 变速杆紧固螺母松动, 使变速拉杆不到位。

1.2 故障判断与排除方法

1) 调整离合器的分离间隙或离合器踏板的自由行程。

2) 检查齿轮齿端倒角面是否碰毛或磨损。当齿轮齿端倒角面碰毛时, 操纵变速杆滑动齿轮能位移, 但一对齿轮即将啮合时就产生打齿声, 使两齿轮难以啮合。排除方法是:用油石修磨或更换新齿轮。

3) 检查变速箱拨叉轴或变速杆是否过度磨损或弯曲变形, 拨叉轴球形凹槽是否磨损出现台阶, 拨叉轴在变速箱盖孔内是否卡滞。当拨叉轴弯曲变形、过度磨损或卡滞时, 变速杆到位后使拨叉轴不能带动拨叉移动或移动困难, 从而使滑动齿轮不能移动。排除方法是:校正或更换拨叉轴。

4) 检查拨叉是否松动、变形或折断。当拨叉的锁定螺钉松脱或拨叉折断时, 扳动变速杆拨叉轴能轴向移动, 但不能带动拨叉移动, 致使滑动齿轮不能移动。排除的方法是:将拨叉锁止螺钉紧固锁止。

2 变速箱异响

变速箱异响是指车辆行驶时, 产生不正常声响。

2.1 故障原因

变速箱内的响声有良性和恶性两种。良性响声多属于变速箱内缺油或润滑油过稀, 轴承磨损后松旷, 齿轮磨损后啮合间隙过大而产生的噪音。齿轮的噪音随着车辆行驶速度和负荷变化而变化。而恶性响声多属于齿轮上轮齿损坏或齿隙被脏物垫住, 发出间断而有规律的冲击声。异响的具体原因如下:

1) 变速箱工作时, 其轴承经常处在高速、重负荷, 并承受较大的交变负荷。因而轴承的滚球或圆柱滚子与滚道会产生磨损、斑点、疲劳剥落、烧蚀等现象, 使轴承的轴向和径向间隙增大, 发生撞击而产生响声。

2) 变速箱齿轮在工作时, 轮齿从齿顶到齿根存在着滑动摩擦, 所以磨损是不可避免的。由于齿轮的磨损, 导致啮合间隙变大, 因此, 拖拉机在行驶中, 轮齿会产生撞击声响。

3) 由于轴承磨损后松旷, 轴的变形或壳体变形引起两啮合齿轮中心距离变化及轴线之间不平行;轴上滑动键槽与滑动齿轮内端花键槽磨损;操纵机构中紧固螺栓松动及变速叉的磨损变形, 引起齿轮位移;另外, 驾驶人操作不当, 如起步过猛, 换档时手与脚配合不当, 均会在传动中引起较大的冲击负荷, 导致轮齿断裂或破碎后产生异响。

2.2 故障判断与排除方法

变速箱与离合器位置很近, 发出异响时要学会将变速箱异响与离合器异响相区别。当起动发动机变速杆在空档位置时, 如出现声响, 可将离合器踏板踏下再听, 如声响消失, 则说明声响产生于变速箱。

如果发生的异响属恶性异响故障, 要立即停车检查, 查明原因予以排除。

3 变速箱乱档

变速箱乱挡是指变速杆挂不上所需要的挡位, 或挂挡后不是进入需要的挡位, 而是进入其它挡位, 致使车辆无法操纵, 甚至发生事故。

3.1 故障原因

1) 变速杆球头定位螺钉 (销) 磨短松旷、损坏或脱出, 变速杆球头磨损过大;

2) 变速杆下端弧形工作面或变速叉轴导块 (变速叉) 凹槽磨损过大;

3) 互锁装置失效。

3.2 故障判断与排除方法

1) 变速杆如能任意成圈转动, 为定位螺钉 (销) 折断或失落所致。如变速杆摆动很大, 说明定位螺钉磨损。

2) 挂档时, 变速杆稍偏离一点位置, 即会挂上不需要的档位;或者挂上档后, 无法再退回空档, 这主要是变速杆下端弧形工作面及导块凹槽、变速叉凹槽磨损过甚, 或者为变速杆下端弧形工作面已经脱出导块凹槽之外之故。

3) 若同时挂上两个档位, 说明互锁装置失效。

4 变速箱跳档

变速箱跳档是指车辆行驶中变速杆从挂档位置自动跳回到空档位置, 也就是原来啮合的齿轮自动脱开, 使动力不能传递。

4.1 故障原因

1) 变速杆没有调整好;

2) 齿轮或接合套齿沿齿长方向磨成锥形;

3) 拨叉轴凹槽或自锁锁止销磨损、自锁弹簧弹力不够, 使锁紧作用减弱。拨叉轴凹槽位置不正确及拨叉磨损、弯曲, 使齿轮啮合不完全;

4) 同步器磨损或损坏;

5) 轴、轴承或齿轮严重磨损, 使轴或齿轮工作时前后窜动或晃动;

6) 变速箱壳松动。

4.2 故障判断与排除方法

1) 发现某档跳档时, 仍将操纵杆挂入该档, 将发动机熄火。先检查操纵机构调整是否正确, 然后再拆开变速箱后壳体检查齿轮啮合情况和同步器啮合情况。如果啮合情况不好, 应检查轴承是否磨损松旷, 拨叉是否变形, 拨叉与接合套、齿轮上的拨叉槽间隙是否过大, 否则应更换或校正拨叉。如果啮合情况良好, 应检查操纵机构锁止情况。如锁止不良, 须拆下拨叉轴检查自锁锁止销、弹簧, 弹簧过弱、折断或拨叉轴凹槽磨损应予以更换或修复。

2) 用手推动跳挡的变速叉检查定位装置, 如定位不良, 要拆下变速叉轴检查定位球及弹簧, 如弹簧过软或折断应更换, 如变速叉轴凹槽磨损过度应修理或更换。

变速箱故障模糊诊断 篇4

基于模糊聚类分析的柴油机故障诊断研究

故障诊断的`基本方向是建立在基于先验知识和统计知识的基础上,通过模糊聚类分析找到故障征兆的聚类中心,然后通过模糊模式识别、判别新的故障征兆,达到对柴油机的故障诊断目的.文章对模糊聚类分析进行了重点研究.

作 者：冯二浩 潘宏侠 FENG Er-hao PAN Hong-xia 作者单位：中北大学机,械工程与自动化学院,山西,太原,030051刊 名：机械管理开发英文刊名：MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT年，卷(期)：25(1)分类号：U464关键词：故障诊断 模糊聚类 FCM算法

变速箱故障模糊诊断 篇5

[关键词]自动变速器；维修方法

现在市场上的变速器主要分为手动（MT）与自动两大类，自动变速器又可细分为传统的液力自动变速器(AT)、电控机械式自动变速器(AMT)、金属带式无级变速器(CVT)、双离合器变速器(DCT)等。自动变速器具有操作容易、驾驶舒适、能减少驾驶者疲劳的优点，已成为现代轿车配置的一种发展方向。装有自动变速器的汽车能根据路面状况自动变速变矩，驾驶者可以全神贯地注视路面交通而不会被换挡搞得手忙脚乱。据美国汽车咨询公司CSM最新数据分析，2007年，中国乘用车市场（包括轿车、SUV、MPV），自动变速器的市场份额将为36%，到2013年，这个数字将上升到45％左右（中国汽车报，2007-08-07）。因此，对于汽车维修人员而言，掌握自动变速器的维修方法非常重要。

自动变速器是一个由机械、液压和电子控制系统组成的封闭装置。一旦出现故障，检修的难度较大，在没有确定故障部位时，不能随便进行解体检修。要快速、准确地进行故障分析及排除，首先，技术人员必须彻底了解该车变速器的结构和运行状态；其次，必须认真倾听、收集用户的情况介绍；最后，必须透彻了解各种故障的症状。以下分两种自动变速器的常见故障进行原因分析、诊断与排除

一、自动变速器内部打滑的故障原因分析及诊断与排除

（一）故障现象

打滑是自动变速器最常见的故障之一，打滑的结果将导致自动变速器内部离合器片或制动带烧毁，严重的会烧坏钢片或离合器鼓。如果自动变速器存在以下现象，说明内部存在打滑的故障：起步时踩下加速踏板，发动机转速很快升高，但车辆行驶缓慢；车辆行驶过程中，发动机转速很高，但车速缓慢；车辆在上坡或急加速时，发动机转速很快升高，但车辆行驶缓慢；当车辆行驶过程中换入某个挡位时，发动机转速突然升高，但车速提高缓慢；

（二）自动变速器打滑的原因分析

造成自动变速器打滑的根本原因在于当前工作元件（离合器、制动器或单向离合器）有过量滑动，有过量的滑动就会迅速产生大量的摩擦热，使执行元件很快烧损。所以，在自动变速器出现打滑故障时，要立即停车，不能再继续行驶，以免故障扩大。自动变速器内部打滑的故障原因可以从执行元件本身和控制油压两个大的方面分析：

1.执行元件故障造成打滑

离合器、制动器或单向离合器本身严重磨损，产生打滑。如果是新大修自动变速器，要考虑离合器片组间隙是否正确或制动带间隙调整是否正确。

执行元件的活塞密封圈损坏、油路密封圈损坏、蓄压器泄露、节流装置堵塞等都会造成对应工作元件的打滑和烧损，在相应档位出现打滑，这种打滑还往往伴有冲击，即先打滑后冲击。

如果在维修中，只是更换因打滑而烧坏的离合器片或钢片，而没有找到真正的打滑原因，则会出现反复打滑、烧片。因此，对于打滑、烧片的自动变速器应仔细检查，找出造成打滑的真正原因。

2.控制油压过低造成打滑

如主油压过低可造成多个执行元件的打滑、烧损。而单个执行元件的工作油压过低则在相应档位出现打滑。

（三）自动变速器打滑的诊断步骤与排除故障

1. ATF的检查

（1）检查油面。如果自动变速器油有泄露，造成油面过低，可通过补加后调整油面至正常，然后连接油压表试车，若不再出现打滑且油压正常，可不必拆修自动变速器，否则，要解体自动变速器。

（2）检查ATF品质。如果TAF油液已变色且有烧焦味，说明自动变速器内部有离合器或制动器摩擦片烧坏，要慎重试车，避免做失速试验，以免进一步损坏。可先放出自动变速器油，拆下自动变速器油低，检查是否有更多的磨屑：黑、棕色颗粒是脱落下来的摩擦材料；银色粉末是磨下来的钢片或金属壳体材料；红、棕色粉末是磨下来的铜套材料。这种情况需对变速器解体检查，并实行大修。

（3）测量油压。大多数自动变速器都留有主油压测试口，也有些自动变速器还有各离合器或制动器的油压测试口油压测试口。油压测试口位置及标准值可参见相应资料，油压测试是判断打滑故障的最直接、有效的手段。如果测量油压偏低，可先拆下变速器油底壳，检查ATF滤清器是否堵塞，某些型号自动变速器的滤清器没有螺栓固定，如果装用劣质配件，常常造成滤清器脱落。如果滤清器正常，应拆检阀体，清洗油路，检查或试换油压调节阀。如果经过以上处理无效，需解体变速器，检查油泵或各密封件是否良好。

2.换档操纵机构的检查

对于全液控制变速器，节气门操纵系统控制着换挡点和主油压，节气门拉线调整过松，或节气门阀不良，会造成换挡过早和主油过低，换档过早会增大发动机和传动系统负荷，主油压过低会造成离合器或制动带打滑。

3.路试检查

通过路试可以判断打滑的档位，从而分析出打滑的部件，使后续的修理有的放矢。路试检查要连接诊断工具和油压表，诊断工具可以在试车的同时读取相关参数，如果主油壓过低就不要再进行路试了。对于打滑自动变速器的路试一定要慎重，不宜急加速或再做失速试验，以免自动变速器进一步损坏。路试结果分析要参考该自动变速器的动力传递路线，不同档位各执行元件的状态。若前进档和倒档都打滑，说明输入离合器打滑；如果前进档正常而只有倒档打滑，说明倒档制动器打滑。如果在D位1档打滑，可将换挡杆放在L位1挡。如果不打滑，说明低速挡单向离合器打滑；如果在L位1挡仍打滑，说明前进离合器打滑；如果是2挡，说明2挡离合器打滑；如果3挡打滑，说明前进离合器与低档和倒档离合器打滑；如果只有4档打滑，说明4档制动器打滑；如果各挡位都有打滑现象，说明主油压过低。

根据以上的检查步骤，可基本判断出打滑部件，并对相应故障部件进行维修或更换。

二、换档品质不良的故障分析及诊断排除

（一）故障现象

自动变速器换档冲击是维修中常见又比较复杂的故障，造成换档冲击故障的本质是车辆在较短的时间内有一个比较大的传动比变化，即换档时间过短，专业人员称之为换档品质不良。

（二）换档品质不良的原因分析

车辆对换档品质的控制主要包括软件和硬件两个方面。

1.换档品质的软件控制

（1）发动机软件控制

在换档的同时，通过减少发动机扭矩，可以使换档柔和，减小发动机扭矩的方法包括：在换档时推迟点火时间、减小喷油脉宽及电子节气门控制，具体采用哪种方法视不同的车型而定。如别克君威装备的4T65E自动变速器在换档时是通过推迟点火来减小发动机扭矩，而喷油脉宽并没有变化。

也有的车型为了减小自动变速器从P或N档挂入R或D位时的冲击，在挂档后将发动机转速降低约50r/min。

（2）变速器软件控制

新型自动变速器都采用电子压力控制阀来控制自动变速器的管路压力。在换档时，通过减小管路压力，使执行元件平稳结合，减缓换档冲击。

有些车型为了减小自动变速器从P档挂入D位时的冲击，在挂档后先将自动变速器挂入2档，再切换至1档。如AISIN50-40自动变速器。

通过软件来控制换档品质，当然也可以通过更新、改善软件来解决换档品质的问题，所以此类系统引起的换档品质故障一般需要更换或升级控制系统来解决，在此就不详细介绍。

2.换档品质的硬件控制

控制换档品质的机械部件主要有蓄压器、节流孔、节流片、球阀以及换档平顺控制电磁阀等等。

蓄压器也称蓄能器或减震器，是最常见的控制换档进程的部件。工作油液在进入离合器或制动器的同时，也进入蓄压器，蓄压器活塞被压缩，吸收一部分油液，使工作油液的压力在换档时瞬间降低，工作的执行元件柔和的进入结合状态。通常一个蓄压器负责一个档位或一个执行元件，当蓄压器变形卡滞时，相应的档位就会产生冲击。

阀体中的节流装置包括节流孔、节流片和球阀等，它们控制离合器和制动器的充油速度，通常每个节流装置控制一个档位或执行元件，如果有节流装置漏油、错装或漏装，会造成该档位在升档的瞬间产生严重的冲击。另外，挂档节流是固定量的缓冲装置，某些型号的自动变速器发生单一挂前进档或挂倒档时冲击，往往是阀体中的节流装置故障。

如果换档滑阀或电磁阀卡滞，会造成换档执行元件的动作时间协调误差，出现换档过程中动力中断，随之发动机转速升高，当动力重新结合时产生冲击。

主油压过高也会出现挂档及换档都冲击的故障。

（三）检查方法及故障排除

1.检查ATF品质，如变质则进行更换清洗。

2.对于全液控自动变速器，检查节气门操作系统，按要求进行调整。

3.连接油压表，测量主油压是否过高，如不正常，排除故障可围绕这一点进行。连接诊断仪，检查影响油压控制的有关参数是否正常，如空气流量计、进气歧管压力传感器、节气门位置传感器、车速传感器、自动变速器油温等等。

4.检查阀体中主油压电磁阀、相应档位的换档滑阀是否卡滞。表面有无划伤，在阀体内可做“自由落体”测试。如轻微划伤可用1200#砂纸打磨，严重的进行更换。

5.检查相应档位蓄压器有否泄漏、卡滞。节流裝置是否漏装、错装，检查球阀在隔板上的安装孔有无漏光现象。视情况进行更换。

6.检查离合器、制动器的片组间隙是否合适，制动带间隙是否合适。根据检查结果进行调整或更换。

当然，自动变速器的故障类型远不止以上这些。总之，自动变速器的结构和工作原理都很复杂，因此应利用各种检测仪器和手段，按照由外到内、由简到繁的步骤和程序，诊断出故障原因，有针对性的进行检修。

[参考文献]

[1]屠卫星.自动变速器维修.高等教育出版社,2002.

[2]黄林斌.自动变速箱系统.福建科学技术出版社,2001.

自动变速器的故障诊断 篇6

一、确认

首先要与客户进行沟通, 了解故障内容, 必要时与客户一起通过路试来确认故障现象。因为客户是从使用者的角度来反映故障, 并不能专业地描述故障, 所以维修人员必须认真询问和路试, 确认故障内容, 避免不必要的错误诊断。

二、检查

确认故障内容后, 进行油液的检查, 由于油液的检查即方便, 又能反映自动变速器内部状况。检查时我们可以借鉴中医看病的方法即望、闻、问、切。

1.望 (看) :

首先看油面的高度即油的数量。其次看油液的颜色即油的质量, 如颜色较深或发黑说明自动变速器的摩擦片磨损。如颜色变淡并成乳状, 说明油液被水污染。如粘稠并成油漆状, 说明氧化、过热、加注不足或过量。

2.闻 (听) :

我们用鼻子闻一下油尺上的油液是否有焦糊异味, 如有说明自动变速器的摩擦片磨损。

3.问:

与客户交流了解每次换油的里程, 换什么品牌的油等, 排除油液质量问题。

4.切 (摸) :

将油尺上的油滴到十指上, 用拇指与十指柔搓感觉油里是否有磨粒, 如有看磨粒是否发亮, 发亮说明是内部机械零件磨损, 不发亮说明是摩擦片磨损。

三、诊断

经过上面两步后, 我们对自动变速器的故障已经有了一定程度的了解, 但仍然不能盲目拆解自动变速器, 还需经过下述的调整和测试, 结合自动变速器的结构和原理进行分析, 确定出故障的类型和范围。

1.道路试验。

道路试验是自动变速器的故障诊断中一项重要的操作, 它可以检查自动变速器的总体性能。

道路试验可分为如下两步: (1) 路试前的检查与调整, 包括发动机的怠速、节气门的开度、节气门位置传感器、空挡启动开关等等; (2) 路试, 按照维修手册给出的节气门开度检测实际换挡车速是否符合标准值, 同时也检查换挡品质 (换挡时是否冲击、打滑等) , 是否有强制降挡, 是否有噪音等。并参照症状表 (维修手册给出的) 以确定故障的大致范围。试验时要接上故障诊断仪, 观察发生故障时自动变速器的数据流。

2.失速试验。

通过此试验, 同时结合失速转速表 (维修手册给出的) 来分析和确定故障出现在发动机、自动变速器还是液力变矩器。如果故障出现在自动变速器, 还可以根据各挡的失速转速值判断出哪些执行元件或其液压控制部分有故障。

3.自诊断检查。

如果确定是自动变速器的故障, 还要确定故障的范围是电器方面故障、油路方面故障还是机械方面故障。自诊断检查结合道路试验的数据流可以确定故障是否为电器方面的故障, 同时根据故障代码确定故障为哪个传感器、执行器或其线路的故障 (此步也可在道路试验之前做) 。

4.油压试验。

自诊断检查无问题后, 进行油压试验可以确定是否为油路方面的故障。如果是油路方面的故障, 可用测试值与油压表 (维修手册给出的) 比较, 即可分析判断出哪一部分液压系统的故障。

5.起步试验。

如果不是电器、油路方面的故障, 即可确定为机械方面故障, 还可通过起步试验结合自动变速器的传动路线表分析, 进一步确定是哪一组离合器、制动器或单向离合器有故障。

四、维修

经过上述的分析诊断确定了自动变速器的故障范围, 这时可分解变速器去查找故障原因, 具体的维修过程一定参照维修手册。

五、检验

变速箱故障模糊诊断 篇7

变速箱在汽车传动系中起着举足轻重的作用，当变速箱出现故障时，汽车的动力性和舒适性将会受到很大的影响，甚至会影响到驾驶人的生命财产安全。诊断变速箱故障的方法有很多种，其中振动检测方法是最为常用的检测方法之一。但是长时间以来，因为受到诊断理论的限制，我们在对变速箱进行振动检测时，大部分都需要对其施加稳态载荷，让它在稳态条件下运转，通过测得的变速箱稳态运行条件下的振动响应信号来进行状态的监测和故障的诊断。然而对于不能满足上面条件的信号，通常只能假定认为机械设备是处在恒定工作状态和不变环境条件下运行的[1]。

人们通常可以利用基于傅里叶变换（FFT）的普通频谱分析方法对转速稳定的机械提取它的特征信号，从而对其常见的故障进行诊断。但是因为变速箱在运行的过程中，经常处于升、降速状态，它的旋转速度并不是一直保持稳定不变的的，所以也就不能使用经典的频谱分析方法[2]，针对上述这一问题，本文研究采用了阶比分析方法来实现对变速箱的故障诊断。

1 阶比分析方法

阶比（order）分析是众多旋转机械故障诊断方法中的一项尤为重要的方法。它可以进行与旋转部件转动有关的测量。应用阶比分析技术，人们能够更加全面地掌握像起重机械、汽车发动机、运输机、泵、冲压设备等大、中、小型机械设备的动态特性。阶比分析研究的主要内容不是阶比信息与时间之间的关系，而是阶比信息与转速之间的关系，最后生成的是阶比谱而不是普通的频谱。阶比的定义为参考轴每转内发生的循环振动次数：o为循环振动次数/转，其计算方法为[3]:

式(1)中：o代表阶比（单位为：阶）；n为参考轴的转速（单位为：转/分）；f代表频率（单位为：赫兹）。

阶比分析的关键内容在于实现对信号的等角度采样，这一点与传统的分析方法不同，后者是对时域信号进行等时间间隔采样，通过对信号的等角度采样，这样时域的非平稳信号才能转变成角域的平稳信号，然后就能够使用快速傅里叶变换生成阶比谱。等角度采样的过程也被叫做“阶比跟踪”，目前国内外对阶比跟踪技术主要分为两大类：一类是有转速计或其他辅助硬件设备的阶比跟踪，比如传统的硬件式阶比跟踪、计算阶比跟踪（COT）；另一类是无转速计的阶比跟踪，有基于时频分析的阶比跟踪和基于STFT＿VF瞬时频率提取的自适应Vold-Kalman阶比跟踪技术[4]。

本文研究采用COT方法，该跟踪方法与其他跟踪方法相比在它的硬件结构方面比较简单，安装起来比较容易，价格也相对低廉。

2 计算阶比跟踪方法（COT)

一般来说，COT由五个部分组成，它们分别是指对信号的采集、对转速脉冲的拟合、数字跟踪滤波、数字重采样和傅里叶变换，如图1所示。第一步应当利用数据采集卡对等时间段的转速脉冲时刻数据和振动数据进行采集，第二步利用转速脉冲拟合的方法计算得出滤波器截止频率和重采样时间序列，然后根据得出的滤波器的截止频率，对时间序列进行跟踪滤波，再依据重采样时间序列对采集到的振动信号进行重采样，这样就可以得到等角度增量的振动数据，再对其进行傅里叶变换就可以得到想要的阶比谱。

由图1可以得出，在计算阶比跟踪分析方法的过程中，第一步应当分别用转速计和振动传感器采集到变速箱的转速信号和振动信号，再用数学拟合的方法对上面采集到的转速信号进行处理，从而得到转速的拟合函数，第二步再通过计算得出参考轴的转角函数，等角度间隔可由阶比分析的分辨率计算得出，进而重采样的时间序列就能很容易的求出来，最后在重采样的时间序列的基础上对刚开始采集到的振动信号进行重采样，以此步骤就能够获得平稳的等角度增量序列，也就完成了计算阶比跟踪。过程如图2所示。

计算阶比跟踪的具体思路为：

1）首先采集转速信号n(k)，然后对其进行拟合，这样便可得到转速拟合函数n(t)。

2）根据上面由转速信号拟合得到的转速拟合函数n(t)，可计算得出参考轴的转角函数：

4）对等时间采集得到的信号数据x(k)按照重采样的时间序列t(k)进行重采样，从而得到的等角度的振动数据x'(k)。

5）经上一步获得了等角度振动数据x'(k)，然后对其进行FFT变换就可以得到想要的阶比谱。

3 变速箱诊断实例分析

汽车变速箱有着复杂的结构，通常是由齿轮、轴、轴承、箱体、紧固件以及润滑系统等零部件组成，其中如果有一个零部件出现故障则都可能引起变速箱整体故障产生。各零件具体失效比重可参考表1。由表1可知，齿轮故障在变速箱总体故障中占有较大比重，所以本文重点研究变速箱齿轮的故障诊断。

此次研究我们选用有级式强制操纵式变速箱：以H型汽车变速箱为例，图3为H型汽车变速箱试验台的外形图。

H型汽车变速箱为手动、前置、双轴，有5个前进挡和一个倒档，其输出轴直接与差速器做成一体，结构简单、紧凑，表2为各档位传动比分配。

对于齿轮系来说，阶比的含义是旋转机械部件的工作频率与转速的比值，设齿轮齿数为Z，转速为n，则其啮合频率为f=Z*n/60，因此阶比：

显然，对齿轮来说，阶比就是齿数。

该实验以H型变速箱为实验对象，由可调速电机控制主轴转速，使输入轴转速在800r/min和1200r/min之间不断变化，主动齿轮齿数Z1=29，从动齿轮Z2=30，时域里的采样频率为12800Hz，采样时间为3s，利用BK3560多分析仪对转速计采集到的转速信号和振动传感器采集到的振动信号进行时域采样，并且进一步的对得到的数据进行分析和处理。

图4为采集到的转速信号，图5为采集到的振动信号时域图，从图5中可以看出随着转速信号的变化振动信号的幅值也在不断的变化，还能看到一些调制信号特征，但是仅从该图不能诊断出变速箱故障所在。

图6是时域信号直接经过傅里叶变换后得到的频谱图，但不难发现，该频谱图中明显的存在“频率模糊”现象，无法从该图中获取准确、有效的信息，不能满足要求。所以，直接对时域信号进行傅里叶变换来分析变速箱故障这种方法存在着一定的不足之处。

由于分析振动信号的频谱图无法准确的判断故障的类型，所以采用阶比分析方法，首先利用插值算法对振动信号进行重采样，图7是图5中的信号经过角域重采样后得到的信号。

图8是振动信号角域重采样信号经过傅里叶变换后得到的阶比谱图，从图中可以明显的看出阶比及其倍频，说明阶比分析可以有效的避免频率的混叠现象。

从图8中可知，在29阶和58阶处附近出现了明显的峰值，可以推测出该齿轮副出现故障。经过打开箱体检查，发现在该齿轮副处的输入轴与输出轴两者间的平行度发生了变化，造成齿轮在宽度方向上的接触面积减少，以至于导致齿轮各部位负荷不均，从而产生较强振动，引发故障的产生。

4 结论

在变速箱转速不断变化时，如果利用传统的频谱分析方法对其信号进行分析，则会出现严重的“频率模糊”现象。阶比分析通过重采样的方法，将等时间域的非稳定信号转化为了等角度域的稳定信号，从而满足了传统傅里叶变换对信号稳定性的要求，可以避免了“频率模糊”现象发生，能够有效的诊断出变速箱齿轮的工作情况。该方法适用于变速箱的升、降速阶段。基于计算阶比跟踪的阶比跟踪算法的硬件结构简单、安装方便、价格相对较低，具有良好的应用前景和发展空间。

参考文献

[1]张文臣,任国全,周景涛.基于阶次分析方法的齿轮箱齿轮故障诊断研究[J].军械工程学院学报,2013,25(6):54-56.

[2]朱继梅.非稳态振动信号分析(连载)[J].振动与冲击,2000,19(2):87-89.

[3]纪跃波,郭瑜.阶比分析技术的发展应用与展望[J].现代制造工程,2007,(11):123-126.

[4]赵晓平.旋转机械阶比分析研究与软件实现[D].南京航空航天大学,2008.

[5]周晓锋,史海波,尚文利,等.基于阶次分析理论的变速器故障判别实现方法[J].计算机应用研究,2012,29(8):2967-2969.

变速器的故障诊断与检修 篇8

1 变速器的结构

变速器包括变速器传动机构和操纵机构两部分。传动机构主要由齿轮、轴、壳体和支承件等组成, 其作用是改变速比和旋转方向;操纵机构由变速杆、拨块、拨叉、拨叉轴及锁止装置等组成, 其作用是实现换挡。

2 变速器常见故障的诊断与检修

常见故障有:跳挡、乱挡、挂挡困难及异响。

2.1 跳挡。

故障现象:汽车在某一挡位行驶中, 变速杆自动跳回空挡。故障原因:齿轮、齿圈或齿套的齿啮人端沿齿长方向形成锥形, 或者啮合深度不足;第二轴花键齿与滑动齿轮花键槽磨损松旷;变速器一轴导向轴承磨损, 变速器的前或后的轴承磨损或一、二轴轴线与中间轴轴线不平行及变速器固定螺栓松动造成变速器轴线不同心;拨叉轴自锁钢球或锁球凹槽磨损或其位置失准, 自锁弹簧太软。故障诊断:汽车在行驶中如发现某挡跳挡时, 仍将变速杆挂入该挡, 稍一收油, 变速杆就自动跳回, 熄灭发动机, 拆下变速器盖, 查看齿轮啮入端是否形成锥形, 若滑动齿轮不呈锥形, 则应检查第二轴花键齿与滑动齿轮花键槽是否配合松旷。若齿轮完好, 应检查输入轴轴承是否松旷, 输入轴轴承松旷时, 不但出现异响而且还能引起跳挡。检查时, 踏下离合器踏板, 用撬棍扳动一轴齿轮, 查看轴承是否有旷量, 若有, 应予以修复或更换。汽车行驶中, 若变速杆振摆并有异响, 抬加速踏板就掉挡, 则应检查第二轴齿轮铸铁衬套及止推片是否磨损过甚或破碎。若变速器挂挡时, 变速杆阻力甚小或无阻力, 又是该挡掉挡, 则应检查自锁钢球和拨叉轴上的凹槽是否磨损过甚, 自锁弹簧是否太软或折断。

2.2 乱档。

故障现象:在离合器技术状况正常时, 汽车起步挂挡或行驶途中换挡, 变速杆不能挂人所需挡位, 即或挂人挡位也不能退回空挡或一次挂入两个挡位。故障原因:变速杆球头定位螺钉磨短或脱出, 或变速杆球头磨损过大, 失去控制作用, 变速杆不能按正确的方向移动;变速杆下端弧形工作而与拨叉顶端凹槽或拨块凹槽接触面的磨损过甚;互锁顶销或钢球磨损过甚而使互锁装置失效。故障诊断:变速杆如能成圈转动, 表明共球头定位螺钉磨短或脱落失去控制作用, 如摆动很大, 说明定位螺钉磨损严重而引起乱挡;变速器只能挂挡, 不能退回空挡, 且变速杆可以转动而引起错挡, 则属于变速杆下端弧行工作面或拨块凹槽磨损过甚, 若变速杆摆动量很大, 所挂挡不能退回空挡, 则说明变速杆下端弧形工作面已脱出拨块凹槽, 欲彻底排除此故障, 需恢复变速杆下端弧形工作面、拨叉凹槽的技术标准;若同时能挂人两个挡位, 说明互锁顶销或钢球磨损过甚而使互锁装置失效。

2.3 挂挡困难。

故障原因:如果变速器机构本身是合乎标准的, 则出现挂挡困难大多是由于同步器的原因造成的。故障诊断:同步器锁环内锥面螺旋槽磨损, 使同步器锁环内锥面和齿轮外锥面间隙变小, 使其锥面之间的摩擦力减小, 制动作用减弱, 当间隙变为零时, 就失去了制动作用。因此检查同步器故障时, 要首先检查该间隙, 国产汽车同步器锁环内锥面螺纹槽齿顶宽不应小于0.15mm, 锁环与齿轮两锥面间隙通常为1、1.5mm。同步器滑块在花键毂的槽内滑动, 这一滑动作用是由于滑块中部的凸起和接合套相咬合时, 接合套的滑动而产生的, 所以如果滑块和这些槽严重磨损时, 滑块就不能和同步环上的相应槽正常咬合, 从而造成换挡困难。检查接合套与锁环的齿端间隙应大于滑块与锁环槽端的间隙, 如果滑块发生磨损, 不合乎要求, 必须予以更换。同步器的弹簧圈具有把滑块支撑到正确位置的重要作用, 若弹簧圈弹力减弱时, 同样使滑块不能滑动, 造成换挡困难, 因此要检查弹簧圈支撑滑块的工作状态。查看滑块在槽内是否倾斜, 若弹簧弹力过弱时必须进行更换。

2.4 变速器异响。

故障现象:变速器空挡异响;直接挡工作无异响, 其他挡均有异响;低速挡有异响, 高速挡时响声减弱或消失;变速器个别挡有异响;变速器各挡均有异响。故障原因:变速器异响的原因, 不外乎两个方面, 一是轴承响, 主要是轴承磨损松旷和损坏。二是齿轮啮合异响, 可能润滑油过少, 形成千摩擦;齿轮磨损过甚, 使齿侧间隙过大, 从而产生变速器在工作时出现异响;齿轮不匹配;一、二轴与曲轴同轴度超差;轴弯曲变形;各轴轴承磨损松旷均可导致变速器产生异响。故障诊断:变速器空挡位置, 发动机怠速时变速器有均匀的噪音, 拉紧手刹时响声更大, 踏下离合器踏板异响消失, 多为齿轮啮合不良造成。空挡运转响声不明显, 当汽车起步及换挡时, 离合器半接合状态下, 出现金属摩擦声, 而在离合器完全接合时消失, 则为第一轴前导轴承损坏。变速器直接挡工作无异响, 其它挡位均有异响, 主要原因是在直接挡工作时, 中间轴和第二轴前端滚针轴承并不承受负荷, 而在其它挡位工作时二者均有负荷引起响声, 所以该故障肯定在中间轴或第二轴前端滚针轴承上。低速挡有异响, 高速挡响声减弱, 可将后桥支起, 起动发动机, 使变速器低挡或倒挡运转, 听其二轴后轴承及倒挡齿轮处。汽车静止时, 变速器置于空挡, 放松手制动器, 径向晃动第二轴突缘, 若其径向间隙过大, 说明第二轴后轴承磨损松旷或损坏;。在某挡时有异响, 一般为该齿轮个别啮合不良或损坏。若各挡均有噪音, 多因汽车在长期使用中基础件磨损变形或修理质量低而引起的。

3 变速器主要零件的检修

3.1 齿轮的检修。

变速器齿轮经常处在不断变化的转速及负荷下工作, 齿轮齿面会受到不同程度的冲击, 势必导致齿面损伤, 从而使变速器不能正常工作。齿轮磨损:沿齿长方向磨损不应超过齿长的30%, 常啮合齿轮齿厚磨损不得超过0.25mm, 接合齿轮齿厚磨损不得超过0.40mm, 齿轮内花键齿厚磨损不得超过0.20mm, 齿轮啮合面积不应低于齿面的2/3, 常啮合齿轮啮合间隙为0.15~0.50mm, 接合齿轮啮合间隙为0.10~0.15mm。齿厚可用齿轮游标卡尺测量, 啮合间隙可用百分表测量或压铅丝法测量, 若超过极限, 应成对更换。齿轮轮齿破碎:碎块脱落不大于2mm的, 可用油石打磨光滑继续使用, 破碎严重的应更换。

3.2 同步器检修。

锁销式同步器主要损伤有锥环、锥盘磨损。当锥环锥面0.4mm深的沟槽已磨损至0.10mm时, 则应更换同步器总成。若锥环与锥盘底部已有接触磨痕, 允许将锥环端面车削修复, 但累计车削量应不超过lmm。若更新同步器锥环后仍使用原锥盘, 应检查锥环端面和锥盘内端面的距离, 其间隙应不小于0.3mm。当锁销式同步器发生散架时, 应车制铆接销后重新铆接。

锁环式同步器主要损伤是锁环内锥面、齿圈键齿及与滑块配合的三个缺口的磨损。将锁环压靠到相应换挡齿轮的锥面上时, 用手转动锁环应稍有阻力感, 用厚薄规沿周长多点测量, 锁环与齿轮端面之间的间隙应不小于0.50mm, 若不符合要求, 则应更换同步器锁环。同步器齿圈锁止面磨损严重、滑块磨损严重、滑块弹簧弹力减弱或折断、键齿磨损使接合套与花键毂键齿的配合间隙超过0.50mm等, 均应更换新件。

3.3 轴承修复

轴承特别是滚针轴承在变速器大修时应予以更换。若发现变速器异响时应对轴承进行检查, 检查轴承钢珠、钢珠轨道有无麻点、剥落、破裂, 当用手分别握紧轴承内、外圈, 轴向来回推动, 应有微量轴向间隙, 如径向间隙过大应予更换正常的轴承。当手握轴承内圈转动外圈时, 应均匀而无撞击杂声, 在拆装轴承时, 尽量采用压人法。当采用敲人法时, 应用软金属衬垫, 并使四周均匀受力而不歪斜, 渐渐敲击, 以免使轴承发。

自动变速器故障诊断五步法 篇9

1 问诊

问诊是故障排除分析的基础, 仔细分析客户提供的故障发生的症状, 这在维修工作当中是非常重要的。一般向客户询问以下几点情况:

(1) 车型及自动变速器型号。

(2) 发生故障的时间及次数。

(3) 故障产生的道路状况。

(4) 汽车运行条件、故障症状。

2 基本检查与调整

在许多的情况下, 做一些基本检查和必要的调整即可排除故障。基本检测和调整项目如下:

(1) 蓄电池端电压和蓄电池负荷、电线和接线柱。

(2) 发动机怠速。

(3) 自动变速器油 (ATF) :污染、气味、颜色。

(4) 节气门位置:节气门全开位置、节气门拉锁长度。

(5) 变速杆位置。

(6) 空挡起动开关。

(7) 冷却系统的冷却剂。

例如, 若怠速转速高出标准值很多时, 从N或P位换至其他位时, 换挡振动就会大很多。如果加速踏板拉锁调整不当 (太长) 即使加速踏板踩到底, 节气门也不会全开, 就不可能换低挡。所以维修人员必须始终牢记:但基本检查中发现的故障排除后, 才能进行下一步工作。

3 电子控制系统的故障排除

电子控制自动变速器是在控制电脑的控制下工作的。控制电脑根据各个传感器测得的信号, 预先设定控制程序, 向各个执行器发出相应的控制命令来控制变速器的工作。如果控制系统中的某个传感器出现故障, 不能向控制电脑传送信号, 或某个执行器损坏, 便不能控制电脑的控制命令, 直接影响控制电脑对自动变速器的控制, 使变速器不能正常工作。为此在控制电脑内部设有专门的自诊断电路和失效保护电路, 它在汽车行驶过程中, 不停地监测自动变速器电子控制系统中所有的传感器和执行器的工作情况。

3.1 故障码检查

当自动变速器电控系统内发生故障时, 仪表板上的故障指示灯亮自诊时, 通过故障灯读取故障码。

3.2 手动换挡试验

如果没有故障码的存在, 则通过手动换挡测试的基本手段确定故障发生在电路还是在机械故障。

3.3 数据流分析

数据流分析是利用电脑诊断仪的数据流功能进行故障分析的方法。数据流不仅可以显示数据、数据图形, 还可以记录实验过程, 以便分析故障。

3.4 电脑电路分析

电脑分析是利用示波器、万用表等在线式电路分析仪对电脑电路故障进行故障分析。它可以进行数据分析、波形分析、相位分析等。

3.5 故障码分析

故障码分析是根据自诊断 (故障码检查) 中已查明的故障码进行故障诊断, 是对故障码指明故障位置进行故障排除的方法指导。

4 机械系统故障排除

无论是液力控制的变速器、还是电子控制的变速器, 当它们出现故障时都需要做四项性能测试, 来查找变矩器、行星齿轮机构和液压控制系统的故障。这四项性能测试的目的如下:

4.1 道路测试

此项测试的目的是在车辆实际行驶时, 通过变速挡换高、低挡, 测试换挡点是否符合标准值, 检查换挡振动、打滑、异常噪声等情况, 检查液力变矩器的锁定情况, 检查变速杆在各位置的换挡范围和发动机制动状况等。

4.2 液压测试

此项测试的目的是通过测量液压控制系统各油路的压力, 来判断液压控制系统及电子控制系统各零件的功能是否正常, 检查液压控制系统液压泵和每个阀的运作及是否漏油等。它包括系统油路压力测试、各离合器和制动器的蓄能器油压测试、各档位离合器油压测试、速控阀油压测试和节气门油压调整。

4.3 失速测试

此项测试的目的是全面检查发动机和变速器的性能。这项测试在车辆保持不动的情况下, 挂D或R位, 将加速踏板踩到底, 测量发动机转速。

4.4 时滞测试

此项测试的目的根据迟滞时间长短来判断主油路液压管路的功能, 检查执行元件离合器衬层或制动器衬层的磨损是否正常。操作方法是在发动机怠速运转时, 将变速杆从N位换至D或R位后, 需要有一段短暂的迟滞或延时, 才能使变速器完成档位的结合, 这时汽车会产生一个轻微的振动, 这一短暂的时间成为自动变速器换挡的迟滞时间。时滞测试是从N位换至D或R位, 直至感觉到振动, 测量所经历的时间。

5 故障症状流程分析

在进行初步检查和各项测试之后, 如仍然不能确定故障的原因, 则应该根据症状分析流程, 按照各车辆自动变速器维修手册中所列的故障诊断流程, 分析判断故障发生的部位并进行检查。具体的分析参阅有关自动变速器维修手册。

以上五点就是我在维修自动变速器过程当中总结的五步法。希望此五步法能给大家在自动变速器维修过程当中带来事半功倍的效果。

摘要：随着自动变速器在汽车上的装配率越来越高, 由它引起的故障也越来越多, 本文主要介绍自动变速器故障诊断的五步方法。

关键词：故障诊断,问诊,基本检查与调整,故障症状流程

参考文献

[1]赵海波.汽车自动变速器构造与维修[M].机械工业出版社, 2009.

[2]李慧喜.自动变速器诊断与检测 (第二版) [M].中国人民出版社, 2010.

[3]陈家瑞.汽车构造 (第二版) [M].人民交通出版社, 2007.

汽车自动变速器故障诊断3例 篇10

1. 皇冠自动变速器超速挡打滑

故障现象

1辆JZS133丰田皇冠3.0L轿车, 搭载A340E四速自动变速器, 该车行驶达到60km/h时, 变速器升入O/D挡, 发动机转速约1800r/min, 随着油门加大, 时速不能随之提高, 当油门加速较急时, 明显感觉到有打滑迹象, 故障灯不亮, ECU无存储故障码。

故障诊断

根据车主反映的情况, 进行路试检查, L位和2位2挡发动制动作用正常, R位行驶正常, D位1-3挡正常, O/D挡有打滑现象。

从故障现象来看, 变速器能顺利升到O/D挡, 说明电子控制系统正常, 问题应该发生在液压或机械部件上。因此, 首先检查D位1-4挡的油压。举起汽车在变速器装上压力表, 路试测得1-3挡油压大于0.95MPa, 4挡 (O/D挡) 油压为0.42MPa, 说明进入O/D挡时油道系统中有漏油影响油压, 造成超速挡制动器B0摩擦片打滑。根据变速器的结构及工作原理, 制动器B0及B0蓄能器只有在O/D挡才参与工作, 而参与工作后引起油压下降, 则可推断制动器B0或B0蓄能器漏油。

故障排除

拆下变速器检查, 发现超速挡制动器活塞“O”型密封圈破损, 制动器摩擦片烧损, B0蓄能器未见异常。更换摩擦片及“O”型密封圈, 并清除滤网杂质, 装复后试车, 故障消除, 各挡行驶正常。

2. 皇冠自动变速器升挡点太高

故障现象

皇冠3.0L轿车自动变速器升挡太迟。行驶至转速较高时才能升挡, 采用加速后快松油门的操作方法方可使自动变速器顺利升挡。

故障分析

该车配装A340E电液控制自动变速器、带节气门拉索, 并且与节气门阀联动, 调节节气门油压的高低。车速传感器和节气门位置传感器的信号是控制自动变速器换挡时机的最主要信号, 而冷却液温度和自动变速器油液温度信号, 则作为电脑进行O/D挡和液力变矩器锁止离合器控制的依据。根据故障现象, 初步分析原因可能有:节气门拉索调整不当;2号车速传感器不良 (1号车速传感器作用于仪表显示车速) ;节气门位置传感器调整不当;自动变速器电脑不良。

故障诊断与排除

检查“O/D.OFF”灯不亮, 无故障码输出。因此, 首先检查节气门拉索, 未见异常。检查2号车速传感器正常。采用万用表测量节气门位置传感器VTA-E2电压, 怠速位置时为1.5V (标准为0.3～0.8V) , 节气门气全开时为5V (标准电压为3.2～5V) , 节气门位置传感器于中低速位置时电压偏高。为确认节气门位置传感器的故障, 作进一步检查:将万用表电压挡检测故障诊断座的TT-E1, 打开点火开关, 不起动发动机, 缓慢踩下加速踏板至全开, TT-E1电压应从1V升至8V并与节气门开度成比例, 但测量结果是节气门开度在60%时, 电压已升至8V, 因此, 更换节气门位置传感器, 然后进行路试, 自动变速器换挡正常, 故障排除。

3. 捷达自动变速器锁定在3挡行驶

故障现象

1辆捷达轿车装配01M四速自动变速器, 挂入D位时, 锁定在3挡行驶不能进入O/D挡, 故障灯亮。

故障分析

自动变速器挂入D位锁定在3挡起步行驶, 应该是某些元件发生故障信号被中断而进入应急状态, 使得自动变速器只能在1挡、3挡和倒挡行驶。

经分析, 以下元件损坏会进入应急状态:第一, 节气门电位计信号作为确定换挡曲线和进行油压控制, 如果信号中断, 变速器ECU进入应急状态。第二, 变速器转速传感器G38用于感知变速器内大太阳轮的转速, 其信号是供电脑识别换挡时刻和换挡过程中控制离合器的油压, 该信号中断, 变速器ECU进入应急状态。第三, 自动变速器ECU将发动机转速信号与车速信号进行比较, 根据两者的转速差, 识别锁止离合器的打滑状态, 调节锁止离合器压力。若发动机转速传感器G28损坏后, 变速器进入应急状态。第四, 多功能开关信号中断, 变速器进入应急状态。

自动变速器进入应急状态时, 变速器ECU给各电磁阀断电。电磁阀的功能如表1所示。

根据表1可知, 7个电磁阀均断电时只有N88及N90起作用, 即K1和K3工作, 根据动力传递路线, 小太阳轮与行星架转速相等, 变速杆在D位时, 只能在3挡运行, 不能挂入O/D挡。同时, 从表1中可以看出, K2和制动器B1不受电磁阀控制, 由手动阀控制, 因此, 变速杆在1位和R位时, 1挡和倒挡仍有效。

故障诊断与排除

读取故障码及检测相关元件。连接故障诊断仪, 测量得到故障码为00297, 该代码是自动变速器转速传感器G38无信号。该传感器是电磁式传感器, 位于变速器散热器侧, 采用万用表测量传感器为断路。该传感器体曾用环氧树脂粘结过, 经了解, 车辆曾发生过交通事故, 有部分零件是修复的, 因变速器转速传感器内部发生断路, 故更换该传感器, 清除故障码。路试各挡工作正常, 故障灯不亮, 说明故障排除。

4. 总结