跨骑式摩托车(传动结构如图1所示)发动机采用齿轮常啮合式有级变速器(如图2、3所示),因其结构的特点,驾驶者在摩托车行驶过程中需不断换挡来适应各种路况的变化,使车辆顺利前行。随着使用时间的延长以及操纵车辆技术的差异,常啮合式两齿轮面接触频繁,尤其是有质量隐患的变速齿轮零件会出现一些故障,常见故障有:摩托车自动脱挡或跳挡、变速器齿轮有异常声响、变速器齿轮卡死损坏等。本文着重对变速器齿轮异响故障原因与检修要点进行探讨,供大家参考。
1 异响原因分析
配置有级变速器的摩托车在行驶过程中,为了适应不同路况的需要,发动机在多个挡位下轮流运转,其主、副轴上各档齿轮传递冲击转矩,各种轴由于受到弯曲力矩和变扭矩的联合作用而产生弯曲变形。花键部位会因扭矩和冲击载荷的作用,使花键工作表面产生挤压变形,或由于齿轮滑动产生严重磨损,空套装配的齿轮内孔与衬套产生磨损,齿轮端的啮合爪产生磨损等。这些变形和磨损,不同程度地破坏了变速齿轮轮齿之间原有的运动轨迹,使曲轴箱的变速器齿轮发出异常声响,犹如金属研磨,碰撞声,并随发动机转速增加而增加。驾驶者若不及时停车查找故障原因继续行驶的话,齿轮极易磨损和损坏。齿轮产生噪声的原因一般有以下几个因素构成:
a)齿轮设计参数选择不当,重合度过小当
b)齿轮加工方面
齿轮加工主要涉及基节误差和齿轮形误差过大,齿侧间隙过大,表面粗糙度过大等。由于齿形误差对噪声的影响最大,本文着重讨论齿轮形误差问题。
我国摩托车变速器齿轮通常采用渐开线圆柱齿轮,按照齿轮的加工工艺,滚齿、插齿、剃齿是在热处理前加工的,磨齿和晰齿是热处理后加工的。因此,即使滚齿、插齿、剃齿的加工精度达到设计要求,如热处理质量不过关,齿轮会产生变形并发出异声。此外,齿轮加工的精度不一,其精度等级及齿形误差必然存在差异。通过渐开线圆柱齿轮齿形精度等级及齿形误差表(见表1)看到,采用制造成本高的精密级、高精密级加工工艺制造的齿轮齿形误差,均不超过0.01mm;采用制造成本低的低等精密度加工工艺制造的齿轮齿形误差达到0.028~0.040 mm,是高精密级加工齿轮齿形的4.47倍。由此可以看出,齿形误差是齿轮产生异声的主要原因之一(其他零件下面再详细探讨)。
c)齿轮啮合间隙不当
主、副轴传动齿轮的啮合间隙不当(主要原因可能是曲轴箱主、副轴传动齿轮中心距存在偏差或是由于铝合金曲轴箱在拆卸过程中不规范操作产生变形),曲轴箱内的润滑油变质,过脏或油量严重不足,使齿轮缺乏有效的润滑,造成齿轮啮合异响。
d)拨叉弯曲变形
由于多种因素的影响,拨又弯曲变形(热处理硬度不足是主因),使换挡齿轮与拨叉工作平面激烈摩擦(如图4所示),引起运转异响。
e)有异物进人变速器或个别齿轮打齿
有异物进入变速器个别齿轮之间(主要是工作环境不清洁、齿轮清洗不干净或装配不规范等),使齿轮啮合运转不均匀,导致运转异响,故障严重时某档齿轮全部损坏,甚至断裂(如图5所示)。