汽车变速器打齿是常见售后故障之一，其实质就是两个金属质地的齿轮之间的硬碰硬，出现强烈的金属撞击声音，让用户难以接受。本文通过一款纵置后驱变速器高速时，由空挡直接挂入五挡，产生打齿故障研究与分析计算，发现变速器里面的同步器存在一定的设计缺陷，然后加以优化，从而提高变速器的性能，满足汽车用户该使用工况要求。

理论设计分析

如图1所示，该变速器同步器由齿套、齿毂、滑块总成、同步齿环和结合齿组成。

图 11.结合齿 2.同步环 3.齿套 4.滑块总成 5.齿毂

五挡同步器位于输入轴上，齿毂与输入轴花键联接，齿套与齿毂花键联接，同步齿环靠三个凸台扣在齿毂滑块槽内。同步齿环除正常同步工作外随齿毂转动，它在齿毂滑块槽内相对自由活动。五挡齿轮与五挡结合齿焊接成一体为五挡齿轮总成，不工作时它在输入轴上通过滚针轴承空转。

同步齿环锥面与五挡结合齿锥面靠摩擦力矩实现同步，同步后同步器齿套与五挡结合齿结合，实现动力传递，发动机动力经输入轴传递到齿毂，齿毂传递到齿套，齿套传递到五挡结合齿，五挡齿再传递到输出轴。

五挡打齿问题

售后反馈市场上变速器出现多起五挡打齿故障，大部分故障出现的时候，里程数较短，可初步确定为早期失效，同时故障易出现在海拔较高的地区。通过拆解故障变速器发现，五挡同步器齿环的外观未烧蚀，齿环的螺纹有轻微磨损，且磨损较小。五挡同步器的梅角处未见明显磨损，手动检查同步器灵活性，未见卡滞。

故障变速器测量分析

通过测量与打齿关系比较大的零件，看是否是零件制造不符合设计要求造成的问题故障。

从测量的数据来看（见表1），五挡打齿故障出现在高速的情况占有一定比例，返回的故障同步环磨损较小，依然存在后备量，功能未消失。

对五挡同步器测量见表2。

经测量五挡同步器相关尺寸，关键尺寸未见不合格项。

整车模拟验证

将原故障零部件重新装配总成后装车验证，结果见表3。

更换新齿环重复序号3操作，未见打齿情况；故意加速新齿环磨损后，重复3操作，故障重现。

综述，整车五挡打齿故障重现需同时满足以下两个条件：

（1）齿环需磨损到一定程度。

（2）高速空挡挂入五挡。

磨合后的齿环摩擦系数有所衰减，已不能提供高速工况下的空挡进五挡足够的同步力矩，但是仍然可以提供四挡进五挡所需的同步力矩。

表1 五挡同步环测量结果序号 行驶里程/km 故障模式后备量（1.03～1.5）/mm锥度 7°（0/-10′）锥高3.5（-0.2/0）/mm 1 高速五挡打齿 1.15 7°12′ 3.416 2 五挡打齿 1.10 7°2′ 3.504 3 5881 80码五挡打齿 1.20 7°2′ 3.437 4 五挡打齿 1.20 6°56′ 3.367 5 100码五挡打齿 1.20 7°5′ 3.420 6 6233 五挡打齿 1.20 6°58′ 3.447 7 五挡打齿 1.20 6°55′ 3.356

台架试验验证

表2 五挡同步器测量结果55.07°/55.17°关键尺寸项 1#变速器 2#变速器 3#变速器 结论内花键小径（72.25～72.3mm） 72.28mm 72.3mm 72.3mm 合格齿套内齿M值（70.09～70.29mm） 70.24mm 70.26mm 70.27mm 合格外圆直径（89.05～89.2mm） 89.14mm 89.11mm 89.15mm 合格五挡挤齿角度（左，3°5′～3°55′） 3.75° 3.91° 3.82° 合格五挡挤齿角度（右，3°5′～3°55′） 3.38° 3.98° 3.87° 合格倒挡挤齿角度（左，3°5′～3°55′） 3.90° 3.92° 3.76° 合格倒挡挤齿角度（右，3°5′～3°55′） 4.01° 4.06° 4.29° 合格五挡内齿倒角（55°～56°） 55.08°/55.45°55.23°/55.57° 合格55.35°/54.89°五挡倒角对称度（0～0.2mm） 0.09mm 0.01mm 0.06mm 合格倒挡内齿倒角（55°～56°） 55.49°/55.56°55.25°/55.57° 合格倒挡倒角对称度（0～0.2mm） 0.01mm 0.11mm 0.24mm 合格

（1）在同步器寿命试验中，试验SC16M5系列同步器换挡性能。试验大纲工况要求：输出轴输入转速为3 200r/min。

在四挡时，输入轴转速为约3 200r/min ； 挂入五挡时，此时输入轴转速为约2 600r/min ； 则输入轴在同步器的作用下的转速差约为600r/min。

（2）在整车上，由空挡直接挂进五挡时，五挡时速约100km/h（发动机转速约3 000r/min），当驾驶者由空挡挂入五挡时，发动机转速降为1 800r/min，输入轴的转速差约为3 000－1 800=1 200r/min（与同步器性能试验大纲工况要求不符）。

因此要在挂挡相同的时间内通过同步环的同步力矩使输入轴的转速快速上升 ，需要较大的同步力矩，加速了同步器齿环的磨损。

文章来源：《中国金属通报》 网址: http://www.zgjstbzz.cn/qikandaodu/2020/1224/582.html