卞國勝

（坤泰車輛系統(tǒng)（常州）有限公司，江蘇常州 213000）

0 引言

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，汽車逐步成為人們主要的代步工具，汽車的需求量逐年增加。在汽車的運(yùn)行過程中，變速器齒輪故障常常是由于汽車運(yùn)行環(huán)境、操作條件等造成的，具體表現(xiàn)為變速箱內(nèi)齒輪軸承等的故障，一旦出現(xiàn)將會影響行車的安全性。因此，汽車變速器齒輪故障診斷成為重點的問題，相關(guān)人員需掌握變速器齒輪故障的表現(xiàn)，利用各種故障診斷與判別方式，及時排除齒輪故障，提高汽車整體性能。

1 汽車變速器齒輪故障的診斷方法

1.1 磨損殘余物分析方式

1.1.1 基本概述

在汽車的運(yùn)行過程中，內(nèi)部的很多零部件如齒輪會出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。如果發(fā)生了變速器齒輪磨損現(xiàn)象，有關(guān)人員可以從潤滑油中分離出相應(yīng)的磨損殘留物。在汽車變速器齒輪故障的診斷過程中，磨損殘余物的分析主要是要對潤滑油中的各種磨損殘余物成分進(jìn)行檢驗，結(jié)合檢驗數(shù)據(jù)結(jié)果與分析結(jié)果，從中得到變速器齒輪磨損的具體情況。在磨損殘余物分析診斷方式下，變速器齒輪磨損情況能直觀地呈現(xiàn)在相應(yīng)數(shù)據(jù)中，有關(guān)維修人員可以充分利用這些數(shù)據(jù)信息來制定維修策略，及時更換存在磨損現(xiàn)象的齒輪。

1.1.2 實際診斷方法

在實際工作中，潤滑油殘余物分析診斷方式是一種便捷的診斷汽車變速器齒輪磨損的方法，也是一種最為簡單、基礎(chǔ)的故障診斷方式。在具體應(yīng)用過程中，相關(guān)人員需對潤滑油中的殘余物進(jìn)行檢測，從而獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，如潤滑油渾濁度等，進(jìn)而更為準(zhǔn)確地掌握變速器齒輪的磨損情況。在汽車變速器磨損殘余物的分析過程中，通過收集其在工作狀態(tài)下殘余物的產(chǎn)生情況，能夠獲得更為全面的殘余物信息，而所獲得的這些信息同樣可以被用于變速器齒輪故障的處理。油樣分析是一種磨損物診斷方式，能夠全面掌控汽車零部件齒輪磨損機(jī)理，進(jìn)一步獲得全面的汽車變速器齒輪磨損信息。在汽車的使用過程中，如果長期應(yīng)用這種診斷方式，將有助于新技術(shù)、新產(chǎn)品的應(yīng)用[1]。

1.2 振動檢測技術(shù)診斷法

振動檢測技術(shù)診斷法是汽車變速器齒輪故障診斷中一種有效技術(shù)，在具體應(yīng)用過程中主要是全面檢測設(shè)備的振動參數(shù)、特征，根據(jù)所獲得的檢測結(jié)果全面把控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障信息。在汽車運(yùn)行過程中，振動參數(shù)具有明顯的多樣性，測振防范具有在線性與無損性，因此，這些特性使得在實際的振動檢測過程中，能夠進(jìn)行振動監(jiān)測診斷，獲得詳細(xì)、全面的振動信息。汽車變速器齒輪如果出現(xiàn)表面失效的問題，將會在運(yùn)行過程中表現(xiàn)為異常振動與噪聲。應(yīng)用振動檢測技術(shù)能夠在汽車的運(yùn)行中提取出相應(yīng)的振動信號，進(jìn)而結(jié)合變速箱頻率來進(jìn)行測量參數(shù)、傳感器的科學(xué)選擇；為在振動檢測的過程中獲得全部數(shù)量的振動信號、變速箱齒輪狀態(tài)信號，需保障振動測量點選擇的合理性。通常情況下，在振動檢測技術(shù)的應(yīng)用中，測量點多為能夠全面反映變速箱齒輪狀態(tài)的振動敏感點、與診斷核心部分距離較近的關(guān)鍵點、易出現(xiàn)劣化現(xiàn)象的易損點[2]。振動檢測技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在其可以實時、直觀、準(zhǔn)確地反映機(jī)械（設(shè)備）的動態(tài)變化特征、運(yùn)動過程，檢測更為便捷與高效。

1.3 聲發(fā)射技術(shù)診斷法

聲發(fā)射技術(shù)診斷法需要利用專業(yè)的儀器來完成相應(yīng)的檢測與診斷工作，具體來說，主要是借助于專業(yè)儀器來進(jìn)行聲發(fā)信號的檢測與分析。隨著汽車的運(yùn)行，變速箱齒輪長期處于高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，使得其在運(yùn)行過程中常常伴隨著熱彎曲、不對稱等情況，而這會增加轉(zhuǎn)子碰撞的概率，在金屬內(nèi)部的晶格會出現(xiàn)重新排列、滑移的情況。在這一系列的過程中，能量呈現(xiàn)出明顯變化，而能量的釋放最終表現(xiàn)為彈性波的釋放過程，而此能量釋放過程必然伴隨著聲發(fā)射信號的出現(xiàn)[3]。變速箱齒根會存在疲勞應(yīng)力的作用，一旦其所遭受的疲勞應(yīng)力超過了自身的極限，將會造成疲勞裂紋的出現(xiàn)。隨著汽車的使用，這些裂紋將呈現(xiàn)出明顯的擴(kuò)展趨勢，而此過程必然伴隨著聲發(fā)射信號的出現(xiàn)。在聲發(fā)射檢測技術(shù)的應(yīng)用過程中，由于系統(tǒng)內(nèi)包含了數(shù)據(jù)采集模塊，此模塊不僅可以進(jìn)行基本的數(shù)據(jù)采集，還能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、整合與利用，進(jìn)而利用專業(yè)的計算機(jī)系統(tǒng)來進(jìn)行這些數(shù)據(jù)的處理，實現(xiàn)對汽車變速箱尺寸的全面監(jiān)測。在此監(jiān)測過程中，即使是十分微弱的信號，也能夠采集到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，在一定程度上可以保障行車的安全性。在聲發(fā)射技術(shù)診斷的過程中，發(fā)射源形狀、波形變化、傳播路徑等都存在一定的區(qū)別，因此該方法用于汽車變速器齒輪故障的診斷時需要消除背景噪聲干擾。

1.4 光纖傳感技術(shù)診斷法

隨著技術(shù)的進(jìn)步，光纖技術(shù)逐步被應(yīng)用于很多領(lǐng)域，也被有效地用于汽車變速器齒輪的故障診斷。該方法以光纖作為光波傳播媒介，在其傳播過程中，溫度、濕度、磁場與電磁波等外界因素會對傳播產(chǎn)生一定的干擾與影響，相應(yīng)地光纖中的光強(qiáng)、頻率、波長與相位等光波參數(shù)也將發(fā)生一定變化，而這種特性使得在故障診斷中能夠?qū)⑵渥鳛閭鞲衅鱽磉M(jìn)行故障的檢測[4]。在汽車運(yùn)行過程中，如果發(fā)生了變速器齒輪故障，變速器齒輪的溫度、頻率等參數(shù)會出現(xiàn)異常波動，而這種波動信息將會反饋給光纖傳感器，實現(xiàn)電壓信號向電流信號的轉(zhuǎn)換，同時計算機(jī)系統(tǒng)能夠通過對這些信號的接收與判定來進(jìn)行故障原因的分析、故障定位。與其他的診斷技術(shù)相比，光纖傳感技術(shù)下的靈敏度更高，絕緣性能較好、抗干擾能力強(qiáng)。

1.5 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)診斷法

現(xiàn)階段，隨著信息時代的到來，信息技術(shù)、智能技術(shù)等逐步被應(yīng)用于各個領(lǐng)域，改變著生產(chǎn)生活的方方面面。在汽車變速器齒輪故障的診斷中，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)診斷是一種新型的診斷技術(shù)，具有一定的智能化特征。在具體應(yīng)用過程中，它主要是利用箱體的振動加速度信號的時域、頻域等特征來進(jìn)行故障情況的判定。由于變速箱的型號、傳感器的安裝位置有所不同，使得故障診斷的特征參數(shù)會隨之出現(xiàn)明顯的變化。汽車變速箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加劇了特征參數(shù)與安裝位置映射關(guān)系的復(fù)雜性，使得故障的判定與分析更加困難。當(dāng)前，智能化是故障診斷技術(shù)發(fā)展的主要趨勢，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正是在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)的，實現(xiàn)了人腦的數(shù)學(xué)抽象，使得人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠具備一定的聯(lián)想、組織、記憶與自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)能力。在汽車變速器齒輪故障的診斷過程中，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要是利用專家系統(tǒng)來提取相應(yīng)的故障問題，進(jìn)而將故障信息與專家系統(tǒng)中的相應(yīng)描述、表現(xiàn)進(jìn)行對比，進(jìn)行故障的自我診斷與分析。具體來說，利用專家解決問題來訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獲取相應(yīng)的知識信息，采用的是隱式表示神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組織，自動產(chǎn)生的知識能夠用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與權(quán)值加以呈現(xiàn)，將同一問題的若干知識置于同一網(wǎng)絡(luò)中，使得系統(tǒng)在故障的分析與處理過程中能夠充分利用自動獲取與聯(lián)想推理的能力來進(jìn)行[5]。

2 結(jié)束語

近年來，隨著汽車使用范圍的逐步擴(kuò)大，變速器齒輪故障的識別、分析與處理逐步成為汽車使用中人們關(guān)注的重點問題。在汽車變速器齒輪故障的診斷過程中，往往包含了多種的診斷技術(shù)，為提高故障診斷水平，相關(guān)技術(shù)人員需加強(qiáng)診斷技術(shù)方面的選擇能力，盡量采用先進(jìn)的診斷技術(shù)，提高診斷結(jié)果的可靠性，使故障得到快速處理。