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CLC NO.: U463.21 Document Code: A Article ID: 1671-7988（2016）11-149-03

引言

随着市场上自动变速器客户的不断增加，各种自动变速器的故障也时有发生，因此故障真因的分析对提升产品质量和降低客户抱怨非常重要，差速器故障在自动变速器故障中占有一定的比例，且原因比较复杂，对变速器造成的损坏非常严重，该故障的分析对优化设计和提高产品质量具有指导意义。通过对差速器故障机理的研究，指出了差速器烧蚀故障的原因，为针对性的制定改善措施提供指导依据。

1、故障现象

差速器结构如图1所示，当发生差速器烧蚀故障时有可能会出现以下异常现象：

1、行星齿轮轴与行星轮烧结在一起；

2、差速器锁紧销剪断；

3、行星齿轮轴轴向窜动并与壳体干涉将壳体击穿；

4、行星齿轮、半轴齿轮轮齿断裂

5、行星齿轮轴断裂；

6、异响。

图1　差速器结构示意图1.锁紧销 2.半轴齿轮 3.行星轮 4.行星齿轮轴 5.差速器壳体

1.1　故障机理

上述故障现象中，根据差速器的结构和工作原理判定行星齿轮轴与行星齿轮烧结在一起，是引发一系列故障现象的源头，即行星齿轮与行星齿轮轴烧烧结后，为实现两侧轮胎的差速功能，会整体旋转或承担载荷，该作用力作用于锁紧销上，锁紧销被剪断，锁紧销剪断后行星齿轮轴失去轴向的约束进而可以在轴向上窜动，根据烧结的严重程度不同，后续表现出不同的故障现象，如行星齿轮轴断裂、壳体击穿、半轴齿轮断齿等现象，所以差速器烧蚀故障的分析重点在于行星齿轮轴与行星轮烧蚀的原因。

1.1.1　因素分析

为分析差速器行星齿轮轴与行星轮烧蚀的原因，采用因素分析的方法从以下几个方面进行分析：

1）装配因素：差速器的总成装配工艺是比较成熟可靠的，差速器总成装配后需100%进行检查，所以可以排除装配方面的因素；

2）零部件单品质量因素：差速器内装配的零件损坏的比较严重，无法对故障件进行测量，通过对构成零件相近批次的零件检测情况进行分析，各项指标均合格，且对行星齿轮轴及行星齿轮、半轴齿轮分别进行理化分析，硬度、硬化层深度均合格，所以排除零部件单品质量问题；

3）季节因素：根据统计发生故障的时间段来看，以冬季居多占67%，春秋较少占16%，夏季较少占17%，所以相对而言冬季较为突出，分析季节影响的根本因素是环境温度，冬季环境温度相对较低，低温环境下，润滑油的流动性将变差，进而润滑变差，所以因季节变换引起的润滑不良是可能因素之一；

4）地域因素：根据故障发生的地域统计，故障发生地有广州、新疆、甘肃、成都、黑龙江等地域，在中国的北方、南方、中部、西部均有故障发生，且比例无明显突出的地域和规律，所以排除地域因素；

5）行驶里程因素：该类故障变速器出现故障的里程没有一定的规律，里程有3000KM的短里程故障，也有3万公里左右的中长里程故障，所以排除行驶里程的因素；

6）客户使用因素：通过对客户的回访和变速器返厂后分解检查发现该类故障发生前后，车辆有陷入泥坑、泥泞路面、沙漠等非常规路面行驶的经历，在这些路面行驶时，对差速器是一个考验，所以客户使用方面是一个可能的因素；

7）差速器自身结构因素：从上述1～6的因素分析中，可以得出一个初步的结论，差速器烧蚀故障与润滑和使用工况有一定的关系，根据差速器工作的原理，差速器在各种工况下工作时主要受到转速和扭矩载荷的影响，但差速器传递扭矩和载荷的能力受自身结构的限制，当差速器处于较为苛刻的的差速工况下，其自身的综合性能是否足够，因此差速器自身结构也是导致差速器烧蚀故障的一个可能因素 。

1.1.2　理论分析

根据差速器运动的规律和原理，载荷分配情况如图2所示。

直行时差速器扭矩分配公式：

M1=M2=M0

左右半轴有转速差时差速器扭矩分配公式：

M1=1/2×(M0-Mr)

M2=1/2×(M0+Mr)

Mr=M1-M2

说明：

M0：减速器经差速器壳体传递的扭矩

M1：左半轴扭矩

M2：右半轴扭矩

Mr：内摩擦力矩