摩托车用变速器齿轮副轴的拆装

摩托车用变速器齿轮副轴的拆装

在摩托车的动脉中，如图1所示，电机功能是改变传动的传动比，扩大扭曲和旋转的变化范围，以适应不断变化的驾驶条件。如果发动机处于最不利的条件，充分发挥发动机的动力性能是最好的。空屏障用于中断动力传输，因此发动机可以顺利进行启动和减速的要求。摩托车发动机一般采用有级变速齿轮,即变速器主轴齿轮和变速器副轴齿轮。在摩托车的齿轮变速机构中,即部分齿轮固定在轴上或与轴用花键连接,而部分齿轮则可以在轴上空转(如图2所示),每对配合齿轮始终处于啮合状态,可移动的齿轮侧面制有端面拨爪,空套在轴上的齿轮侧端面制有端面爪孔,移动齿轮可使其端面拨爪插入另一齿轮的爪孔中。为便于齿轮爪顺利地插入爪孔,齿轮的爪孔多为腰似形状,这样,主、副轴齿轮之间便可以实现连接而一同旋转。另外,部分发动机的主、从动齿轮的右端还布置有一对启动齿轮,供脚启动之用。变速器主轴是输入轴,经离合器初级传动装置与发动机曲轴连接。变速器组合上布置有五只主动齿轮,即一挡、二挡、三挡、四挡、五挡主轴齿轮;其中,主轴一挡齿轮由于直径小,故与主轴件被铸制成一体,主动四挡齿轮为花键滑动式,由主轴拨叉控制,向左或向右移动,可分别与五挡和三挡齿轮结合;变速器副轴为从动轴,是变速器的输出轴,其上也相应布置有五只从动齿轮,即一挡、二挡、三挡、四挡、五挡副轴齿轮。副轴三挡和五挡齿轮,同样为花键滑动式,分别由副轴右拨叉和副轴左拨叉控制,向左或向右移动,可分别与四挡、二挡和一挡齿轮结合。其余挡位的齿轮均空套在主、副轴上,并用花键垫圈和挡圈予以限位,因此,只能在有限的轴向间隙内空转。由于变速器齿轮副不是经常更换的零件,且零件的技术要求很高,给一般维修服务人员如何选购与鉴别带来极大的困难。为此本文,从有级变速器齿轮副的技术要求、拆装注意要点、常见故障及原因分析和简便识别方法等方面进行探讨,供大家参考。一、技术要求1.制造要求摩托车用变速器齿轮应按规定程序批准的产品图样及技术文件制造,并符合本标准的规定。2.齿轮材料、机械工程和圆弧件的要求齿轮、齿轮轴的材料、机械性能及热处理要求(如表1所列)。允许采用机械性能相当或较高的其它材料。3.正火处理所有齿轮齿坯均应进行正火处理。4.金相组织评级齿轮的渗层组织应按ZBT04001进行评级,金相组织应为细晶回火马氏体的基础上分布着弥散的碳化物,不允许出现严重的碳化物网或大块碳化物聚集。5.表面要求齿轮各表面应光洁,不允许有裂纹、锋边、碰伤、划伤、锈蚀及毛刺等。6.安装要求(1)装配前的齿轮、齿轮轴应清洁,不允许有金属屑及其他杂物。(2)变速器总成装配后,其传动轴必须灵活无阻滞现象。7.运营要求变速器运转应平稳正常,不得有冲击敲击,高声啸叫等异常噪声。在额定转速时,最大噪声不大于80分贝。8.保用期在正常使用条件下(选用型号适宜润滑油,油量充足并按行驶里程定期换油),齿轮的使用寿命应与摩托车保用期相适应。9.表面硬度和渗层深度的测量(1)精度齿轮的精度按GB10095规定执行。(2)齿面硬度齿面硬度在齿顶面上沿圆周方向对称测4个点,心部硬度在齿轮端平面上磨去渗碳层后进行测量,测量方法按照GB230的规定进行。(3)渗层深度渗层深度按GB9450的规定在齿轮样件上测量。(4)金相组织渗层金相组织按ZBT04001的规定进行评定。二、技术要求高有级变速机构的零件较多,且变速齿轮均在曲轴箱内,拆卸较烦琐,技术要求高。为了使大家对拆卸有级变速机构有比较清晰的认识,现以CB125T款摩托车为例作简要介绍,其拆卸次序和要点如下所述。1.发动机曲轴箱及控制装置的分类见图1(1)从车架上拆卸发动机准备好所有的拆卸工具和专用工具,先将摩托车中撑支起,趁热机松开左曲轴箱下方的放油螺栓,放净曲轴箱内的所有润滑油。待机油全部流尽后,卸下支架螺栓和侧支架,然后将与发动机连接的所有电气插头和插件分开,松开空气滤清器螺钉和与化油器连接的油门钢索、加浓接头等连接零件,在摩托车下方置一块木板,在松开所有与车架连接的螺栓、螺钉和螺母后,两人小心地将发动机从车架上取下来。(2)分解曲轴箱使用通用和专用工具先将发动机曲轴箱以上部位的零部件细心分解,按照规定的程序和要求将这些零部件分类存放。在拆卸磁电机转子、启动大链轮、启动电机、离合器部件、机油泵、启动机构以及高速齿轮等零部件后,使用对边尺寸8、10mm套筒扳手将曲轴箱合箱螺钉10只全部卸下。使用穿心12寸一字起从左、右曲轴箱中间(即上箱面处)轴承支座处楔入,木榔头或橡胶锤轻轻敲击穿心12寸一字起,使左、右曲轴箱分开。(2)分解变速机构缓慢转动曲轴(注意拉住正时链条,不要被曲轴上的正时齿卡住),使右缸连杆处于最高位置,两手轻轻扶住右曲轴箱两侧并取下,小心取出2只合箱定位销,如定位销被密封胶和垫片粘住,可使用尖嘴钳带软布包住定位销夹出(这样可避免定位销被钳口夹伤)。用尖嘴钳带软布包住拨叉轴,施力拔出,然后依次取出变速器左、中、右拨叉和变速鼓,最后取出主、副轴齿轮组件。(3)分类存放零件依次拆下主轴二挡齿轮、五挡齿轮、四挡齿轮、三挡齿轮、主轴启动齿轮(如图3所示),以及装配在中间的垫圈、花键垫圈、轴用挡圈等零件;依次拆下副轴二挡齿轮、五挡齿轮、四挡齿轮、三挡齿轮、一挡齿轮、一挡齿轮套、副轴启动齿轮(如图4所示),以及装配在中间的垫圈、花键垫圈、轴用挡圈等零件。主、副轴齿轮和花键垫圈、轴用挡圈及垫片等零件的装配顺序非常严格,因此,对于初次分解变速齿轮的维修人员,可用比较结实的细绳或T形起将主、副轴齿轮零件穿在一起,避免齿轮、垫圈、挡圈的装配方向弄错。2.旋转零件的装复(1)清洗零件在装配变速器前,应对经过检查后的所有零件进行清洗。清洗时,可用清洁的金属或塑料盘装齿轮零件,注意用不起毛、不掉丝的棉布或绸布揩洗零件,否则容易使布屑留在齿轮上,装配后落入曲轴箱内,堵塞润滑油路。清洗完毕,应涂油处理。(2)分装变速器齿轮(1)装配主轴变速齿轮组。取主轴一根,主轴油堵孔向下,主轴三挡齿轮(齿数20)内孔涂适量机油(下同)离合齿朝上装入主轴,放一只内花键垫圈(Φ25.6×Φ17.6×1.4),持轴用卡簧钳将QSTW-20挡圈一只装到主轴Φ19×1.3卡槽中。将主轴四挡齿轮(齿数23)拨叉槽向下装入主轴,同样将QSTW-20挡圈一只装到主轴卡槽内,穿上一只内花键垫圈,把主轴五挡齿轮(齿数24)离合齿朝下装入主轴,再依次装入主轴二挡齿轮(齿数17)和一只挡圈(Φ25×Φ15.1×1)。调转主轴使主轴油堵孔朝上,将一只挡圈(Φ27×Φ20.1×1.5)装入主轴,依次将主轴启动齿轮分组件(齿数19),使花键端朝上套入主轴。(2)装配副轴变速齿轮组。取副轴一只,输出端花键向下,把副轴四挡齿轮(齿数28)离合齿朝上装入副轴,顺次套入一只内花键垫圈(Φ25.6×Φ17.6×1.4),再将QSTW-20挡圈一只装到副轴Φ19×1.3卡槽中。将副轴三挡齿轮(齿数29)轮面向上装入副轴,副轴一挡齿轮套大端朝下,副轴一挡齿轮(齿数36)光面向上分别装入副轴。将一只挡圈(Φ28×Φ16.6×1)、副轴启动齿轮(齿数32)依次从副轴上端装入副轴。调转副轴把副轴输出端朝上,使副轴五挡齿轮(齿数26)拨叉槽向下从副轴上端装入副轴花键。将副轴二挡齿轮(齿数32)光面朝上套入副轴Φ22轴颈上,再顺次套入一只挡圈(Φ29×Φ20×9)。最后检查副轴五挡齿轮的卡爪应能顺利卡入副轴二挡齿轮椭圆形槽中,副轴三挡齿轮的卡爪应能顺利卡入副轴一挡齿轮椭圆形槽中。(3)对准油孔。安装有油孔的衬套或齿轮时,应使孔与轴上的油孔对准,同时注意在各轴的油孔及齿轮外表涂上适量润滑油,以加强变速齿轮副的初始润滑。(4)检查卡簧(也称挡圈)。安装与旋转零件接触的垫圈时,应注意将有倒角的一面朝向旋转零件;拆下的挡圈弹力下降,最好不要再用,安装挡圈时,应将有倒角的一面朝向承受负荷的一侧,装好后,应转动挡圈,确认挡圈是否装入槽内,且使挡圈的开口对准花键的键槽底部。装妥后,应转动挡圈,确认挡圈是否装在槽内。带锁紧的垫圈,其爪部应与花键垫圈的槽部对齐。对于弹力衰减或已变形的挡圈,不能重复使用。(5)正确装配。如果不是新组装变速齿轮组,则应将变速器主、副轴、各挡齿轮及各种垫圈、挡圈、卡簧等按分解时记录的位置和方向组装好即可。3.取合适的零件离合器在变速机构中起着传递扭矩的作用,由于长期使用,每换一次挡位,离合器总要分离、结合一次。因此,离合器中的主、从动片的磨损以及离合器弹簧弹力的衰减是不可避免的,应定期对离合器的有关零件进行检查,其主要项目如下。(1)主动摩擦片的厚度;(2)从动片的变形量;(3)离合器固定罩槽部的磨损量;(4)离合器弹簧的弹力及自由长度等。一旦这些零件超过该机型使用说明书标定的极限值,应予以更换。其中,对离合器固定罩槽内侧的磨损可用中型锉刀将不平面修整,锉修时,应注意槽口的上下尺寸要一致。整修完毕,将摩擦片组件放入离合器固定罩,应能灵活移动。若固定罩上的压坑很深或经锉修后与摩擦片凸台间隙过大,则应更换新件。三、空气源的换挡跨骑式摩托车发动机采用齿轮常啮合式有级变速器,其变速齿轮处在常啮合状态,两齿轮面接触频繁,驾驶者在摩托车行驶过程中需要不断换挡来适应各种路况的变化,使摩托车顺利前行。随着使用时间的延长以及操纵车辆技术的差异,发动机变速系统会产生一些故障,常见的故障有摩托车自动脱挡或跳挡、变速器齿轮卡死、变速踏板不能复位以及变速器齿轮有异常声响等。1.自动脱挡和跳挡摩托车自动脱挡的故障表现为摩托车在行驶过程中,发动机车速突然上升,且伴有很大响声,同时车速下降,挡位自动脱掉,回到空挡位置。在行车途中,尤其是在下坡时,出现摩托车自动脱挡的现象是非常危险的,因为一旦变速系统自动脱挡,车辆就失去发动机牵阻所起的辅助制动作用,无法控制车速,如果这时制动器再出现故障,则会酿成事故,因此,遇到这种情况,驾驶员应迅速果断地踩下制动踏板,减小油门,然后抢入低一挡,利用发动机制动,以降低行驶速度,或马上握紧离合握把,使之脱开,减小油门,重新进行挂挡。造成摩托车自动脱挡或跳挡的原因有以下几点。(1)拨叉磨损或弯曲变形拨叉磨损或弯曲变形,使齿轮不能移到工作位置,齿轮的接合齿磨损严重,使齿轮受载后产生较大的轴向力,从而产生跳挡;(2)齿轮滑动花键孔与花键轴磨损严重齿轮的滑动花键孔与花键轴磨损严重,使齿轮工作增加较大的轴向力,变速轮,变速臂,变速轮定位板,定位板弹簧等磨损,变形或弹力减弱,都可能导致自动脱挡;(3)其它因素零部件加工精度低,装配调整不良,造成齿轮啮入深度不足等原因,均会引起摩托车自动脱挡或跳挡。2.液压机出现盘齿断裂,这是我国变压器卡死的原因之一变速器被卡死的故障表现为在变速器已挂入某挡位后,变速器齿轮不能单独转动,遇到这种情况,必须立即检查、排除,否则会加剧机件的损坏,有的甚至造成变速器主轴断裂(如图5所示)。造成变速器被卡死的原因有。(1)变速器主轴或副轴轴向位移过大,使各变速齿轮偏离了原位,引起变速齿轮错位啮合。(2)拨叉齿轮磨损或变形,致使变速齿轮被拨叉卡死而无法转动。(3)变速机构中的轴承因缺乏润滑或质量不好而咬死,使变速臂无法转动而卡死。(4)齿轮轮齿折断后,卡在齿轮啮合面间,导致齿轮卡死。(5)在清洗或装配变速器时,因不慎有坚硬异物进入变速器而卡死。3.主、副轴支撑齿轮磨损时产生的运转异响摩托车在行驶途中,发动机在某一挡位下运转时,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大。造成变速器齿轮有异响的原因有以下几点。(1)齿轮啮合间隙不当主、副轴传动齿轮的啮合间隙不当,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。(2)拨叉弯曲变形由多种因素的影响,拨叉弯曲变形,使换挡齿轮与拨叉工作平面激烈摩擦,引起运转异响。(3)主、副轴支撑轴承损坏变速器主、副轴支撑轴承损坏,直接引发运转异响。(4)有异物进入变速器或个别齿轮打齿有异物进入变速器使个别齿轮或整个齿轮全部损坏(如图6所示),造成齿轮啮合运转不均匀,导致运转异响。四、齿轮齿形误差变化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,磨齿和珩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,如果热处理质量不过关,其齿轮面会产生不同程度的变形,影响齿轮副的正常啮合运转质量,从而发出异常声音。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。我们通过渐开线圆柱齿轮齿形精度等级及齿形误差表(见表2所列)可以看到,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0.028～0.040mm,约是高精密级加工齿轮齿形的4.5倍。变速器齿轮为精密机床加工出来的,一般维修人员难以从表面上识别其质量优劣。为此,推荐大家采用以下方法进行鉴别。1.铜套加工的必要性变速器齿轮包括了主轴和副轴及其齿轮副,应仔细观察变速器齿轮各个部位及轴的细微部分,下面分别予以介绍。(1)检查齿轮外表(如图7所示)在摩托车的齿轮变速机构中,即部分齿轮固定在轴上或与轴用花键连接,而部分齿轮则可以在轴上空转,每对配合齿轮始终处于啮合状态,可移动的齿轮侧面制有端面拨爪,空套在轴上的齿轮侧端面制有端面爪孔,移动齿轮可使其端面拨爪插入另一齿轮的爪孔中。检查时请格外注意,不管变速器齿轮是采用何种加工方法制造出来的,正规配件厂家生产的变速器齿轮的外表都很精致,齿轮的啮合部位光滑明亮,且没有任何毛刺。齿轮的周边和内孔都有规律的倒角,尤其是可移动的齿轮端面拨爪的头部倒角,以及空套在轴上的齿轮端面爪孔,均为精锻成型的,而不是用刀具切削倒角的。非正规配件厂家生产的变速器齿轮的外表极其粗糙,齿轮的周边、内孔以及齿轮端面拨爪或爪孔的倒角不均匀,有的甚至明显呈歪斜状。还有,变速器齿轮的非加工面没有经过喷砂工艺处理,存放时间长了,容易生锈。部分齿轮的齿顶有轻微斑点、剥落或其边缘略有缺角破损,给齿轮运转留下故障隐患。(2)检查启动齿轮及铜套采用脚启动装置的变速器齿轮副,还备有启动齿轮,为了减少启动齿轮的摩擦系数,特意在启动齿轮的内孔设置了铜套结构,在铜套内孔均匀布置了许多小圆形油槽(如图8所示),主要是贮存机油以加强此处的润滑。正规配件厂家生产的启动齿轮质量纯正,其铜套内的小圆形油槽分布均匀,用手指摸上去光滑细致,没有任何毛刺。非正规配件厂家生产的变速器启动齿轮及铜套,里面的小圆形油槽分布极不均匀,有的铜套材料杂质较多,存在不同程度的疏松现象,使用时间一长,铜套容易从启动齿轮内孔脱落。(3)检查主轴、副轴主油道和小油孔(1)主、副轴内孔一般与曲轴箱轴承及油道相通,主、副轴在热处理后会留有少量的金属屑及其他细微杂物。正规配件厂家生产的变速器主、副轴内孔在专用精密机床加工,热处理后,先用高压空气对准主、副轴内孔冲吹,然后采用超声波清洗机清洗,内孔非常洁净光亮。非正规配件厂家生产的变速器主、副轴内孔的加工工艺简单,热处理后通常是人工清洗,难以保证内孔的清洁度。检查时,可采用小钢针或8号铅丝绕上细棉丝,伸入主、副轴内孔转动数周,取出小钢针或8号铅丝,仔细观察上面的细棉丝,如果有明显的锈迹或有金属屑及其他细微杂物,说明是非正规配件厂家生产的。(2)主轴和副轴均加工有油孔,其孔径只有1.5mm(如图9、10所示)。由于这些小油孔的孔径很小,油孔加工后容易产生毛刺。正规配件厂家生产的主轴和副轴油孔加工工艺先进,小油孔位置准确,油孔口均经过倒角处理,没有任何毛刺。不管是转动齿轮还是可移动的花键齿轮的齿轮孔,正规配件厂家生产的齿轮副与轴的配合间隙一般控制在0.04～0.08mm。非正规配件厂家生产的主轴和副轴油孔的位置不准确,油孔口没有经过倒角处理,毛刺很多,造成变速器齿轮装配后,润滑油被毛刺堵塞或部分堵塞,从而拉伤齿轮。此外,齿轮副与轴的配合间隙有大有小,没有任何规律,给变速器齿轮的正常运转带来极大的隐患。(4)检查主轴主油道油堵部分车型的变速器主轴右端设有小油堵(譬如:CB125T款244FMI发动机),主要目的是将油道内带压力的润滑油喷射到右曲轴箱盖离合器推杆的斜面上,再反射到离合器平面轴承。该小油堵为铝合金材料制作,小油堵的中心油孔直径很小,只有1.5㎜(如图11所示)。正规配件厂家生产的变速器主轴右端小油堵尺寸精确,铆制工艺先进,能够确保铝合金小油堵在高温状态下与变速器主轴右端孔牢固贴合,而不会脱落。非正规配件厂家生产的变速器主轴右端小油堵尺寸粗糙,且采用人工铆制,冲压铆制痕迹明显,不时留下伤痕隐患,小油堵在高温状态下容易脱落,从而引发失油的故障隐患。(5)检查相关间隙一般转动齿轮在主轴或副轴上的间隙在0.15～0.35mm之间,此间隙主要由轴上的挡圈槽位置尺寸来控制。在主轴和副轴所有齿轮挡均加工有1.1～1.2mm的挡圈槽,该挡圈槽加工要求高,位置度要求更高。正规配件厂家生产的主轴和副轴加工的挡圈槽深度和位置度全部符合图纸和技术要求,且在挡圈槽外边均进行去毛刺处理,能够确保变速器齿轮的正常运转。非正规配件厂家生产的主轴和副轴加工的挡圈槽深度和位置度较差,造成此间隙不是过小(或无间隙),就是间隙过大。若间隙过小,热机后,齿轮的转动阻力加大,容易引起齿轮磨损和异常声音。间隙过大,则齿轮轴向晃动过大,同样容易引起齿轮的运转异声,应仔细检查鉴别。(6)检查副轴端毛刺变速器副轴的头部一般为花键结构,此花键端在加工过程中容易产生毛刺。由于副轴花键端在装配时要穿过轴承和输出轴油封,因此多余的毛刺极易在装配过程中将输出轴油封的主唇口划伤,引起此处渗漏机油。正规配件厂家生产的变速器副轴均用进口设备加工,且有专门去毛刺工艺,确保此处没有任何毛刺(如图12所示)。非正规配件厂家生产的变速器副轴在普通机床上加工,没有去毛刺工艺,仅采用人工方法简单去毛刺。检查时,可用手指在变速器副轴花键端轻轻转数圈,有没有毛刺,一试便知分晓。2.表面粗糙度和硬度对于变速器齿轮硬度的检查,维修人员没有专用仪器几乎无法进行。为此,建议采用锉刀(锉刀一般由碳素钢经轧制、锻造、退火、磨削、剁齿和淬火等工序加工而成。锉刀用的是t12钢,经表面淬火后硬度达62～64HRA)在原机变速器齿轮和配件变速器齿轮的非加工面上来回锉几下,如锉刀在变速器齿轮零件表面打滑(齿轮表面硬度达到78～82HRA),说明齿轮硬度高。若能轻易地锉出痕迹,说明其配件硬度不足。另外,一般正品的变速器齿轮非加工面有喷砂工艺痕迹,而伪劣3.金属件的击穿根据金属材料成分不同、组织结构不同的特点,可将要鉴别的变速器齿轮件与某个金属件进行敲击,使其发出声音。由于钢件材料的金属成分多、组织结构紧密,一般会发出较清脆的声音,可用原机变速器齿轮与配件原机变速器齿轮分别与某个金属件进行敲击,以便仔细比较其发出的声音。该比较鉴别的操作环境必须保持安静,为此建议在环境相对安静的早晨进行。4.化学成分分析火花鉴别法的工作原理是钢铁材料在砂轮上研磨时,砂轮转速极快,产生高热,使材料研磨出颗粒,达到熔融状态。这些高温、熔融的细颗粒被砂轮离心作用抛射到空气中,发出亮光,其表面层与空气中的一氧化碳作用,形成一层氧化铁薄膜,并在瞬时作用下,颗粒的温度越升越高,内部的一氧化碳积聚也越聚越多。由于内部膨胀产生爆裂,便形成火花。钢铁材料中的碳元素是产生火花的基本元素,而当钢铁中含有锰、硅、钼、铬等元素时,它的氧化物将影响火花的统一线条、颜色和形态,由此可以判断钢铁材料的化学成分。根据以上火花鉴别原理,建议将原机变速器齿轮件和配件变速器齿轮件中的非加工面轻轻(磨削时施加压力以20～60N为宜,轻压看合金元素,重压看含碳量)对准砂轮(火花鉴别专用电动砂轮机的功率为0.20～0.75kW,转速高于3000r/min。所用砂轮粒