對新形勢下汽車變速器可靠性設(shè)計分析

王新星 陳志號

摘 要：變速器是汽車傳動系統(tǒng)的重要組成部分，它對汽車的動力性與經(jīng)濟性、操縱的可靠性與輕便性、傳動的平穩(wěn)性與效率都有直接的影響。隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展和汽車現(xiàn)代設(shè)計方法的開發(fā)和應(yīng)用，人們對汽車變速器設(shè)計的要求越來越高。

關(guān)鍵詞：機械式齒輪變速器；可靠性；設(shè)計分析

1.汽車變速器的發(fā)展概述

汽車問世至今已有百余年的歷史，汽車的出現(xiàn)為人們生活的改善、世界經(jīng)濟的發(fā)展帶來了極大的影響，為人類社會的進步做出了 巨大的貢獻。變速器在汽車用內(nèi)燃機作為動力裝置時就成為汽車必 不可少的組成部分。往復(fù)活塞式內(nèi)燃機是現(xiàn)代汽車中應(yīng)用比較廣泛 的動力裝置，其質(zhì)量輕、體積小、使用方便、工作可靠，但它的轉(zhuǎn) 速和轉(zhuǎn)矩變化范圍小，如果使用條件的情況比較復(fù)雜會對汽車的車 速和牽引力的變化范圍提出更高的要求，而往復(fù)活塞式內(nèi)燃機無法 滿足這些要求。因此，將主減速器和變速器安裝到汽車的傳動系統(tǒng) 中，以完成減速增矩的目標(biāo)來解決性能與汽車的經(jīng)濟性和動力性之 間的矛盾。

變速器的功能主要體現(xiàn)在以下方面：一是通過汽車傳動比的改 變來使車輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的變化范圍增大，幫助汽車適應(yīng)復(fù)雜的狀 況，并且保證發(fā)動機的工作處于最佳工況范圍；二是可以使動力傳 遞暫時中斷，實現(xiàn)空檔來方便發(fā)動機進行怠速、啟動等；三是在不 改變發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)方向的條件下，使汽車能夠倒退。根據(jù)操縱方式 的不同，變速器可以分為半自動操縱式、自動操縱式與強制操縱式； 根據(jù)傳動比的變化方式，變速器又分為無級式、有級式與綜合式。

2.汽車機械式變速器可靠性方面易出現(xiàn)的問題

2.1速器設(shè)計原理和運作過程分析

汽車技術(shù)是相互基礎(chǔ)機械技術(shù)配合作用下得以誕生的，在汽車運作時發(fā)動機產(chǎn)生的輸出功率極大，相應(yīng)的大功率和大扭矩會帶動發(fā)動機效率達(dá)最大化，一個優(yōu)質(zhì)的汽車必然發(fā)動機技術(shù)最為先進。通過符合其對應(yīng)的發(fā)動機的變速器系統(tǒng)，控制發(fā)動機對車體動力系統(tǒng)的輸出大小，在汽車行駛中，通過機械式變速器調(diào)整相應(yīng)的齒輪組，改變各輪組內(nèi)的齒數(shù)數(shù)量，調(diào)整，變速的各個級。目前現(xiàn)代汽車工業(yè)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了大量符合時代特征的先進技術(shù)，通過計算機輔助模擬，和逆向工程力學(xué)的傳導(dǎo)車技方法以及機械質(zhì)量設(shè)計運作法等技術(shù)，對機械式變速器的運作和機械機構(gòu)調(diào)整有重要作用。

2.2機械式變速器現(xiàn)有問題剖析

汽車整車的構(gòu)成設(shè)計需要對車體外形是否符合空氣動力學(xué)和汽車各品牌的家族標(biāo)識外形的設(shè)計為重要參考。同時，在零部件等各構(gòu)成單元系統(tǒng)是否合理構(gòu)成汽車結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化為確定設(shè)計點。最后，作為汽車的動力系統(tǒng)，是否能準(zhǔn)確供給汽車的最合理動力輸出，進行設(shè)計。因此，汽車的機械式變速器首先要遵循以上的原則進行，國際汽車行業(yè)的發(fā)展方法是向著車體合金的輕量化，排放和耗油的低能耗化，以及車體的科技化發(fā)展，機械式變速箱的優(yōu)勢在于有技巧可靠的改變發(fā)動機產(chǎn)生的速率輸出的平滑性。而變速器未來發(fā)展要求是保持汽車實現(xiàn)變速的前提下載平順和安全以及穩(wěn)定這三點同時提高。現(xiàn)代機械工業(yè)設(shè)計需要機械式變速器的各項機械點和細(xì)節(jié)進行全部和局部考慮，測試的程度數(shù)值對最后整體運作具有直接重要影響。但是目前機械式變速器存在測試受科技水平限制并不能完全符合理論的要求，并且在車體設(shè)計，零部件設(shè)計以及科技感設(shè)計這三點都會制約變數(shù)器設(shè)計。特別是推行的汽車輕量化標(biāo)準(zhǔn)，對汽車合金的采用和整車重量以及硬度系數(shù)指標(biāo)都要求及其嚴(yán)格，如何合理設(shè)計機械師變速器具有現(xiàn)實意義。

3. 新形勢下汽車變速器的可靠性優(yōu)化設(shè)計

3.1計的分析方法

機械式變速器是對汽車傳統(tǒng)的無極變速等方法的優(yōu)化改變，得出的一種創(chuàng)新的變速機械結(jié)構(gòu)。是目前可靠性和安全性指數(shù)相對較高的一種變速系統(tǒng)。愛對其設(shè)計模型的分析可以得到，作為汽車發(fā)展的重要趨勢其輕量化對變速器的可靠性帶來的改變時最大的。變速器的運作原理是需要通過內(nèi)部設(shè)立的齒輪組相互間的傳導(dǎo)和檔位的改變，使得齒輪的每輪數(shù)發(fā)生改變，進而產(chǎn)生不同的齒輪比改變發(fā)動機提供的一定輸出效率。通過在變數(shù)器和汽車輕量化兩者的統(tǒng)一為前提實現(xiàn)的設(shè)計，需要對機械式變速器的占正常的體積和重量和其自身的重量進行嚴(yán)格模型設(shè)計。齒輪體系紙盒和輕量化設(shè)計需要達(dá)到的統(tǒng)一目標(biāo)函數(shù)表述公式為：

V= b1d12

通過對相應(yīng)的齒輪輪組進行再漸開線圓柱方面的齒輪帶動，得出項目齒輪組配合在模型數(shù)和齒輪咬合比率數(shù)值是否值相同，對形成的壓力和切入角度是否一致都要求精準(zhǔn)。同時對每個齒輪的數(shù)量在旋轉(zhuǎn)式的每一個單股掛檔后齒數(shù)的配動輸出值是否同意，在汽車體需要實現(xiàn)倒檔功能中齒輪體相應(yīng)施加改變后的傳動關(guān)系也要進行統(tǒng)一性考慮。在每個推進檔位的變動和換擋中，要符合設(shè)計中相關(guān)的力學(xué)作用，特別是車體倒檔功能實現(xiàn)需要齒輪組的改變和檔位調(diào)整要結(jié)合應(yīng)用的參數(shù)準(zhǔn)值進行調(diào)整。得出整個齒輪的配置體積：

V=

通過的變速器各相互換擋工作后運行的傳動系數(shù)產(chǎn)生的不同利率系統(tǒng)分析可以，有關(guān)齒輪運作的指數(shù)函數(shù)表示：

F（X）=V

因此，通過相應(yīng)的x變量的表示得出兩者間互相影響和制約的關(guān)系表示，對整個齒輪配置和對汽車整體體積所占比重的權(quán)衡直觀重要，是重要的參考價值函數(shù)。是完全符合汽車技術(shù)未來發(fā)展方向尤其是整車輕量化的發(fā)展方向的，因此面在考慮相應(yīng)變量x后，對變數(shù)器系統(tǒng)進行可靠性的研究和方案的制定。

3.2符合模型分析研究方法的闡述

在對汽車機械式變速器的機械運作和與之相關(guān)的機械單元間配合的理論分析得出，在考慮整體機械式變速器符合體積合理大小后要對設(shè)計相關(guān)的無必要環(huán)節(jié)適當(dāng)剔除和刪減.對在關(guān)鍵齒輪部位的硬化系數(shù)要及其研究和考量設(shè)計，此處的重量是需要在設(shè)計工作中重點靠后的步驟。對每個齒輪需要在假設(shè)狀態(tài)下存有的可能和為止可能的故障問題一一列出，并對每個齒輪問題進行系統(tǒng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆诸惡捅鎰e，對具有特定和專屬屬性的問題進行統(tǒng)一的結(jié)論判定。把每個類型點差別較大但性質(zhì)間隔較小的問題逐一對待，并在一個問題處理中及時規(guī)避另一個問題的誕生是有必要的。

3.3 多方向多角度的機械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

多方向多角度也可以概述為多目標(biāo)多點的最終解方法研究，得出相對一致并在性質(zhì)上差別不大的方法，成為目標(biāo)綜合方法。通過對每個細(xì)分目標(biāo)的區(qū)分和單獨的問題逐一，把相應(yīng)的不同方向和不同角度的問題進行配置結(jié)構(gòu)和解析結(jié)構(gòu)的合理調(diào)配。得出一個相對統(tǒng)一的函數(shù)表述，對每個單目標(biāo)的函數(shù)進行適當(dāng)?shù)臍w類并及變量的帶入。對采用的線性加權(quán)的方法得出的函數(shù)可以對相應(yīng)權(quán)系數(shù)的目標(biāo)數(shù)值取：minF（X）=min[W1F1（x）+ W2F2（x）] 帶入公式齒輪運作函數(shù)表示鄉(xiāng)音的關(guān)于體積的加權(quán)系數(shù)函數(shù)：W1= ， 并對到出所需的最優(yōu)化取值范圍和判定范圍。

參考文獻：

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