對新形勢下汽車變速器可靠性設計分析

郭兆凱 焦祥義

【摘 ?要】在汽車的傳動系統中，變速器是其中非常重要的組成部分。變速器的好壞將直接關系到汽車的經濟性和動力性、傳動的效率和平穩性、操縱的輕便性和可靠性。而且，隨著汽車設計方法的發展以及汽車工業的不斷進步，消費者對于 汽車變速器也提出了更高的要求。

【關鍵詞】機械式齒輪變速器;可靠性;設計分析

機械式齒輪變速器在汽車發展史上占據著非常重要的地位，機械式齒輪變速器因其使用壽命長、效率高、生產工藝成熟、機械結構簡單、保養方便等優點成為現今運用最 為廣泛的變速器。但隨著新技術的不斷開發應用，無極變速器等自動變速器在汽車變速器市場中占據的份額越來越 大，因其操作簡單的明顯優勢，使得機械式齒輪變速器的應用大幅下降。但 AMT 等技術的出現和發展為機械式齒 輪變速器帶來了新的春天，因此對機械式齒輪變速器進行研究，進行可靠性設計分析是非常有意義的。

1汽車變速器的發展概述

汽車問世至今已有百余年的歷史，汽車的出現為人們 生活質量的改善、世界經濟的發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。在汽車用內燃機作為動力裝置時變速器就成為汽車傳動系統中必不可少的組成部分。往復活塞式內燃機是現代汽車中應用最為廣泛的動力裝置，其具有質量 輕、體積小、使用方便、工作可靠等優點，但是它的轉速和轉矩變 化范圍小，如果在使用條件比較復雜的情況下會對內燃機的轉速和轉矩的變化范圍提出更高的要求，但往復活塞式內燃 機無法滿足這些要求。因此，將主減速器和變速器安裝到 汽車的傳動系統中，用以達成減速增矩的目的來解決現實工況中汽車的經濟性和動力性之間的矛盾。

變速器的功能主要體現在以下方面：一是通過汽車傳 動比的改變來使車輪的轉速和轉矩的變化范圍增大，幫助 汽車適應復雜的狀況，并且保證發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，實現空檔來方便 發動機進行怠速、啟動等;三是在不改變發動機的旋轉方 向的條件下，使汽車能夠倒退。根據操縱方式的不同，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 對汽車機械式變速器變速傳動機構的可靠性進行分析

對汽車機械式變速器的傳動機構的可靠性進行分析的核心工作是分析變速器內部的機構當中可靠度的分配是否合理，同時也需要對汽車機械式變速器內部的機構當中的可靠度分配是否與汽車實際的操作具有復合性。在具體分析的過程當中，需要對汽車實際運行環境進行明確，并了解傳動載荷的分布情況，制造成本以及整體的工藝水平，這些都是對其產生影響的重要因素。并且汽車機械式的變速器的可靠性分析的重點應該放在對齒輪、軸以及花鍵、軸承等方面。

分析變速齒輪可靠性的時候需要注意，變速器體積是對設計進行控制的一個重要的方面，所以需要在滿足行車穩定性和動力需求基礎之上減小變速器的體積，并且需對動力控制機構的精密性進行分析，不斷的節約相關的制造成本[1]。對程序進行分析，它能夠對汽車機械式變速器的體積產生影響，以保證將變速器體積控制在可控范圍之內，并且將分析的重點放在變速器齒輪上。汽車的機械式變速器變速齒輪在制式上一般是空心的，相關的結構框的直徑尺寸和變速器的軸徑是相符合的。通過相關的分析可以得出，需要將空心結構當作實心結構來進行考慮，這樣可以使分析的過程相對較為簡化，還能夠保證所獲取的相關結果更加的可靠和準確。在進行機械式變速齒輪可靠性能分析的時候，很多參數會對系統穩定性產生影響，而且對齒輪傳動的重合度上的影響更大。

對于變速器軸的可靠性進行分析時，因為變速器是承載操作控制應力傳輸的一個較為重要的組成部件，所以它的結構較為復雜。應該盡可能地保證結構剛度和穩定性，并在此基礎上對軸承的質量進行減輕，可有效提升傳動的靈活性，也能夠為其他構件提供較多的空間。花鍵的連接是主要是方便多齒輪運行，載荷承載的表現相對較為良好，所以需要具有理想的最終性和異向性[2]。花鍵結構的齒根比較淺，所以在進行變速傳動過程當中，它需要具有較高的水平，以便于保證變速器，在傳動過程當中具有整體的平穩性和可靠性。軸承的可靠性十分重要，要和軸承的相關結構特征進行關聯，一般第一軸的前軸承采用向心球，而后軸承是外座圈上存在制動槽的向心球軸承。第二軸的前端一般采用短圓柱滾子軸承或者是滾針軸承，不斷選擇帶止動槽的單列向心球軸承。在具體的運行過程中需要根據相關汽車軸承的可靠性進行規范，以便于達到相關的需求。

3汽車機械式變速器傳動機構可靠性優化設計

根據變速器軸承可靠性進行優化，使其能夠為核心的傳動部件和定位安裝件提供幫助，從根本上對整體性和流暢性進行保證。主要的優化目標是軸的強度和剛度。因此需要在滿足這兩個要求的根本前提之下，盡可能的對軸的材料和重量進行設計優化，不斷地對相關內容進行確定，保證各個軸段的直徑符合標準。這樣才能為其他零部件提供更加廣闊的設計空間。

它可以在一定程度上保證操作的可靠性，使操作輕便舒適，并且更加具有效率。對軸結構進行分析，其定力過度的部分所產生的應力荷載，其可靠性的就和工作需要當做是優化設計方案最終所要確定的依據[3]。

除此之外，連接可靠性的優化設計也十分重要，連接對于汽車機械變速傳動系統來說，它是當中不可以忽略的一個重要的組成部分，所以相關設計人員需要對其進行連接可靠性的設計，在進行設計的時候需要根據鏈接結構、零件情況以及配合的情況進行協調，不能夠單純的對于單方面因素進行考慮就對整體性的配合忽略。機械零件的結合，具有復雜多變的特點，所以為了保證連接的有效性，就必須設計安裝連接件，比如是一些的鉚釘、螺栓以及鍵的固定件等等，它能有效保證位置的準確性。而且需要保證它具有足夠大的承載能力，具體讓需要通過鉆孔、加工鍵槽相關的方式加以確定。要保證連接可靠性，需要保證接頭的耐磨性和強度，所以要在最大程度上防止出現失效的風險，并且加大連接的有效性。

4 結語

綜上所述，本研究簡單針對汽車機械式變速器轉動傳動機構的可靠性的優化設計進行簡要分析。因為變速器在汽車來看，它是汽車的關鍵的零部件，可靠性會對汽車的整車質量的穩定性和可靠性產生影響。所以需要對變速器的可靠性進行研究，在進行設計的時候，也必須將可靠性納入到設計過程中。只有這樣才能夠更好地保證汽車機械式變速器的傳動機構能夠具有較好的可靠性。

參考文獻：

[1]莫愁，陳吉清，蘭鳳崇.混合動力汽車動力集成傳動機構的設計與分析[J].汽車工程，2016，05（01）：145-146.

[2]陳俊武，李娜，武文娟.汽車機械式變速器變速傳動機構可靠性優化設計[J].中外企業家，2016，07（06）：54-56.

[3]李鵬飛.汽車機械式變速器變速傳動機構可靠性優化設計[J].科技傳播，2014，05（17）：418-419.