汽車機械式變速器現(xiàn)代設計方法應用研究

汪世偉

摘要：隨著汽車機械生產(chǎn)設計細節(jié)的不斷完善，通過對機械式變速器功能需求進行多元化、多角度設計，進一步發(fā)揮汽車器械變速器的功能作用。從零件模型設計到各種參數(shù)以及尺寸計算等方面的設計，不斷優(yōu)化有限元分析各種模擬仿真實驗構(gòu)建虛擬樣機，從而提升傳統(tǒng)變速器的安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞：汽車生產(chǎn);機械式;變速器;設計與應用

中圖分類號：TH1;TP3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）05-0014-02

1? 分析汽車機械式變速器功能設計特征及安全穩(wěn)定性分析

首先，結(jié)合汽車機械發(fā)動機整體理論上，有效增強變速器傳動效率的結(jié)構(gòu)功能特性，從而實現(xiàn)變速器應用機械傳動效率高的工作效率。由于變速器在外界條件的磨損復雜環(huán)境下，易導致各個環(huán)節(jié)的零部件極易受損，應及時更換變速器的離合器和換擋部件等，從而有效增強了駕駛員安全操作變速器的變速、換擋切換功能。分析汽車機械式變速器實現(xiàn)優(yōu)化換擋及傳動軸與車橋半軸的操作控制目的。

其次，全面降低了發(fā)動機在高速運行過程中能夠達到有效降低排氣污染，延長了變速器的使用壽命，從而全面增強了變速器適應外界的沖擊負荷保護功能，減少了發(fā)動機與傳動系的動載荷效應，有效改善了變速器過載或緩沖耦合器方面的安全保障性能，平穩(wěn)了汽車良好的平均車速功效，大大增強了汽車傳動效率與變速器增強汽車行駛的優(yōu)化傳動功率，有效保障了機械式變速器調(diào)速或檔位管理控制的平順性。

再次，深化分析了我國汽車行業(yè)高度重視汽車運行的安全技術(shù)效能，有效保障了機械式變速器及調(diào)速設計方面的技術(shù)功能，結(jié)合機械式變速器設計特點的功能，不斷提升傳動功效作用效果，并設置倒車檔位，確保離合器操作齒輪比等部件的安全可靠性[1]，如圖1所示。

最后，通過分析優(yōu)化設計構(gòu)建三維建模，設計制造一體化仿真和虛擬制造的樣機，本文主要以優(yōu)化設計工具箱進行齒輪轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的優(yōu)化目的為主，以六檔機械式汽車變速器為優(yōu)化設計模型[2]。借助互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)設計應用程序，達到提升變速箱質(zhì)量有效目的。采用多元化的優(yōu)化設計，實現(xiàn)有限元設計、可靠性設計以及計算機輔助設計等現(xiàn)代化的設計技巧，通過優(yōu)化工具箱進行齒輪轉(zhuǎn)動系統(tǒng)方面的優(yōu)化設計目標，最終完善發(fā)動機及整車數(shù)據(jù)達到優(yōu)化傳動比、齒數(shù)、模數(shù)、齒寬等參數(shù)，最終實現(xiàn)設計目標達到整體改進與優(yōu)化完善效果。

2? 優(yōu)化汽車機械式變速器設計存在的不足

現(xiàn)階段發(fā)展機械式變速器優(yōu)化設計模型，進一步精確數(shù)字計算汽車結(jié)構(gòu)與零部件設計的安全性，從而實現(xiàn)相對比較齒輪的傳動速度功能，細化分析存在著控制局限性方面的不足。

首先，傳統(tǒng)汽車機械零件支撐功能性易老化、變速器磨損導致汽車易出現(xiàn)故障，影響汽車的安全性優(yōu)化設計保障。對比機械式變速器檔位數(shù)和齒輪數(shù)比的靈活性相對固定性，會導致變速器吃力，不能隨機應變。

其次，控制汽車尾氣排放的環(huán)保性要求不夠完善。由于設計環(huán)節(jié)針對環(huán)保思想理念不夠強，導致變速器在環(huán)保性能方面的要求，未能達到及時換擋有效減少污染排放對駕駛員的影響，易導致燃燒的燃料沒有完全燃盡，導致排氣增加。因此在設計環(huán)節(jié)需要針對機械變速器安全性能的傳統(tǒng)能力以外，還要兼顧考慮對其轉(zhuǎn)換功能的環(huán)保防范措施，進行高強度的轉(zhuǎn)換技術(shù)方面的設計功能，從而促進設計的可靠性增強配合發(fā)動機完成車輛牽引的高壓作用。

再次，有效保證在設計環(huán)節(jié)對機械式變速器選擇采用實施經(jīng)濟適用型的材料性價比。促進機械式變壓器的性能和質(zhì)量，產(chǎn)品達到適應社會市場經(jīng)濟的發(fā)展趨勢。機械式變速器一般情況下都應用在高檔的小轎車上，如果將其機械式變速器安裝在中低檔小轎車上，會促進中低檔汽車價格成本控制更加嚴格，易會造成該類車輛的機械式變速器出現(xiàn)價格抗造等優(yōu)勢，全面提升了機械式變速器的安全性能，減少了中低檔小汽車的誤操作概率。

3? 機械式汽車變速器齒輪傳動設計與研究

3.1 優(yōu)化設計整車配套設計

優(yōu)化設計建模整車配套設計的制作過程中，通過分析建模和設計優(yōu)化功能，實現(xiàn)強大傳動系統(tǒng)實用性軟件設計的最大功能。分析變速箱設計齒輪和軸的輔助設計理念，研究整車匹配各種速比分配及配齒計算的平衡自動分配變位系數(shù)，有效提高各種齒輪參數(shù)的設計以及整體效果的輔助設計參數(shù)。依據(jù)S-N的曲線校對核對齒輪的強度，從而增強傳動軸計算剛度和繞度各支點的支撐反力計算參數(shù)，從而實現(xiàn)復雜計算簡易化的優(yōu)化設計目標。

其次，依據(jù)不同類型的汽車，設計總檔數(shù)和一檔速比的檔位數(shù)參數(shù)。基于不同工況下，有效改變發(fā)動機在驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)速與扭距，從而有利于確保汽車達到高性能的動力以及經(jīng)濟性的指標，從而選擇合理化的配置變速器檔位以及各種檔速比。在確定一檔傳動比的過程中，兼顧考慮汽車的最大爬坡度以及驅(qū)動輪與地面的附著力，是否達到主動傳動比狀態(tài)。而計算汽車最大爬坡度主要通過分析最大驅(qū)動力能否克服路面與輪胎之間的滾動阻力以及上坡阻力，可以設置在汽車上坡行駛過程中設定車速不高，可以忽略空氣阻力，利用公式：

（1）

再次，求解最大的驅(qū)動力Fkmax、滾動主力Ff上破阻力Fimax，求得相對汽車傳動技術(shù)總效率η，主要通過計算發(fā)動機最大的扭矩與Temax設置變速器的一檔轉(zhuǎn)動比i1、主傳動比i0，聯(lián)合汽車總質(zhì)量kg與重力加速度m/s2，計算驅(qū)動輪滾動半徑m，得出滾動阻力系數(shù)f，以及計算出道路最大的上坡度amax，最終得出公式：

（2）

3.2 優(yōu)化變速器傳動效率試驗臺架模型分析

通過優(yōu)化設計模型實現(xiàn)了減輕變速器輕量化齒輪體積的可靠性，創(chuàng)設搭建基于Profibus—DP的網(wǎng)絡測試系統(tǒng)，PLC設計S120工控狀態(tài)下，實現(xiàn)變頻控制器管控至Profi2從站的多功能數(shù)字高速采集通信節(jié)能效果，對比利用多功能的傳動效率試驗過程，拓展PCI—1711數(shù)據(jù)采集卡及臺架高速采集的節(jié)能控制拓展性能[3]，如圖2所示。

充分搭建整體臺架結(jié)構(gòu)，有效保障驅(qū)動電機和負載電機達到自帶編碼器的設計功效，通過M1～M2實施試驗，得出測試結(jié)果，顯示相關(guān)變速器通過輸入軸和輸出軸轉(zhuǎn)速n1、n2，采用交流電機啟動模擬發(fā)動機動力輸入效果，通過轉(zhuǎn)矩傳輸器傳感器實施測定相關(guān)變速器的輸入、輸出軸轉(zhuǎn)矩T1和T2，通過公式計算得出輸入和輸出軸的傳動效率功率的比值，有效獲得精準的變速器和匹配發(fā)動機的參數(shù)條件。總之，加載電機模擬大小結(jié)構(gòu)的兩組電機，分別實施電機控制設計變頻器的驅(qū)動轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩實驗。有效采用回饋電封閉驅(qū)動系統(tǒng)，經(jīng)過直流母線能量回饋促進負載電機的發(fā)電容量，實現(xiàn)獨立配置潤滑油冷卻系統(tǒng)調(diào)節(jié)相關(guān)測變速箱的實際油溫，有效保障自動換擋實現(xiàn)遠程控制換擋，滿足自動化試驗工況的實際需求。

3.3 優(yōu)化變速器檔位的設計參數(shù)

首先，優(yōu)化設計變速器檔位，有效增強汽車發(fā)動機提速動力和爬坡性能，有效降低汽車等數(shù)的增加，節(jié)約耗油成本。充分考慮到優(yōu)化設計檔位，發(fā)揮解決降低負面作用問題，不斷提升檔位傳動比的計算精準比值。細化分析了不同車型進行傳統(tǒng)與高檔轉(zhuǎn)動比的傳送變速器比值差距，充分考慮汽車發(fā)動機使用條件的參數(shù)，有效設計不同車型傳送比精準計算的機械師變速器性能。結(jié)合兩個齒輪圓心距離設計機械式變速器的中心距，精準計算其總體尺寸、質(zhì)量、體積所產(chǎn)生的重要影響意義。兼顧考慮設計不同齒輪的輪齒接觸面應適宜中心距，中心距設計過大或過小，都會導致齒輪影響壽命及安全難度，增加了齒輪的磨損。

其次，針對中心距設計剛度和強度、粗細適宜的中心軸，設計參數(shù)還需要結(jié)合承受的扭矩力相關(guān)參數(shù)的試驗，驗證得出結(jié)果。從而采用機械式變速器強化結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定發(fā)展的潛力優(yōu)勢。需要有效提升設計人員對相關(guān)重要參數(shù)，進行全面系統(tǒng)的研究與分析，得出驗證分析的數(shù)據(jù)結(jié)果，從而有效保障我國設計汽車機械式變速器，達到國際、國內(nèi)先進領(lǐng)先技術(shù)的發(fā)展趨勢標準。

再次，設計安全可靠性的機械式變速器齒輪復合模型。分析變速器相關(guān)函數(shù)模型的可靠性，搭建輕量化、可靠性的復合型模型建設條件。例如變速器內(nèi)齒輪出現(xiàn)故障，一定會導致整體變速器齒輪出現(xiàn)故障，因此需要準確檢測全部齒輪的安全穩(wěn)定性。利用相應符號正確檢測相關(guān)設備齒輪誤報、偵測概率衡量數(shù)據(jù)計算標準，從而掌握易出現(xiàn)故障診斷規(guī)則性能的計算方法，最終搭建齒輪故障模型設計可靠性的機械式變速器求解設計方法，以及設計求解變量的可靠性設計函數(shù)，不斷增強多目標優(yōu)化設計函數(shù)的方程組，從而獲得實現(xiàn)輕量化、可靠性設計變速器展開求解，獲得測試系統(tǒng)提升解決故障率計算，造成系統(tǒng)的可靠性和計算的可信性，全面深化提升機械式變速器優(yōu)化可靠性設計的廣泛實踐與應用。

總之，為了增強各汽車企業(yè)穩(wěn)步打響市場競爭激烈的戰(zhàn)略發(fā)展措施，因此需要不斷提升機械式變速器設計功能體現(xiàn)的高科技質(zhì)量水平，同時還要對機械式變速器的性能傾向于人性化的高標準設計管理理念趨勢。促進我國汽車作為主流發(fā)展道路的科學技術(shù)，不斷優(yōu)化科技性能保障汽車在行駛過程中的安全可靠性。

4? 結(jié)語

綜上所述，隨著社會促進機械式變速器的發(fā)展趨勢，需要全面提升機械式變速器設計環(huán)節(jié)，加強可靠性優(yōu)化設計的科技改良技術(shù)基礎(chǔ)，不斷探索增強變速齒輪和變速檔位及相互切換的汽車整體優(yōu)化功能質(zhì)量、技術(shù)水平，從而有效保障汽車整體質(zhì)量水平達到改進人們出行安全保障的安全穩(wěn)定途徑，為我國汽車制造行業(yè)奠定社會穩(wěn)定發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展趨勢。

參考文獻：

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