劉逸瀟

（西華大學(xué)機(jī)械工程與自動化學(xué)院，四川 成都 610039）

汽車機(jī)械變速傳動機(jī)構(gòu)可靠性的優(yōu)化設(shè)計

劉逸瀟

（西華大學(xué)機(jī)械工程與自動化學(xué)院，四川 成都 610039）

本文就汽車機(jī)械變速傳動機(jī)構(gòu)可靠性的優(yōu)化設(shè)計作出相應(yīng)的闡述。

汽車機(jī)械變速傳動機(jī)構(gòu)；可靠性；優(yōu)化設(shè)計

1 汽車機(jī)械式變速器變速傳動機(jī)理

變速器是汽車機(jī)械式變速器變速傳動系統(tǒng)重要的組成部分，它是能固定或分檔改變輸出軸和輸入軸傳動比的齒輪傳動裝置。變速器的組成由傳動機(jī)構(gòu)和變速機(jī)構(gòu)所成，而傳動機(jī)構(gòu)大多數(shù)是利用普通齒輪來進(jìn)行傳動，特殊的情況下也使用行星齒輪來保證傳動的工作。汽車機(jī)械式變速器變速傳動主要是通過改變傳動比與發(fā)動機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)矩，來達(dá)到汽車在不同行駛狀態(tài)下對驅(qū)動車輪牽引力和運行速度的要求。汽車機(jī)械式變速器變速傳動主要是采用了齒輪傳動的降速原理，其主要內(nèi)容是在汽車需要低速運行時，讓傳動比大的齒輪副工作；在汽車需要高速運行時，讓傳動比小的齒輪副工作。

2 機(jī)械可靠性設(shè)計方法

2.1 機(jī)械可靠性設(shè)計目的。機(jī)械系統(tǒng)可靠性設(shè)計的目的，利用系統(tǒng)可靠性指標(biāo)作為依據(jù)，來滿足預(yù)設(shè)功能目標(biāo)的實現(xiàn)；而目標(biāo)的實現(xiàn)需要讓系統(tǒng)中的技術(shù)性能、時間、成本等各個因素之間達(dá)到完美的協(xié)調(diào)性。要想實現(xiàn)機(jī)械可靠性設(shè)計目的需要對影響功能目標(biāo)因素進(jìn)行合理的整合。

2.2 機(jī)械可靠性設(shè)計方法。機(jī)械可靠性設(shè)計的方法常用的有兩種，一是根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)各個零部件可靠性的數(shù)據(jù)和計算系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)相互比對，采用一種最佳的設(shè)計方案；二是按照系統(tǒng)可靠性的指標(biāo)，進(jìn)行零部件任務(wù)可靠性再分配，逐一進(jìn)行最佳設(shè)計方案的選擇。

3 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計理論

3.1 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計理論內(nèi)容。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計理論內(nèi)容就是利用機(jī)械設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行相互的融合，并借助高科技的手段，用來能夠保證預(yù)期目標(biāo)實現(xiàn)的最佳方案和最佳設(shè)計參數(shù)；目前融合高科技計算機(jī)技術(shù)和最佳組合設(shè)計原理的手段，能夠為機(jī)械優(yōu)化設(shè)計提供較為科學(xué)的保證，而且設(shè)計方案具有多種篩選性，增強(qiáng)了設(shè)計人員思維的拓展和降低了設(shè)計人員工作量。

3.2 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計理論方法。一是傳統(tǒng)機(jī)械優(yōu)化設(shè)計理論方法：傳統(tǒng)機(jī)械優(yōu)化設(shè)計方法是依據(jù)問題提出、分析、結(jié)果流程來進(jìn)行，分為準(zhǔn)則優(yōu)化法、線性規(guī)劃法和非線性規(guī)劃法。準(zhǔn)則優(yōu)化法采用物理力學(xué)的方法原理來尋求最優(yōu)化解決辦法，其特點在于針對性強(qiáng)、效率高；線性規(guī)劃法是利用數(shù)學(xué)最大值、最小值兩種概念，來選取適當(dāng)?shù)脑O(shè)計變量和相應(yīng)的約束條件，得到目標(biāo)函數(shù)，特點在于求解簡單、有效、精度系數(shù)比較高。非線性規(guī)劃法同樣采用線形規(guī)劃法概念來進(jìn)行，分為無約束直接法和間接法兩種，特點在于適用范圍比較廣，簡單實用、穩(wěn)定性好、精度高。二是現(xiàn)代機(jī)械優(yōu)化設(shè)計理論方法：現(xiàn)代機(jī)械優(yōu)化設(shè)計理論與傳統(tǒng)機(jī)械優(yōu)化設(shè)計理論方法有著一定區(qū)別，它不需要針對設(shè)計變量、約束條件和目標(biāo)函數(shù)作出相應(yīng)的分析和總結(jié)，而采用遺傳方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模擬退火法、粒子群算法等獲得最佳結(jié)果；無需憑借經(jīng)驗和直觀的感覺來確定方案，只需對方案進(jìn)行強(qiáng)度、剛度等分析、校核，然后進(jìn)行必要的修補(bǔ)缺陷和修正結(jié)構(gòu)尺寸，即可以達(dá)到最佳設(shè)計方案的出臺，加上借助高科技的手段，使得方案呈現(xiàn)出多樣化的特征，提高了效率、保證了質(zhì)量。

4 可靠性優(yōu)化設(shè)計

4.1 可靠性優(yōu)化設(shè)計概念。可靠性是指產(chǎn)品能夠達(dá)到和實現(xiàn)確定功能的特性；而可靠性優(yōu)化設(shè)計，這是為了保證產(chǎn)品在工作的過程當(dāng)中沒有發(fā)生損壞，而是采用的一種設(shè)計準(zhǔn)則和設(shè)計方法。要想達(dá)到可靠性可以借助在增加安全系數(shù)和系統(tǒng)可靠性手段無法實現(xiàn)的前提之下，對產(chǎn)品來進(jìn)行可靠性設(shè)計方法，從而保證產(chǎn)品可靠性的實現(xiàn)。可靠性優(yōu)化設(shè)計，是一門綜合性的設(shè)計技術(shù)，它通常以概率論、數(shù)理統(tǒng)計為基礎(chǔ)結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域的不同設(shè)計方法來實現(xiàn)設(shè)計的優(yōu)化性；在常用的可靠性設(shè)計當(dāng)中，會涉及設(shè)計變量，設(shè)計人員可以采用概率統(tǒng)計的方法來進(jìn)行主要參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計優(yōu)化，目前這種可靠性優(yōu)化設(shè)計分為兩大類，一類是以可靠性指標(biāo)為優(yōu)化目標(biāo)的可靠性優(yōu)化設(shè)計，另一類是一可靠性為約束條件的可靠性優(yōu)化設(shè)計。

4.2 可靠性指標(biāo)為優(yōu)化目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計模型?？煽啃灾笜?biāo)為優(yōu)化目標(biāo)的如下式所示:

4.2 變速器軸的可靠性設(shè)計。變速器軸無疑是變速器中的重要傳動部件；我們熟知的變速器所有旋轉(zhuǎn)的零部件都安裝在軸上面，并且通過軸進(jìn)行位置的定位。設(shè)計人員針對于變速器軸可靠性設(shè)計當(dāng)中，需要滿足三個基本條件，一是剛度要求，二是硬度要求；只有在滿足這兩個要求的前提之下，盡量的對軸的重量和材料進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化設(shè)計的內(nèi)容主要是針對于各個軸段的直徑作出確定，以便為其他的零部件提供更為廣闊的設(shè)計空間；而且由于軸段的直徑變小，能夠讓同步器被同步一邊轉(zhuǎn)動慣量下降，從而提高了同步能力和操作換擋，使得操作更可靠、更輕便、更舒適、更具有效率性。

4.3 聯(lián)接可靠性設(shè)計。聯(lián)接也是汽車機(jī)械變速傳動機(jī)構(gòu)中不可忽略的重要組成部分，設(shè)計人員在做聯(lián)接可靠性設(shè)計的時候，一聯(lián)接結(jié)構(gòu)與零件形狀和配合情況相互協(xié)調(diào)，不能只考慮單方面的原因，而忽略了整體的配合性。機(jī)械零件結(jié)合復(fù)雜多變，有平面的、圓柱面的、圓錐面的等等，為了使得聯(lián)接有效，必須設(shè)計安裝聯(lián)接件，如螺栓、鉚釘或者鍵等固定件，保證位置的準(zhǔn)確性。二必須要保證有足夠大的承載能力；具體措施可通過鉆孔、加工鍵槽等等方式來進(jìn)行。三為了保證聯(lián)接可靠性，設(shè)計人員對于緊固件的規(guī)格需要進(jìn)行確定，盡可能采用少規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)件。四聯(lián)接可靠性需要保證接頭的強(qiáng)度和耐磨性，還需要防止失效的風(fēng)險，加大聯(lián)接有效性。

結(jié)語

汽車機(jī)械變速傳動機(jī)構(gòu)可靠性的優(yōu)化設(shè)計是以汽車使用為前提，建立在可靠性指標(biāo)上的一種設(shè)計優(yōu)化措施，在實際操作當(dāng)中，要能及時發(fā)現(xiàn)問題和矛盾，采用正確的方法來進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計工作，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，增加客戶信任度。

[1]董炳武.汽車變速器的優(yōu)化設(shè)計[J].福州大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），1997（05）.

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.07.078