梁兆祥

（佛山市南海區(qū)南安機(jī)動(dòng)車檢測(cè)中心，廣東 佛山 528200）

汽車機(jī)械式變速器變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的可靠性優(yōu)化

梁兆祥

（佛山市南海區(qū)南安機(jī)動(dòng)車檢測(cè)中心，廣東 佛山 528200）

在社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的背景下，我國(guó)汽車保有量隨之提升，在此過程中，為了進(jìn)一步滿足社會(huì)大眾對(duì)汽車性能所提出的較高要求，就需要強(qiáng)化對(duì)汽車變速器這一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的重視程度，并進(jìn)一步提升變速器的設(shè)計(jì)制造質(zhì)量，q變速器的可靠性?；诖耍疚尼槍?duì)如何優(yōu)化汽車機(jī)械式變速器變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的可靠性進(jìn)行了探討，并提出了對(duì)策，以供參考。

汽車機(jī)械變速器；變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；可靠性；優(yōu)化；對(duì)策

0 前言

當(dāng)前，汽車已成為一種使用最為廣泛且重要的交通工具，不僅滿足了交通運(yùn)輸之需，同時(shí)也為人們帶來了極大的便利，而在汽車行業(yè)迅猛發(fā)展的過程中，變速器的重要性隨之凸顯。而為了進(jìn)一步提升汽車結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并充分發(fā)揮出機(jī)械式變速器的優(yōu)勢(shì)性能，就需要結(jié)合當(dāng)前汽車機(jī)械式變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所呈現(xiàn)出的劣勢(shì)問題進(jìn)行優(yōu)化與完善，進(jìn)而從根本上提升機(jī)械式變速器的設(shè)計(jì)質(zhì)量與性能。

1 可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)模型的搭建

1.1 在可靠度的分配上

在實(shí)際針對(duì)這一優(yōu)化設(shè)計(jì)來搭建可靠性設(shè)計(jì)模型的過程中，需要從技術(shù)水平、成本費(fèi)用以及工藝復(fù)雜程度等來實(shí)現(xiàn)可靠度的分配，在實(shí)際踐行的過程中：要以零部件故障相對(duì)獨(dú)立作為假設(shè)條件與前提，相應(yīng)變速器的壽命與指數(shù)分布相符，在此基礎(chǔ)上，將傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的可靠度進(jìn)行分配，分別分配與變速器的軸、齒輪、軸承以及花鍵，而基于變速器軸下，相應(yīng)可靠度進(jìn)行分解后，是由疲勞剛度與軸疲勞強(qiáng)度構(gòu)成，以Rs剛以及Rs強(qiáng)進(jìn)行表示；基于變速齒輪下，進(jìn)行可靠度分解后是由齒輪接觸疲勞強(qiáng)度與彎曲疲勞強(qiáng)度構(gòu)成，以Rc接與Rc彎進(jìn)行表示；基于花鍵下，相應(yīng)可靠度分解后為疲勞強(qiáng)度，以Rj進(jìn)行表示?；诖?，就得出了基于機(jī)械式變速器下相應(yīng)變速傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)的可靠性分配模型，即：Rs=Rs剛*Rs強(qiáng)Rc接*Rc彎*Rj強(qiáng)。

1.2 變速器齒輪與變速器軸的可靠性設(shè)計(jì)

在變速器齒輪上，相應(yīng)可靠性數(shù)學(xué)模型的搭建如下：首先，需要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)函數(shù)的建立。在實(shí)際搭建這一模型的過程中，是以變賭氣體積與齒輪傳動(dòng)復(fù)合度最大為目標(biāo)函數(shù)，這一目標(biāo)函數(shù)的確定直接影響到了汽車變速器的安全穩(wěn)定性。相應(yīng)變速器體積與成本成正比，即體積越小越省材料，進(jìn)而成本造價(jià)越低；而齒輪傳動(dòng)重合度越大，則相應(yīng)噪聲越小切越平穩(wěn)。其次，在設(shè)計(jì)變量的選擇上，因涉及到的參數(shù)較多，所以在進(jìn)行優(yōu)化涉及到額過程中，選擇了其中五個(gè)較為主要的參數(shù)；最后，在約束條件的確定上，需要從變速齒輪可靠性約束、各不同檔傳動(dòng)比比值約束、變速器最大傳動(dòng)比約束與中心距約束、邊界約束等。在變速器軸的可靠性設(shè)計(jì)上，實(shí)際踐行的過程中，因結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜，所以在設(shè)計(jì)的過程中，需要在滿足性能要求的基礎(chǔ)上，降低材料使用量與成本。在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，則需要分別針對(duì)動(dòng)力輸出軸剛度、靜強(qiáng)度的可靠性進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 MATLAB多目標(biāo)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 MATLAB工具箱

基于這一工具箱下，在實(shí)際運(yùn)用的過程中，表現(xiàn)出了較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)性能，作為一種優(yōu)化工具箱，能夠針對(duì)諸如線性與非線性以及半無限等問題，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確且高效求解。而在這一可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)中，借助MATLAB的運(yùn)用，需要針對(duì)單目標(biāo)來實(shí)現(xiàn)優(yōu)化計(jì)算，進(jìn)而得出體積與重合度最優(yōu)值，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化計(jì)算。基于所得出的計(jì)算結(jié)果下，能夠得出斜齒輪多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)具備科學(xué)合理性（圖1為MATLAB工具箱）。

2.2 齒輪參數(shù)圓整

在斜齒輪中，相應(yīng)的齒數(shù)需要確保為整數(shù)，且在相應(yīng)齒輪法向模數(shù)上，需要與當(dāng)前國(guó)際給出的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值為依據(jù)，在此基礎(chǔ)上，還要求在一對(duì)齒合的齒輪中，相應(yīng)的齒數(shù)是不可以含有公因數(shù)的，同時(shí)，在大齒輪的齒數(shù)上，需要避免是小齒輪的整數(shù)倍。而基于如上要求下，就需要針對(duì)齒輪參數(shù)圓整進(jìn)行優(yōu)化，并借助齒輪變位來處理因參數(shù)圓整所引發(fā)的諸如接觸強(qiáng)度不足等問題。

2.3 在程序調(diào)試上的優(yōu)化處理

針對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試時(shí)，需要按照相應(yīng)的順序來實(shí)現(xiàn)優(yōu)化處理，具體而言，在調(diào)試的過程中，只需要改變初始值，其余約束條件不變，在此基礎(chǔ)上，針對(duì)不同初始值下的優(yōu)化結(jié)果，進(jìn)行對(duì)比分析后明確是否存在不同。同時(shí)，也可以以變量與目標(biāo)函數(shù)為不變條件，并將其中的某個(gè)約束條件去除，進(jìn)而針對(duì)這一約束條件去除前后的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，以此來明確對(duì)約束條件的敏感程度。在進(jìn)行這一優(yōu)化后，得出的結(jié)果是：一檔齒輪小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度，對(duì)優(yōu)化結(jié)果產(chǎn)生的影響最大。

3 總結(jié)

綜上，在汽車中，變速器作為關(guān)鍵的構(gòu)成部分之一，直接影響到了汽車運(yùn)行的安全可靠性，因此，針對(duì)當(dāng)前汽車機(jī)械式變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所呈現(xiàn)出的不足，需要實(shí)現(xiàn)可靠性優(yōu)化處理。在實(shí)際踐行的過程中，則需要以可靠性優(yōu)化模型的搭建為基礎(chǔ)，然后借助MATLAB工具的運(yùn)用，通過計(jì)算來實(shí)現(xiàn)對(duì)得出結(jié)果的優(yōu)化處理，進(jìn)而在彌補(bǔ)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所存在不足的同時(shí)，進(jìn)一步提升變速器的性能質(zhì)量。

［1］尤建祥.汽車機(jī)械式變速器變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.汽車實(shí)用技術(shù)，2016，02：57-58+69.

［2］朱艷軍.對(duì)汽車機(jī)械式變速器可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究［J］.民營(yíng)科技，2014，07：43.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.251

梁兆祥（1983-），男，佛山人，汽車檢測(cè)與維修助理工程師，研究方向：機(jī)電工程。