王新星 陳志號(hào)

摘 要：變速器是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，它對(duì)汽車的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性、操縱的可靠性與輕便性、傳動(dòng)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(jì)方法的開發(fā)和應(yīng)用，人們對(duì)汽車變速器設(shè)計(jì)的要求越來越高。

關(guān)鍵詞：機(jī)械式齒輪變速器；可靠性；設(shè)計(jì)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(jì)的發(fā)展帶來了極大的影響，為人類社會(huì)的進(jìn)步做出了 巨大的貢獻(xiàn)。變速器在汽車用內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力裝置時(shí)就成為汽車必 不可少的組成部分。往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)是現(xiàn)代汽車中應(yīng)用比較廣泛 的動(dòng)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(huì)對(duì)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(jī)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(dòng)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(jì)性和動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)的工作處于最佳工況范圍；二是可以使動(dòng)力傳 遞暫時(shí)中斷，實(shí)現(xiàn)空檔來方便發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行怠速、啟動(dòng)等；三是在不 改變發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)操縱式、自動(dòng)操縱式與強(qiáng)制操縱式； 根據(jù)傳動(dòng)比的變化方式，變速器又分為無級(jí)式、有級(jí)式與綜合式。

2.汽車機(jī)械式變速器可靠性方面易出現(xiàn)的問題

2.1速器設(shè)計(jì)原理和運(yùn)作過程分析

汽車技術(shù)是相互基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)配合作用下得以誕生的，在汽車運(yùn)作時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的輸出功率極大，相應(yīng)的大功率和大扭矩會(huì)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)效率達(dá)最大化，一個(gè)優(yōu)質(zhì)的汽車必然發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)最為先進(jìn)。通過符合其對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的變速器系統(tǒng)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)車體動(dòng)力系統(tǒng)的輸出大小，在汽車行駛中，通過機(jī)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(gè)級(jí)。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(shí)代特征的先進(jìn)技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)輔助模擬，和逆向工程力學(xué)的傳導(dǎo)車技方法以及機(jī)械質(zhì)量設(shè)計(jì)運(yùn)作法等技術(shù)，對(duì)機(jī)械式變速器的運(yùn)作和機(jī)械機(jī)構(gòu)調(diào)整有重要作用。

2.2機(jī)械式變速器現(xiàn)有問題剖析

汽車整車的構(gòu)成設(shè)計(jì)需要對(duì)車體外形是否符合空氣動(dòng)力學(xué)和汽車各品牌的家族標(biāo)識(shí)外形的設(shè)計(jì)為重要參考。同時(shí)，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(jì)點(diǎn)。最后，作為汽車的動(dòng)力系統(tǒng)，是否能準(zhǔn)確供給汽車的最合理動(dòng)力輸出，進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，汽車的機(jī)械式變速器首先要遵循以上的原則進(jìn)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(jī)械式變速箱的優(yōu)勢(shì)在于有技巧可靠的改變發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)現(xiàn)變速的前提下載平順和安全以及穩(wěn)定這三點(diǎn)同時(shí)提高?，F(xiàn)代機(jī)械工業(yè)設(shè)計(jì)需要機(jī)械式變速器的各項(xiàng)機(jī)械點(diǎn)和細(xì)節(jié)進(jìn)行全部和局部考慮，測(cè)試的程度數(shù)值對(duì)最后整體運(yùn)作具有直接重要影響。但是目前機(jī)械式變速器存在測(cè)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(jì)，零部件設(shè)計(jì)以及科技感設(shè)計(jì)這三點(diǎn)都會(huì)制約變數(shù)器設(shè)計(jì)。特別是推行的汽車輕量化標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)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(jì)機(jī)械師變速器具有現(xiàn)實(shí)意義。

3. 新形勢(shì)下汽車變速器的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1計(jì)的分析方法

機(jī)械式變速器是對(duì)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(jī)械結(jié)構(gòu)。是目前可靠性和安全性指數(shù)相對(duì)較高的一種變速系統(tǒng)。愛對(duì)其設(shè)計(jì)模型的分析可以得到，作為汽車發(fā)展的重要趨勢(shì)其輕量化對(duì)變速器的可靠性帶來的改變時(shí)最大的。變速器的運(yùn)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(jìn)而產(chǎn)生不同的齒輪比改變發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)，需要對(duì)機(jī)械式變速器的占正常的體積和重量和其自身的重量進(jìn)行嚴(yán)格模型設(shè)計(jì)。齒輪體系紙盒和輕量化設(shè)計(jì)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(duì)相應(yīng)的齒輪輪組進(jìn)行再漸開線圓柱方面的齒輪帶動(dòng)，得出項(xiàng)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(duì)形成的壓力和切入角度是否一致都要求精準(zhǔn)。同時(shí)對(duì)每個(gè)齒輪的數(shù)量在旋轉(zhuǎn)式的每一個(gè)單股掛檔后齒數(shù)的配動(dòng)輸出值是否同意，在汽車體需要實(shí)現(xiàn)倒檔功能中齒輪體相應(yīng)施加改變后的傳動(dòng)關(guān)系也要進(jìn)行統(tǒng)一性考慮。在每個(gè)推進(jìn)檔位的變動(dòng)和換擋中，要符合設(shè)計(jì)中相關(guān)的力學(xué)作用，特別是車體倒檔功能實(shí)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(jìn)行調(diào)整。得出整個(gè)齒輪的配置體積：

V=

通過的變速器各相互換擋工作后運(yùn)行的傳動(dòng)系數(shù)產(chǎn)生的不同利率系統(tǒng)分析可以，有關(guān)齒輪運(yùn)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(duì)整個(gè)齒輪配置和對(duì)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(jià)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(duì)變數(shù)器系統(tǒng)進(jìn)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(duì)汽車機(jī)械式變速器的機(jī)械運(yùn)作和與之相關(guān)的機(jī)械單元間配合的理論分析得出，在考慮整體機(jī)械式變速器符合體積合理大小后要對(duì)設(shè)計(jì)相關(guān)的無必要環(huán)節(jié)適當(dāng)剔除和刪減.對(duì)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(jì)，此處的重量是需要在設(shè)計(jì)工作中重點(diǎn)靠后的步驟。對(duì)每個(gè)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(duì)每個(gè)齒輪問題進(jìn)行系統(tǒng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆诸惡捅鎰e，對(duì)具有特定和專屬屬性的問題進(jìn)行統(tǒng)一的結(jié)論判定。把每個(gè)類型點(diǎn)差別較大但性質(zhì)間隔較小的問題逐一對(duì)待，并在一個(gè)問題處理中及時(shí)規(guī)避另一個(gè)問題的誕生是有必要的。

3.3 多方向多角度的機(jī)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(diǎn)的最終解方法研究，得出相對(duì)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(duì)每個(gè)細(xì)分目標(biāo)的區(qū)分和單獨(dú)的問題逐一，把相應(yīng)的不同方向和不同角度的問題進(jìn)行配置結(jié)構(gòu)和解析結(jié)構(gòu)的合理調(diào)配。得出一個(gè)相對(duì)統(tǒng)一的函數(shù)表述，對(duì)每個(gè)單目標(biāo)的函數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臍w類并及變量的帶入。對(duì)采用的線性加權(quán)的方法得出的函數(shù)可以對(duì)相應(yīng)權(quán)系數(shù)的目標(biāo)數(shù)值?。簃inF（X）=min[W1F1（x）+ W2F2（x）] 帶入公式齒輪運(yùn)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(duì)到出所需的最優(yōu)化取值范圍和判定范圍。

參考文獻(xiàn)：

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