顏廷立

摘 要：機(jī)械式變速器在汽車中起到以檔位調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)各類行駛狀態(tài)的效用，為進(jìn)一步契合可持續(xù)發(fā)展理念，則必須從不同方面考慮到汽車行駛過(guò)程中對(duì)機(jī)械式變速器產(chǎn)生的功能訴求，制定出更為完整的設(shè)計(jì)規(guī)劃。基于此，文章以汽車機(jī)械式變速器為切入點(diǎn)，機(jī)械式變速器齒輪及檔位，對(duì)汽車機(jī)械式變速器現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：汽車 機(jī)械式變速器 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法

1 引言

汽車機(jī)械式變速器是一種手動(dòng)變速裝置，通過(guò)對(duì)檔位的控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩運(yùn)行參數(shù)的更改，滿足不同行駛工況，例如，起步、過(guò)彎、加減速等行駛模式下，可由檔位控制汽車行駛過(guò)程中所獲得的牽引力。與此同時(shí)，機(jī)械式變速器裝置的應(yīng)用下，可以確保汽車在行駛狀態(tài)下，令發(fā)動(dòng)機(jī)裝置與汽車檔位變化具有協(xié)調(diào)性與統(tǒng)籌性，發(fā)揮出發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備的最佳工況，提高汽車運(yùn)行效率。在新技術(shù)、新工藝的不斷應(yīng)用下，傳統(tǒng)汽車機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)規(guī)劃也在面臨著逐步調(diào)整，確保在合理的經(jīng)濟(jì)成本支出下，可進(jìn)一步發(fā)揮出機(jī)械式變速器的應(yīng)用價(jià)值，為企業(yè)創(chuàng)收更多的經(jīng)濟(jì)收益。本文則是針對(duì)汽車機(jī)械式變速器現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法進(jìn)行探討，僅供參考。

2 汽車機(jī)械式變速器簡(jiǎn)介

汽車機(jī)械式變速器裝置是由變速傳動(dòng)裝置、殼體、操縱單元所組成的，通過(guò)齒輪嚙合狀態(tài)，劃分成不同檔位，確保通過(guò)檔位調(diào)節(jié)控制汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作參數(shù)，滿足汽車不同行駛狀態(tài)下呈現(xiàn)出的功能訴求。與自動(dòng)變速器相比，機(jī)械式變速器在價(jià)格、維修、節(jié)油、操控性方面等具有一定的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)對(duì)檔位的控制，實(shí)現(xiàn)在不同操控環(huán)境下，汽車行駛速度與發(fā)動(dòng)機(jī)的精準(zhǔn)協(xié)調(diào)，因?yàn)樽兯倨鞯臋n位直接與傳動(dòng)比相掛鉤，在實(shí)際操作與運(yùn)行過(guò)程中，利用傳動(dòng)比控制汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，可保證在連續(xù)驅(qū)動(dòng)下，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)資源配置達(dá)到最優(yōu)化，降低發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃油的消耗。在科學(xué)技術(shù)的更新與優(yōu)化下，機(jī)械式變速器結(jié)構(gòu)及運(yùn)行模式正面臨著逐步調(diào)整，對(duì)于汽車企業(yè)來(lái)講，則必須以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，結(jié)合經(jīng)濟(jì)成本的產(chǎn)出值，對(duì)機(jī)械式變速器進(jìn)行分析與確定，界定出更為科學(xué)、可靠的設(shè)計(jì)方法，提高機(jī)械式變速器裝置的制備質(zhì)量及應(yīng)用價(jià)值。

3 汽車機(jī)械式變速器現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用

3.1 機(jī)械式變速器齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)

齒輪作為機(jī)械式變速器裝置運(yùn)行的重要組件，通過(guò)齒輪之間的嚙合效果，可以保證變速器在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中，功能實(shí)現(xiàn)的對(duì)接性。對(duì)此，針對(duì)齒輪進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，必須針對(duì)齒輪所呈現(xiàn)出的各項(xiàng)參數(shù)值進(jìn)行精度確定，將齒輪數(shù)、齒輪角度等，通過(guò)科學(xué)性參數(shù)，設(shè)計(jì)出不同運(yùn)作模式下，齒輪應(yīng)當(dāng)具備的承載力及相關(guān)變動(dòng)效果，提高變速器齒輪運(yùn)行質(zhì)量。

3.1.1 針對(duì)齒輪模數(shù)、壓力角的設(shè)計(jì)

變速箱齒輪在運(yùn)行過(guò)程中，模數(shù)與齒輪厚度之間存在線性關(guān)系，即為齒輪模數(shù)越多時(shí)，其在嚙合運(yùn)行過(guò)程中，齒輪之間承接的作用力也將隨之增加，特別是在突然加速過(guò)程中，外界驅(qū)動(dòng)需求將對(duì)齒輪造成更高的力學(xué)需求，這就需要適當(dāng)增加齒輪的厚度，滿足變速器的運(yùn)行需求。對(duì)此，在對(duì)齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須綜合考慮到齒輪模數(shù)、齒輪運(yùn)行極限值等，深度分析出不同操控視域下，齒輪在運(yùn)行模式下，與模數(shù)相對(duì)應(yīng)的厚度值是否能夠達(dá)到在不同工況下，資源的合理化配置。針對(duì)齒輪模數(shù)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮到汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中傳遞扭矩，以及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所呈現(xiàn)出的動(dòng)力訴求點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)性，然后結(jié)合制定基準(zhǔn)，標(biāo)注出中心距離的數(shù)據(jù)參數(shù)，進(jìn)而確保整個(gè)尺寸模數(shù)是符合尺寸設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的，為后續(xù)齒輪粘合運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支撐。此外，針對(duì)壓力角進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，則應(yīng)考慮到齒輪嚙合過(guò)程中的漸開(kāi)線軌跡與整個(gè)受力點(diǎn)所呈現(xiàn)出的受力方向是否達(dá)到精準(zhǔn)契合，當(dāng)然此類壓力角高低是與漸開(kāi)線中心基點(diǎn)之間的半徑距離具有關(guān)系的。

3.1.2 針對(duì)寬度、螺旋角優(yōu)化設(shè)計(jì)

針對(duì)齒輪寬度進(jìn)行計(jì)算時(shí)，由于考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部齒輪運(yùn)行狀態(tài)所產(chǎn)生的力學(xué)參數(shù)是與整個(gè)檔位調(diào)節(jié)及指令驅(qū)動(dòng)具有線性關(guān)系，則針對(duì)寬度值進(jìn)行分析時(shí)，必須以齒寬系數(shù)與分度圓直徑為基準(zhǔn)，將兩者進(jìn)行相乘，進(jìn)而精準(zhǔn)查證出齒輪寬度在當(dāng)前驅(qū)動(dòng)任務(wù)中是否能夠達(dá)到可靠性運(yùn)行基準(zhǔn)。與此同時(shí)，在現(xiàn)階段整個(gè)車輛設(shè)計(jì)來(lái)講，高密度、輕質(zhì)量的設(shè)計(jì)形式已經(jīng)成為主流發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)而通過(guò)自身質(zhì)量的降低，提高汽車油耗資源的利用效率。對(duì)于此，則必須充分結(jié)合整個(gè)變速機(jī)裝置的重量以及體系，合理界定出齒輪寬度所應(yīng)遵循等參數(shù)范疇，且尺寸寬度值不得高于或低于整個(gè)數(shù)據(jù)指標(biāo)。如果尺寸寬度過(guò)窄，則極有可能降低齒輪在運(yùn)行過(guò)程中的承載力，甚至可能造成外界驅(qū)動(dòng)系數(shù)較高時(shí)，因?yàn)樗矔r(shí)間高強(qiáng)度的運(yùn)作模式，使得齒輪造成嚴(yán)重的損毀問(wèn)題。如果尺寸寬度過(guò)寬時(shí)，則將降低齒輪運(yùn)行效率、在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中消耗更多的能源。除此之外，應(yīng)針對(duì)齒輪的螺旋角進(jìn)行標(biāo)定處理，保證其傾斜程度符合齒輪長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷的運(yùn)動(dòng)需求，進(jìn)而增強(qiáng)齒輪結(jié)構(gòu)固有的承載力。

3.1.3 針對(duì)齒數(shù)變位系數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

齒數(shù)及變位系數(shù)是影響齒輪運(yùn)行的重要因素，其需要通過(guò)對(duì)技術(shù)的合理界定，保證變速器在運(yùn)行過(guò)程中系數(shù)傳動(dòng)比，可以真正切合到檔位調(diào)節(jié)工序中。只有這樣，才可真正通過(guò)檔位切換實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的精度調(diào)整，進(jìn)而確保變速器裝置內(nèi)所呈現(xiàn)出的傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)值是符合當(dāng)前檔位調(diào)節(jié)下發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行需求的。對(duì)于此，針對(duì)齒輪齒數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，則必須確保齒輪齒數(shù)的合理性，同時(shí)考慮到在過(guò)程中本身屬于持續(xù)性損耗的階段，特別是在頻繁性的突然起步狀態(tài)下，齒輪損耗程度也將逐漸增大。為進(jìn)一步控制齒輪在使用周期內(nèi)的可靠性，則必須針對(duì)齒輪變位系數(shù)進(jìn)行有效調(diào)整，通過(guò)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行強(qiáng)度提升技術(shù)的可靠性，保證在運(yùn)行過(guò)程中可以精準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)各類操控指令，完成相對(duì)應(yīng)的調(diào)速及傳動(dòng)變化。

3.1.4 針對(duì)齒輪修正和驗(yàn)證優(yōu)化設(shè)計(jì)

齒輪參數(shù)的設(shè)定是變速器裝置運(yùn)行的可靠性，保證其本身所呈現(xiàn)出的結(jié)構(gòu)屬性以及功能屬性，可以全部映射到變速器運(yùn)行狀態(tài)中。這就需要在設(shè)計(jì)完成之后，針對(duì)齒輪各方面性能進(jìn)行檢測(cè)與分析，按照計(jì)算數(shù)據(jù)所呈現(xiàn)出的參數(shù)指標(biāo)，查證出齒輪當(dāng)前狀態(tài)是否符合實(shí)際使用需求，通過(guò)實(shí)際操作驗(yàn)證出紙格在不同工況下的損耗率，并進(jìn)行逐步優(yōu)化，得出更為精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，為后續(xù)尺寸制造提供基礎(chǔ)保障。

3.2 汽車機(jī)械式變速器檔位的優(yōu)化設(shè)計(jì)

當(dāng)前汽車市場(chǎng)中，車輛類型繁雜且不同車輛所搭載的變速器裝置也呈現(xiàn)出一定的差異性，對(duì)于不同使用工況下的汽車來(lái)講，其本身所呈現(xiàn)出的性能需求、應(yīng)用需求等具有一定的多變性。但是從本質(zhì)原因來(lái)講，機(jī)械式變速器裝置在使用過(guò)程中，其是以經(jīng)濟(jì)性可靠性、動(dòng)力性為主體，實(shí)現(xiàn)對(duì)變速器裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，進(jìn)而滿足不同類型汽車的運(yùn)行需求，同時(shí)也可為整個(gè)車輛在復(fù)雜工況環(huán)境下的多功能操作需求奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

在對(duì)機(jī)械式變速器裝置中的檔位進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其檔位數(shù)量是與汽車行駛過(guò)程中所呈現(xiàn)出的功能需求相關(guān)聯(lián)的，通常來(lái)講普通汽車類型是以5檔位調(diào)節(jié)加一個(gè)倒檔調(diào)節(jié)為主，保障汽車在不同行駛工況下可以通過(guò)檔位調(diào)換實(shí)現(xiàn)汽車的精準(zhǔn)性驅(qū)動(dòng)，同時(shí)也可能達(dá)到節(jié)油減排的效用。當(dāng)然針對(duì)一些大馬力汽車來(lái)講，也可通過(guò)增加檔位，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)功率驅(qū)動(dòng)值的最大化提升，保證整體驅(qū)動(dòng)過(guò)程中可以令汽車獲取更大的發(fā)動(dòng)力，提高汽車使用性能。但是從實(shí)際操作角度來(lái)講，檔位設(shè)定對(duì)于駕駛?cè)藛T來(lái)講越多的崗位數(shù)量將提升整個(gè)操作難度，例如在行駛過(guò)程中，汽車在不同速度運(yùn)行狀態(tài)下，對(duì)于檔位調(diào)節(jié)狀態(tài)具有較高的需求，例如在一檔行駛狀態(tài)下，汽車速度需維系在0～15千米每小時(shí)，一旦超出此類型時(shí)，速度則必須調(diào)整到2號(hào)檔位，保證汽車發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)頻率是符合當(dāng)前行駛狀態(tài)的，不會(huì)產(chǎn)生高耗損的現(xiàn)狀，但同時(shí)也將造成轉(zhuǎn)彎、爬坡、下坡突然起步及停車等過(guò)程中駕駛?cè)藛T需要對(duì)崗位進(jìn)行不同操作，才可真正實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的合理控制。對(duì)于此在設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須進(jìn)一步對(duì)檔位數(shù)量進(jìn)行合理設(shè)定，以符合汽車行駛及駕駛?cè)藛T的駕駛訴求。

針對(duì)汽車機(jī)械式變速器裝置檔位傳動(dòng)比例進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，則需要結(jié)合不同車型在行駛過(guò)程中對(duì)于傳統(tǒng)企業(yè)所呈現(xiàn)出的訴求來(lái)設(shè)定出相對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)比系數(shù)，通常來(lái)講，家用轎車傳動(dòng)比一般設(shè)定在2～5之間，而貨車傳統(tǒng)比則為6～8之間，這就需要在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)充分結(jié)合汽車類型及其使用功能合理性，界定出各類設(shè)計(jì)指標(biāo)，進(jìn)而保證汽車機(jī)械式變速器在運(yùn)行過(guò)程中的功能性與可靠性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，汽車機(jī)械式變速器在具體設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分考慮到汽車行駛功能、變速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)等方面，結(jié)合材料、施工工藝等，制定出更為完整的設(shè)計(jì)體系，確保其可科學(xué)性驅(qū)動(dòng)變速器裝置的運(yùn)行。

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