摘要：由于科学技术的不断创新发展，变速器设计技术得到了全面优化，在汽车机械式变速器设计过程中，应该与现代设计方式相结合，将变速器的使用性能全面提升，再加上计算工作的配合，变速器的优势将会彻底展示出来，避免出现设计失误的情况。
关键词：汽车；机械式变速器；可靠性优化设计
引言
近年来，我国汽车工业发展突飞猛进，汽车变速器的种类更是层出不穷，目前主要分为机械变速、自动变速和无级变速等几种方式。但无论技术如何发展，机械式变速永远是主要技术，变速器的设计主要包括变速器的优化设计、机械式变速齿轮的设计以及配套档位的设计等几个方面。对以上关键问题进行优化设计与研究能够有效改善汽车机械式变速器的设计水平，为汽车发展提供技术支持。
1汽车机械式变速器总体研究分析
机械式变速器的作用主要是在汽车行驶过程中通过驾驶员对操作杆操作，变动不同齿轮的位置，实现不同的速度的传递。在换挡的过程中对传动轴的转动角速度进行了改变，通过角速度实现汽车速度的变化。机械式变速器刚问世的时候档位选择并不多，对于驾驶人员的要求比较高。上世纪五十年代，国外工程师设计了五个档位的汽车变速器，这也是当前汽车常用的模式。汽车机械变速器的齿轮组是不能移动的，对应档位齿轮的齿数也是统一的，不同档位对应齿轮的数量差值是一定的。
汽车变速器的一个主要功能是提供不同的轴杆传动比，产生对应的不同轮轴转动速度，实现汽车以不同的速度行驶。在汽车行驶稳定性方面也有相应要求，汽车变速器要求能够实现如下功能，即在发动机转动方向不变的情况下实现车辆的自由后退和前进，在变速器处理离开状态时，能够使汽车保持空挡状态，切断发动机的扭矩传输，进而使汽车能够实现快速准确换挡的目的。机械式变速的优点体现在多个方面，其中汽车机械式变速器能够促使发动机顺畅运行进而产生较大扭矩和牵引力。机械式变速器在制造工艺方面相对比较成熟、成本不高，是大部分汽车的基本零件，特别是在大众、夏利等中档汽车中应用更为普遍。
2汽车机械式变速器的可靠性优化设计
2.1变速器齿轮的现代优化设计方式
变速器的主要组成构件是齿轮，因此，齿轮性能的好坏和质量的高低都会对变速器的实际应用产生直接的影响。在变速器的设计过程中，设计者需要充分注意齿轮的参数、体积、重量、大小、压力角等各方面的数据，详细进行试验研究，保证齿轮的实用性能。另外在设计变速器之后还需要对变速器的不足之处进行分析研究，尽量采用科学的方式最大程度的对不足之处进行弥补。此外，设计者应当从整体的角度出发，综合考虑齿轮的各方面因素包括：间距、宽度等，有效保证齿轮的合理性，使其达到要求标准。
2.1.1对齿轮的模数和压力角进行控制
在齿轮设计过程中，厚度和齿轮模数据有很大关联，如果齿轮的模数越多，自身厚度也会有所提升。在设计过程中，设计人员需要对模数进行有效控制，保证每对齿轮之间均具备相匹配的模数，提升齿轮的实用性，为变速器的功能实现创造良好条件。为了将齿轮的生产加工成本降低，同时避免齿轮的生产难度增高，设计人员可以将齿轮模式设计为同种规格[1]。齿轮模式的确定也可以通过计算得出，并与传递扭矩相结合，对制作材料进行确定，再结合相关技术标准，将最小中心距确定出来。在压力角选择时，应该与渐开线运动方向相结合，以及受力分析，最终实现压力角的有效确定，该项数值也与渐开线和点离基圆之间的距离有关。
2.1.2保证齿轮宽度和螺旋角与标准相符
在齿轮宽度计算过程中，可以对齿宽系数和分度圆直径相结合，将具体数值相乘，而在具体工作开展时，需要考虑齿轮工作的稳定性要求，与此同时，将变速器自身重量和体积进行降低。为了提升应用效果，设计人员还需要对齿轮宽度进行有效设计，如果设计面过于狭窄，其自身承载能力也会出现大幅度降低，无法与实际使用要求相符，同时无法对稳定性进行保证。而在齿轮螺旋角设计上，应该与实际标准相结合，对倾斜程度进行全面控制，才能将具体的斜齿轮优势充分发挥出来，提升齿轮结构整体的荷载能力[2]。
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2.1.3控制好齿轮齿数和变位系数
由于齿轮齿数和变位系数的合理控制，可促使齿轮的传动比与变速器档数匹配到一起。在具体齿数设计过程中，应提升设计工作的科学性，如果齿轮齿数过少，便会影响齿轮之间的啮合程度，降低主传动的稳定性。为了延长齿轮使用的寿命，齿轮变位情况必须得到合理控制，在变位系数设置好之后，设计人员可以站在系统整体运行情况进行考虑，确保变速器整体设计结构与强度和标准要求相符。
2.1.4做好齿轮修正工作
在齿轮参数设计过程中，确保齿轮设计符合标准是变速器设计的关键因素，变速器整体质量与齿轮性能存在直接关系，为了确保变速器设计标准提升，齿轮科学设计显得十分重要。齿轮修正便是其中一种重要形式，将齿轮最佳性能突出出来。相关工作人员在齿轮设计工作之中，可以与相关计算标准相结合，将轴向和纵向尺寸区别开来以便提升整个系统的使用性能[4]。
2.2现代机械式变速器档位的优化设计方法
2.2.1对变速器档数进行有效控制
汽车的种类的不同导致汽车变速器具有多样化特点。变速器档数与汽车运行存在很大联系，如果能够对档数进行有效设计，汽车的整体动力性能将会得到改善。因此，设计人员可以适当提升变速器的档位设计数量，这样一来，发动机的最大功率便能得到发挥，为汽车提供充足动力及变速能力，最终实现性能的良好优化。但站在汽车驾驶角度来说，变速器档位增加也会带来不利影响，如变速器自身结构复杂化、换挡频率增加等，为汽车驾驶增加了很大难度。在变速器档数设计时，应该与汽车的具体使用需求相结合，对档数进行有效设计。
2.2.2对档位传动比进行有效计算
传动比与汽车使用条件和参数存在很大联系，由于车型不同，传动比也会出现差异。例如，小轿车传动比一般会保持在2到5之间，小型货车的传动比在6到8之间，载重量大的货车传动比会更高。因此，在传动比设计过程中，应与汽车的具体使用情况相结合，对传动比数目进行科学选择，从而确保变速器基本性能保持不变。
2.3汽车机械变速器其它关键参数设计
中心距是指相互咬合在一起的两个齿轮圆心之间的距离，中心距的设计对于变速器的总体尺寸、体积和质量等产生重要影响。中心距如果设计过大，则不同齿轮的轮齿接触面积就小，齿轮的使用寿命会大大缩短。如果齿轮中心距设计过小，则齿轮的安装难度大大增加，增加了齿轮的磨损。当齿轮的齿轮设计完毕后，需要依据齿轮的刚度和强度参数对中心轴的粗细进行设计，确定了中心轴的基本参数后还需对其能够承受的扭矩力进行验证分析。机械式变速器仍然为大多数汽车所采用，机械式变速器结构简单、性能稳定，具有较大的发展潜力和优势，因此相关技术人员仍有必要对重要参数进行研究分析和改进，确保我国汽车变速器的设计水平处于先进行列。
结束语
由于相关技术的不断创新，人们对汽车变速器要求不断提升，既要对动力性能进行保证，还要将变速器的外形优势突显出来，从而利用最低成本来获取更高质量的变速器设计。在具体设计工作过程中，需要对材料使用和变速器自身重量提高重视程度，以质量为前提因素，降低齿轮和轴系自身的重量。由于变速器是以现代设计方式出现，在提升质量性能的同时，变得更加灵巧。
参考文献：
[1]杨家印.汽车机械式变速器可靠性优化设计[J].时代汽车，2017（22）：68-69+85.
[2]吴刚.汽车机械式变速器现代设计方法应用探索[J].产业与科技论坛，2017，16（20）：44-45.
[3]吴超.汽车机械式变速器的可靠性优化设计探究[J].技术与市场，2017，24（02）：93.
[4]孙自强.解析汽车机械式变速器的可靠性优化设计[J].现代制造技术与装备，2017（01）：66+68.
论文作者:王蓓
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/25
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