摘要：汽车是人们主要代步工具，其动力装置为内燃机，在汽车传动机构中，变速器属于尤为重要的内容。机械式变速器的使用年限长，成本较低，具有较高稳定性，以此被广泛使用，但是还存在换挡冲击较大、体积较大的问题。那么，如何使机械式变速器结构及使用的性能进行改善，从而使传动可靠性得到提高，为现代汽车设计人员需要考虑的问题。本文对基于可靠性的汽车机械式变速器变速传动机构的设计进行了分析，并且提出了针对性的优化措施，使人们不断提高的汽车需求得到满足，有效促进我国汽车稳定、安全的发展。
关键词：可靠性;汽车;机械式;变速传动机构设计
1汽车变速器的发展概述
自汽车变速器诞生后，内燃机一度成为最关键的动力装置，其中往复活塞式内燃机则变成了当代汽车结构中运用最普遍的装置类型，其特征表现在质量轻、体积小、操作便捷、实用性强等方面，但其不足之处也是极为明显的——如转速和转矩变化范围小等。基于此，要考虑将主减速器和变速器配置到传动系统内，以此实现减速增矩的效果，协调行车过程中的经济性和动力性问题。具体来看，变速器的作用集中体现在两个方面：其一是从传动比的变化入手扩大车轮的转速和转矩变动范围，使得汽车能更好地应对多种复杂情况[1]；其二是对动力传递做暂时中断处理，帮助发动机完成怠速、启动等。从操纵方法的差异看，变速器能划分成半自动、自动、强制操纵式的不同类型；而从传动比变化方法看，变速器又能划分成无级式、有级式与综合式的区别。
2汽车机械式变速器变速传动机构的可靠性
2.1变速齿轮的可靠性
由于变速器体积本身对影响设计效果的核心要素之一，因此需要在确保行车平稳度和动力需求前提下合理地缩小其体积，同时对动力控制机构的精密程度加以研究，不断降低生产成本。加强程序方面的研究，可以对机械式变速器的体积造成直接作用，从而确保其体积能被把控在适度范围内，且将分析关键引到变速器齿轮方面去。通常来看，机械式变速器变速齿轮在制式上往往是空心结构，其对应的结构框的直径始终保持与变速器的轴径相吻合。结合实际看，把空心结构当作实心结构加以研究，能在一定程度上简化研究流程，并且获得更精确的研究结论。总体来看，对变速齿轮的可靠性加以分析，过程中面临的许多参数都与整个系统的平稳运行息息相关，且对齿轮传动的重合度的作用更为明显[2]。
2.2变速器轴的可靠性
变速器是承载操作控制应力传输的一个较为重要的组成部件，而其结构也相对复杂，应首先确保其结构刚度和稳定性，并且合理控制轴承质量，使其尽可能地降低。花键的连接主要是方便多齿轮运行，载荷承载的表现相对良好，需要具有理想的最终性和异向性。花键结构的齿根比较浅，在变速传动过程中，可以为变速器的传动提供稳定性和安全性方面的保障。轴承的可靠性无疑也是一大要点，它应该和轴承所具有的结构特征保持一致，一般第一轴的前轴承采用向心球，而后轴承是外座圈上存在制动槽的向心球轴承。第二轴的前端一般采用短圆柱滚子轴承或者是滚针轴承，不断选择带止动槽的单列向心球轴承。在具体的运行过程中需要根据相关汽车轴承的可靠性进行规范，以便于达到相关的需求。
3汽车机械式变速器变速传动机构的可靠设计方法及模型
3.1设计方法
变速器属于汽车机械式变速器变速传动系统中尤为重要的内容，其能够固定或者分档实现输入、输出轴传动比的齿轮传动装置进行改变。变速器主要包括变速机构及传动机构，传动机构的传动大部分都是通过普通齿轮实现的，特殊时候利用行星齿轮传动。汽车机械式变速器变速传动主要是离用传动比和发动机曲轴转矩进行改变，从而使不同行驶状态中的汽车对于驱动车轮牵引力及运行速度需求得到满足。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆汽车机械式变速器变速传动主要是使用齿轮传动降速原理，主要内容就是在汽车低速运行的过程中，使具有较大传动比的齿轮副进行工作。在汽车高速运行的过程中，使具有较小的传动比齿轮副工作。
实现机械系统可靠性设计主要是将系统可靠性指标作为基础，使预设功能目标需求得到满足。目标实现能够使系统技术性能、成本及时间等各因素之间相互协调。要想能够有效实现机械可靠性设计，就要整合对于功能目标影响的因素。机械可靠性设计的主要方法包括两种，第一种为以系统内零部件可靠性数据及计算系统可靠性指标的对比，使用最佳设计方案；第二种为根据系统可靠性指标，实现零部件任务可靠性再分配，逐一的选择最佳的设计方案[3]。
3.2可靠性优化设计模型
其一，实现目标函数有效创建。变速器齿轮系多目标的可靠性优化和数学模型重点为最大变速器体积及齿轮传动负荷度方面具有密切的关系，使变速器将目标函数作为基础，基于汽车动力安全性及稳定性开展，从而使变速器的体积得到缩小，以此实现材料及成本的节约。齿轮传动的重合度比较大，能够使传动平稳度得到进一步的提高，使噪音得到有效降低，从而进一步的降低传动动载荷量。其二，选择设计变量。在设计汽车机械器变速器的齿轮系统过程中包括多参数，本文使用螺旋角、档变速比、啮合齿轮模数、常啮合齿轮齿数及齿宽作为优化设计的变量。其三，对约束条件进行确定。在优化设计过程中，对约束条件进行确定更主要包括变速器各档的传动比比值约束、变速齿轮可靠性约束、边界约束、变速器最大传动比约束、中间轴轴向力平衡约束、变速器中心距约束。
4汽车机械式变速器传动机构的优化设计
4.1根据变速器轴承的优化
加强变速器轴承的设计，可以为关键的传动部件和定位安装件提供便利条件，从本质上提升其整体性和流畅度。具体来看，确保轴的强度和刚度是设计人员的首要目标，这就要求工作人员高度重视这两个指标，科学控制轴的材料和重量，确保多个轴段的直径达到规范，以此为其余零部件的设计打下良好的基础。加强轴结构的分析和设计，在其中定力过度的位置往往会形成一定的应力荷载，其可靠性也成为改善设计质量的重要参考。
3.2连接可靠性的优化设计
连接对整个汽车机械变速传动系统而言都有着关键性的作用，这要求设计工作者采取科学的设计方案，确保连接的可靠性。在正式的设计环节，也要结合链接的结构、零件信息、配合状态等做统一处理，不能仅仅考虑某个单一角度的要素。机械零件的整合有相对复杂的特征，为确保连接效率和质量，就要首先设计好安装连接件——包括铆钉、螺栓以及键的固定件等，这是确保位置精确度的重要途径。为确保其承载力达到相关标准，可以采取钻孔、加工键槽等方法加以评估判断；为确保连接可靠性，关键要注意接头的耐磨性和强度[4]。
结束语
加强对汽车机械式变速器优化设计实现路径的探讨，意义重大。相关工作人员需要明确汽车变速器的发展概况；同时把握变速器变速传动机构的可靠性问题，这表现在变速齿轮、变速器轴的可靠性等方面；在此基础上，对机械式变速器传动机构的优化方案展开研究，对变速器轴承及连接可靠性等进行优化设计。
参考文献
[1]冉昭，刘玉蒙．关于汽车机械式变速器变速传动机构可靠性优化设计分析［J］．科研，2014，18（5）：25．
[2]徐利韵.浅谈混合动力汽车动力集成传动机构的设计与分析[J].时代汽车,2018(5):84-85.
[3]黄瑾媛.汽车机械式变速器的可靠性优化设计研究[J].南方农机,2019,50(10):157.
[4]李时蕾.汽车机械式变速器优化设计实现路径分析[J].微型电脑应用,2019,35(5):139-141.
论文作者:李松
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/8
标签：变速器论文; 可靠性论文; 汽车论文; 齿轮论文; 传动比论文; 机构论文; 轴承论文; 《基层建设》2019年第32期论文;