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[摘要]在当今社会中，汽车行业的发展也尤其迅速，越来越在人们的日常生活中发挥着不可替代的作用。汽车器械变速器也开始使用现代化的研究技术和研究方法。在汽车的构件当中，变速器的作用是非常重要的，汽车的性能、行驶速度等都与变速器有着直接的联系。当代社会科学技术水平不断提高，人们的生活水平也得到了极大的改善，汽车也成为了人们最为普遍的交通工具，同时，人们对于汽车的各方面要求和期望值也普遍提高。因此，为了满足人们的需求，提高汽车的性能，保证汽车的安全，就必须要保证汽车的质量，配备高质量、高性能的变速器。对于变速器的设计和应用应当采用最新的研究成果，应用现代化的科学理念。
[关键词]汽车；机械式变速器；现代化设计
在现代化的大背景下，科学技术水平不断提高，各种技术的创新性逐渐展现出来，变速器作为汽车构件中的一个重要组成部分必须要符合国家的规定标准，保证其质量和性能。其次变速器的设计还需要充分展现出它的优势，尽量将成本控制在最低水平，将质量保证在最高水平。变速器的设计首先应当关注它的材料、重量和体积。应用轻便材料，降低重量，减小体积，做到轻小便捷。另外，变速器有着一定的复杂性，难度相对比较大，因此在设计的过程中设计者一定要具备高超的专业技能，有丰富的设计经验，不断进行理论研究和实践实验，从而达到最终的要求标准。除此之外，变速器的设计还应当在基础的设计之上不断进行完善和调整，提高变速器的精准度，保证其优良性能。
1机械式变速箱概述
机械变速器又称手动变速器，在使用机械式变速箱的汽车中驾驶员要实现换挡、改变传动轴的旋转角速度与车桥半轴的旋转角速度之比的目的，需要通过人为操纵变速杆变换各档齿轮位置实现。机械变速器
通常具有五个档位，并设每个档位都具有固定的变速比，所以也称有级变速器。改变汽车的传动比、提高车轮转矩与转速的变化幅度并保证汽车发动机工作稳定性是机械变速器的主要功能；同时在发动机曲轴转动方向不变的情况下，汽车的倒退行驶能够通过变速器实现。相对于其他变速器机械变速器具有以下优势：首先发动机在机械式变速器的协助下能够产生强大动力。其次，机械式变速器在驾校教练车中使用的较为广泛，学生使用这种变速器能够更加迅速的提升驾驶技能。最后，机械式变速器具有更加可靠的工艺，以及低廉的成本。
2变速器齿轮的设计
变速器的基本零件之一是齿轮，变速器系统的功能与齿轮的质量息息相关。所以设计人员应当对压力角、齿数等齿轮设计参数进行科学优化，进而实现齿轮承载力的提升。齿轮设计时要对齿轮模数、齿轮螺
旋角、齿轮间距离、齿轮宽度等因素进行综合考虑，利用合理设计参数的选择弥补机械式变速器设计的缺陷。
2.1齿轮的模数与压力角的选择。齿轮尺寸计算的重要参数之一就是齿轮模数，通常来说齿轮厚度会随着齿轮模数的增大而增加，因此设计人员在设计时应当保证每对齿轮都有对应的模数，进而为齿轮的性能提供保障。如果从齿轮加工成本和设计加工的便捷性角度考虑，设计人员则应当使齿轮模数一致。首先应当以传递扭矩的大小和齿轮的材料为依据对最小的中心距进行确定，然后根据相关技术标准确定齿轮模数。渐开线运动方向与受力方向的夹角即为齿轮的压力角，压力角随着渐开线上每个点离基圆距离的增大而增大。分度圆上的压力角为20度时对应的基圆压力角为0度。设计人员选择压力角时应当充分考虑变速器的构造和承载力两方面因素，齿轮的重力和啮合力会随着压力角的增大而增大，超过一定限度就是因齿轮震荡而产生噪音。
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2.2齿轮宽度和螺旋角的设计。齿轮的厚度也就是齿轮的宽度，将齿宽系数乘以分度圆直径就可以得到齿轮宽度。保障齿轮平稳工作以及减轻变速器重量是齿轮宽度设计时应当考虑的主要因素。太小宽度的齿轮通常无法承受过大的承载力，以传动的平稳性无法保障。所以设计人员应当在齿轮强化和变速器稳定运行能够得到有效保证的情况下，对齿宽进行科学确定。齿轮的螺旋角指的是斜齿轮的螺旋角，轮齿的倾斜程度由其表示。实际设计中导程和圆柱分度圆的直径决定齿轮的螺旋角大小。承载能力较大是斜齿轮的重要优势，减少齿轮工作噪音、提升齿轮强度和啮合性能、增加齿轮的轴向力与螺旋角的合理选择具有密切联系。
2.3齿轮齿数和变位系数。齿轮整个圆周上轮齿的总数即为齿轮齿数，其中结构方案、各变速组的传动比、变速器的档数等决定齿数的分配。具体设计中齿数不可过小，并且最小齿轮不能产生跟切现象，同时还应当使主传动的平稳性符合相应要求。在加工变位齿轮时齿条中线和齿轮分度圆相切位置产生的具体就是齿轮的变位系数。提升齿轮寿命的重要途径就是齿轮变位，变速器的整体结构、强度、齿轮的啮合性能等很大程度上屈居于齿轮的边位系数。设计人员在具体设计中应当注意在使用变位齿轮的情况下，传动尺寸能够有效减小，进而促进齿根弯曲强度的提升，最终实现对根切现象的有效预防。
3变速器档位的优化设计
汽车行业的快速发展带来了更多种类的汽车，具有不同的用途和使用状况的汽车也有不同的性能要求。汽车的稳定性、经济性、动力性与机械式变速器息息相关，而变速器的性能则很大程度取决于变速器档位的设计与各档地传动比。
3.1变速器档数的设计
汽车动力性能的高低一定程度上取决于变速器的档数，汽车的动力可以通过档数的增加而获得提升。增加档位具有以下优势：发动机提供大功率的机会随着档数的增加而增加，汽车爬坡能力和提速能力都会
获得提升。另外汽车油耗可通过档数的增加而降低。进而使汽车使用成本降低。但是档数增加也会带来一定副作用，档数的增加会提升变速器结构的复杂程度，同时换档频率也会相应的增加，进而使得操作难度增加。所以设计人员应当综合考虑各方面见因素，控制相邻两档的传动比率不大于1.9，同时低档传动比应当高于高档相邻档位的传动比。
3.2档位传动比的计算
汽车发动机的设计参数、汽车使用条件决定了传动比的大小。当前不同车型之间的档位传动比相差较大，传动比在2～5之间的通常为小轿车；传动比在6～8之间的通常为小型货车；对于动力要求更高的重型货车传动比则更大。
3.3一档传动比的计算
提供动力较大是汽车一档的特点，所以应当根据爬坡度确定传动比。汽车爬坡时克服轮胎与里面的阻力是其驱动力的来源，所以需要根据汽车通过的最大坡度确定一档的传动比。再利用各档位之间的传动速
比，设计人员可以计算出最高档位的传动比。
4结束语
本文对机械式变速箱进行了简单分析，并在此基础上探索了机械式变速箱变速齿轮和变速档位的优化设计，以求为提升汽车整体设计水平贡献绵力。但本文还存在一定局限，希望行业人员能够加强重视，不
断提升机械式变速箱的设计水平，进而提升汽车整体质量和水平。
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[2]郑学峰.关于汽车机械式变速器的现代设计方法探究[J].科技创业家,2014.
[3]朱艳军.对汽车机械式变速器可靠性优化设计的研究[J].民营科技,2014.
[4]刘江.汽车机械式变速器变速传动机构可靠性优化设计[J].企业技术开发,2012.
论文作者:王丹阳 咸仁龙
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年11期
论文发表时间:2019/9/30
标签：变速器论文; 齿轮论文; 传动比论文; 汽车论文; 档位论文; 性能论文; 设计人员论文; 《工程管理前沿》2019年11期论文;