汽車變速箱齒輪的高強(qiáng)度優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

李杰 李靜敏 張敬堂

摘 要：隨著汽車技術(shù)的高速發(fā)展，當(dāng)前生產(chǎn)的汽車性能在各個方面都得到了很大程度的提升，但是仍然存在著一些問題，為了能夠更進(jìn)一步的推進(jìn)汽車行業(yè)的發(fā)展，文章針對汽車變速箱齒輪的高強(qiáng)度優(yōu)化設(shè)計(jì)展開了分析，振動是汽車變速箱齒輪產(chǎn)生問題的主要原因，所以文章先分析了汽車齒輪變速箱振動存在的主要問題，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析了汽車齒輪變速箱的高強(qiáng)度優(yōu)化的相關(guān)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：汽車變速箱；齒輪系統(tǒng)；高強(qiáng)度；優(yōu)化設(shè)計(jì)；分析

隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)都得到了快速的發(fā)展，其中汽車技術(shù)在當(dāng)前階段的發(fā)展可謂是如火如荼，并對其基本的技術(shù)要求也逐漸提高，推動整個汽車的制造行業(yè)在發(fā)展方向上都發(fā)生了較大的變化，不斷的向著智能化與高效率的前進(jìn)方向發(fā)展。汽車技術(shù)中的變速箱振動在整體性能中占有主要地位，其傳動的功率隨著汽車技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步逐漸增長，但是變速箱所產(chǎn)生的噪音也越來越大，這項(xiàng)問題給駕駛員帶來的影響也不斷加強(qiáng)，相關(guān)科技人員應(yīng)加以重視。

一、汽車齒輪變速箱振動存在的主要問題

在針對汽車齒輪變速箱所產(chǎn)生的振動問題進(jìn)行分析時，必須要對汽車齒輪變速箱內(nèi)在的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行清楚的了解，這樣才能有效的解決汽車齒輪變速箱的震動問題。汽車齒輪變速箱的操縱類型主要有三種，分別為強(qiáng)制型、半強(qiáng)制型以及自動型的操縱。而齒輪變速箱所具備的主要功能，是針對汽車的傳動比來進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，主要是針對汽車各種不同情況下的傳動比來進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整的，比如汽車所處的環(huán)境、路況的不同，或者是速度的不同，這些情況下汽車的傳動比都需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。汽車齒輪變速箱主要有變速傳動機(jī)構(gòu)、變速操縱機(jī)構(gòu)兩部分主體結(jié)構(gòu)，變速傳動機(jī)構(gòu)的主要作用，是來進(jìn)行的速度傳遞與扭距的，而變速操縱機(jī)構(gòu)的主要作用，是對傳動結(jié)構(gòu)來進(jìn)行控制的。汽車齒輪變速箱需要借助借助于傳動系統(tǒng)振動的激勵來進(jìn)行正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，這種對傳動系統(tǒng)進(jìn)行的振動激勵主要包括內(nèi)外兩個部分。分別對發(fā)動機(jī)輸入的力矩變化與齒輪嚙合的過程所產(chǎn)生的激勵。其中內(nèi)部激勵又可以分為三種激勵情況，分別為剛性、誤差以及嚙合等激勵。其中能夠造成齒輪變速箱產(chǎn)生噪音的主要因素是嚙合激勵，因此，我們在進(jìn)行汽車變速箱振動問題中的噪音問題進(jìn)行解決時，需要對嚙合激勵進(jìn)行動力學(xué)模型建模，這樣才能夠順利找到噪音產(chǎn)生的原因并提出解決的方法。建立動力學(xué)模型時，我們通常會借助于相應(yīng)的軟件來進(jìn)行，當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的行管軟件是masta 軟件，它能夠?qū)X輪變速箱實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行有效性的分析，這種仿真模擬技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前對于復(fù)雜系統(tǒng)問題進(jìn)行解決的關(guān)鍵。

二、汽車齒輪變速箱的高強(qiáng)度優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

關(guān)于汽車齒輪變速箱振動產(chǎn)生噪音的相關(guān)數(shù)據(jù)，我們能夠通過相關(guān)仿真建模軟件的仿真建模來獲得，從而提升運(yùn)算的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，來促使優(yōu)化設(shè)計(jì)目的中的振動最小得以實(shí)現(xiàn)。但是從其微觀的修整上看，齒輪要想實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度的優(yōu)化主從齒向修行、齒廓修行以及輪齒修行三個方面進(jìn)行思考。

（一）優(yōu)化設(shè)計(jì)中齒向與齒廓的修形設(shè)計(jì)分析

在齒輪的設(shè)計(jì)中荷載的影響是非常大的，由于載荷分布在齒輪上并不是均勻的，因此，必須要針對于荷載分布的均勻性問題來進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，進(jìn)而使齒輪優(yōu)化的目的得以實(shí)現(xiàn)。造成荷載出現(xiàn)不均勻產(chǎn)生的影響因素主要有兩種：首先，裝配因素產(chǎn)生的誤差，使得原來齒輪嚙合的中心線沒有按照軌跡發(fā)生相應(yīng)的平行，造成嚙合齒輪出現(xiàn)偏移；其次，齒輪變形，傳動系統(tǒng)在進(jìn)行傳動的過程中，所產(chǎn)生的荷載存在不均勻的問題，進(jìn)而導(dǎo)致齒輪發(fā)生變形的狀況，甚至出現(xiàn)了彎曲。通過齒向修形的設(shè)計(jì)，能夠有效的使軸承的承載力進(jìn)行提升，同時也能夠使傳動系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性得到有效的加強(qiáng)，此外，在其他方面也有著積極的作用，比如齒輪荷載力的均勻性、嚙合誤差率的減少、齒輪變速箱振動的降低等。通過齒廓修形的設(shè)計(jì)，主要是針對齒輪嚙合擊出問題設(shè)計(jì)的。能夠針對齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，適當(dāng)?shù)膶Ш淆X輪所產(chǎn)生的干擾部分進(jìn)行去除，從而保證傳動系統(tǒng)運(yùn)行過程中能夠有效的提升其穩(wěn)定性，進(jìn)而使齒輪產(chǎn)生的噪音得到有效的緩解。

（二）優(yōu)化設(shè)計(jì)中輪齒修形設(shè)計(jì)分析

在進(jìn)行輪齒修形設(shè)計(jì)的過程中，往往都不是單個來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，一般情況下都是一對一對的來進(jìn)行。輪齒修形的標(biāo)準(zhǔn)大不相同，各個廠家、單位乃至于國家在制定的標(biāo)準(zhǔn)上都是不相同，因此，在對其進(jìn)行修行之前，需要將相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一。在針對輪齒修形設(shè)計(jì)的時候，需要注意的環(huán)節(jié)較多，尤其是對頂部倒角的控制，頂部倒角控制的良好性在修形過程中，對于齒頂圓直徑會產(chǎn)生影響，從使修形的效果不理想，如果頂部倒角的相關(guān)控制不到位，會對齒輪實(shí)際的嚙合度產(chǎn)生影響，從而出現(xiàn)逐步降低的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象產(chǎn)生的后果影響是非常大的，在輪齒完成修形之后，空載狀況下會使實(shí)景與齒輪之間產(chǎn)生較大的縫隙，二者之間的縫隙如果過大會產(chǎn)生壓流，而壓流對于整個傳動系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)都會造成干擾，進(jìn)而使系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性受到影響。

三、結(jié)語

綜上所述，汽車的傳動系統(tǒng)是汽車保持正常運(yùn)行的關(guān)鍵，而其中齒輪變速箱的作用不容忽視的。因此，齒輪變速箱的性能與汽車傳動系統(tǒng)有著密切的關(guān)聯(lián)，前者的優(yōu)劣直接影響后者的好壞以及使用的性能，所以有必要對齒輪變速箱齒輪的高強(qiáng)度優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行深入有效的研究。通過各方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)促使齒輪變速箱的工作效率得到相應(yīng)提升，有效降低變速箱的振動問題，有效推進(jìn)駕駛舒適度的提升。

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