汽車機械式變速器現(xiàn)代設(shè)計方法應(yīng)用研究

張正旭

甘肅機電職業(yè)技術(shù)學院 甘肅省天水市 741001

1 引言

在社會發(fā)展下的今天，各種新型技術(shù)橫空出世，有效促進了社會的經(jīng)濟發(fā)展建設(shè)。在汽車的構(gòu)件之中，變速器非常重要，需要對變速器的性能和質(zhì)量進行充分保證，確保變速器能夠與我國的規(guī)定標準相符。在設(shè)計變速器的過程中，應(yīng)當對其成本進行有效控制，使變速器的質(zhì)量得到進一步提高，充分發(fā)揮出變速器的作用和價值。在進行變速器的設(shè)計時，需要對變速器的材料、體積和重量加以重視，選用較為輕便的材料，以此來縮小變速器的體積，減輕變速器的重量。除此之外，由于變速器比較復(fù)雜，具有較高的設(shè)計難度，所以，在對其進行設(shè)計時，應(yīng)當選用專業(yè)水平較高、設(shè)計經(jīng)驗豐富的設(shè)計人員進行設(shè)計，確保變速器能夠符合相關(guān)的規(guī)定標準。不僅如此，還需要對變速器的設(shè)計進行不斷的完善，使變速器的精準程度得到進一步提高，從而對變速器的良好性能進行充分保證。

2 汽車機械式變速器的基本狀況和設(shè)計特點

2.1 汽車機械式變速器的基本狀況

在當前時代背景下，自動變速器技術(shù)在我國汽車行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，在汽車制造生產(chǎn)過程中的應(yīng)用已經(jīng)達到70%，該技術(shù)主要是將行星齒輪組和結(jié)合液力變速器，從而實現(xiàn)自動變速。但因該技術(shù)存在許多問題，比如，零部件過多、維修、保養(yǎng)不便以及無法連續(xù)傳動等，所以，我國汽車行業(yè)針對變速器技術(shù)進行了不斷的探索，發(fā)現(xiàn)CVT 變速技術(shù)能夠運用可變從直徑、傳動帶配合主動輪的方式進行動力傳輸，使傳動比得到了有效改善，如此一來，變速器就可以有效配合發(fā)動機，呈現(xiàn)出較好的工作狀態(tài)，進一步提高了汽車的性能。通過調(diào)查顯示，當前汽車行業(yè)主要采用兩種變速器，分別是AT 變速器和CVT 變速器，兩種變速器的各個方面完全不同，AT 變速器又被稱為自動變速器，主要是運用行星齒輪進行變速，能夠根據(jù)車速的變化和油門踏板的程度進行自動變速，而車輛駕駛?cè)藛T只要控制加速踏板對車速進行控制。AT 變速器主要由三個部分構(gòu)成，分別是液力變矩器、行星齒輪以及液壓操縱系統(tǒng)，運用液力傳遞與齒輪組合來實現(xiàn)變速變矩。CVT 變速器又被稱為無級變速器，與有級變速器的不同在于CVT 變速器并沒有明確的檔位，與自動變速器在操作上有些類似，但因其速比的變化與自動變速器的跳檔過程不同，而是連續(xù)的，所以，搭載CVT 變速器的汽車動力傳輸持續(xù)且順暢。通過觀察發(fā)現(xiàn)，CVT 變速器的結(jié)構(gòu)相比傳統(tǒng)變速器更加簡單，體積也相對更小，并沒有手動變速器的齒輪副，也沒有自動變速器的行星齒輪組，主要是靠主動輪、從動輪和及金屬來實現(xiàn)速比的無極變化。從實際情況看來，機械式變速器的發(fā)展前景相對較好，運用現(xiàn)代設(shè)計方法能夠讓機械式變速器達到最佳的狀態(tài)，汽車的性能也能夠得到進一步提高，從而為社會人民群眾的出行安全進行充分保證。

2.2 汽車機械式變速器的設(shè)計特點

通過調(diào)查顯示，汽車機械式變速器的設(shè)計特點主要有以下三點。第一，機械式變速器應(yīng)具有較強的動力。對于卡車來講，機械式變速器非常重要，在承受高壓和重力的情況之下，機械式變速器就需要配合發(fā)動機，使車輛能夠產(chǎn)生較大的牽引力。第二，機械式變速器應(yīng)具有經(jīng)濟性和協(xié)調(diào)性。從實際情況看來，我國多數(shù)的機動車駕駛員培訓(xùn)學校之中，教練車輛大多都是機械式變速器，能夠讓機動車駕駛員具有扎實的基礎(chǔ)，而且機械式變速器的教練車輛安全性相對較高，能夠有效培養(yǎng)駕駛員的駕駛技術(shù)。除此之外，我國許多駕齡較長的司機對于機械式變速器也是非常喜愛，在駕駛搭載機械式變速器的車輛時，能夠感受到最純粹的駕駛樂趣。第三，對于我國多數(shù)社會人民群眾來講，機械式變速器的汽車性價比最高，不僅具備較高的穩(wěn)定性和安全性，而且燃油消耗較低，具有較好的經(jīng)濟性。

3 變速器齒輪的優(yōu)化設(shè)計

齒輪作為變速器的主要組成部分，齒輪運轉(zhuǎn)能夠?qū)ψ兯倨鞴δ艿陌l(fā)揮起到支撐作用，所以，變速器功能會受到齒輪質(zhì)量的影響。在設(shè)計變速器的過程中，需要齒輪的設(shè)計加以重視，合理設(shè)置齒輪的齒數(shù)和壓力角，并運用合理的方式優(yōu)化齒輪，使齒輪的承載能力得到進一步提升，以此來對變速器的正常運行進行充分保證。在當前時代背景下，需要采用現(xiàn)代化的設(shè)計方法分析機械式變速器在設(shè)計中存在的不足，然后制定出有效措施進行改善，對齒輪的多方因素進行充分考慮，從而保證機械式變速器齒輪各項參數(shù)的合理性。

3.1 對齒輪模數(shù)及壓力角進行合理控制

從實際情況看來，齒輪厚度和齒輪的模數(shù)之間存在些許關(guān)聯(lián)，齒輪的厚度會隨著齒輪模數(shù)的增加或減少而進行變化，所以，在設(shè)計過程中需要合理的控制齒輪的模數(shù)，確保各個齒輪都具有匹配的模數(shù)，使齒輪能夠正常的投入使用，進而發(fā)揮出機械式變速器的功能。除此之外，為降低制作齒輪的難度，減少加工齒輪的成本，需要讓齒輪的模數(shù)統(tǒng)一，以免齒輪制作的難度和加工的成本進一步增加。不僅如此，在確定齒輪的模數(shù)時，需要進行仔細的計算，與齒輪材料和扭矩傳遞的大小進行結(jié)合后確定齒輪的模數(shù)，并結(jié)合相關(guān)標準對最小中心距進行計算。在選擇壓力角時，應(yīng)當與漸開線的受力方向和運動方向進行結(jié)合后確定壓力角，壓力角大小通常和漸開線之上的點離基圓距離有著直接的關(guān)系。

3.2 確保齒輪寬度和螺旋角能夠與標準相符

在進行齒輪的設(shè)計時，需要對齒輪的工作要求進行充分考慮，與此同時，還要最大程度對變速器體積和重量進行降低。除此之外，齒輪寬度應(yīng)當適宜，如若齒輪寬度較小，那么就會直接降低齒輪的承載能力，致使齒輪不能對變速器的需求進行滿足，進而也就無法對齒輪傳動的穩(wěn)定性進行保證。不僅如此，在設(shè)計齒輪螺旋角時，應(yīng)當按照實際情況來對輪齒的傾斜度進行合理的控制，使斜齒輪能夠充分發(fā)揮出自身的作用和價值，齒輪的承載能力也能夠得到進一步的提高。

3.3 控制齒輪的齒數(shù)和變位系數(shù)

在設(shè)計齒輪齒數(shù)的過程中，應(yīng)當保證設(shè)計的科學性，如果齒輪的齒數(shù)過小，那么就會導(dǎo)致最小的齒輪不能達到跟切的效果，并且，主傳動平穩(wěn)性的要求也無法得到滿足。為使齒輪使用年限得到進一步增加，需要對齒輪的變位系數(shù)進行控制，確保變速器的結(jié)構(gòu)和強度能夠與規(guī)定要求相符。

3.4 做好齒輪修正、驗證工作

為確保齒輪能夠與變速器的設(shè)計要求相符，需要對齒輪參數(shù)進行準確的設(shè)定。由于齒輪的性能和質(zhì)量和變速器關(guān)系緊密，就需要科學的進行齒輪的設(shè)計，以此來保證變速器性能能夠符合規(guī)定標準。為對齒輪性能進行保證，需要對齒輪進行修正，確保齒輪能夠符合多方要求，使齒輪能夠呈現(xiàn)出最佳的使用狀態(tài)。相關(guān)人員在設(shè)計齒輪時，需要根據(jù)相關(guān)規(guī)定進行仔細的計算，確保軸向能夠和尺寸能夠保持相同，使齒輪噪音進一步下降，進而提高齒輪的性能。

4 變速器檔位的優(yōu)化設(shè)計

通過調(diào)查顯示，由于汽車的種類過于豐富，變速器種類也因此非常多樣，因汽車實際情況和使用途徑不同，對于變速器的要求也各不相同。為保證汽車具有安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性，需要優(yōu)化當前的機械式變速器，并使用現(xiàn)代化的設(shè)計方法進行設(shè)計，以此來使汽車的各項要求得到滿足。機械式變速器檔位的優(yōu)化設(shè)計主要體現(xiàn)在以下幾點。第一，對變速器檔數(shù)進行合理的控制。由于汽車性能和檔數(shù)有著直接的聯(lián)系，設(shè)計變速器檔數(shù)能夠使汽車的動力得到改善。合理增加變速器檔位，能夠進一步增加發(fā)動機提供較大功率的概率，汽車的加速能力和爬坡效果也能夠得到明顯提高，汽車性能也會因此得到改善。除此之外，還需要對燃油耗損進行降低，減少使用汽車的成本，提高汽車的綜合性能。但因增加檔數(shù)會導(dǎo)致變速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有較高的復(fù)雜性，而且駕駛汽車的換擋頻率也會增加，汽車的操作難度也就會進一步增加。所以，在設(shè)計變速器檔位時，需要對汽車的要求進行充分考慮，然后確定是否有無增加檔數(shù)的必要。第二，對變速器檔位的傳動比進行科學的計算。因汽車的使用環(huán)境、設(shè)定的發(fā)動機參數(shù)和傳動比有著直接的關(guān)系，所以，不同的車輛也會在傳動比上出現(xiàn)差異。通過調(diào)查顯示，普通轎車的傳動比通常在2至5，中小型貨車的傳動比通常在6 至8，大型貨車的傳動比與之相比也會更大。所以，在設(shè)計過程總，需要考慮汽車的使用環(huán)境，科學的設(shè)計汽車的傳動比，以此來對變速器的性能進行充分保證。

5 結(jié)束語

綜上所述，在當前時代背景下，各種新型技術(shù)橫空出世，許多現(xiàn)代化的設(shè)計方法被廣泛應(yīng)用在汽車行業(yè)之中。在設(shè)計機械式變速器時，運用現(xiàn)代化的設(shè)計方法能夠使變速器的性能得到進一步提高，經(jīng)過仔細計算之后，還可以在一定程度上減少變速器成本，充分體現(xiàn)出變速器的優(yōu)勢，從而保證社會人民群眾的出行安全，推動汽車行業(yè)良好的發(fā)展。