汽車機械變速傳動機構可靠性的優(yōu)化設計

劉逸瀟

（西華大學機械工程與自動化學院，四川 成都 610039）

汽車機械變速傳動機構可靠性的優(yōu)化設計

劉逸瀟

（西華大學機械工程與自動化學院，四川 成都 610039）

本文就汽車機械變速傳動機構可靠性的優(yōu)化設計作出相應的闡述。

汽車機械變速傳動機構；可靠性；優(yōu)化設計

1 汽車機械式變速器變速傳動機理

變速器是汽車機械式變速器變速傳動系統(tǒng)重要的組成部分，它是能固定或分檔改變輸出軸和輸入軸傳動比的齒輪傳動裝置。變速器的組成由傳動機構和變速機構所成，而傳動機構大多數(shù)是利用普通齒輪來進行傳動，特殊的情況下也使用行星齒輪來保證傳動的工作。汽車機械式變速器變速傳動主要是通過改變傳動比與發(fā)動機曲軸的轉矩，來達到汽車在不同行駛狀態(tài)下對驅動車輪牽引力和運行速度的要求。汽車機械式變速器變速傳動主要是采用了齒輪傳動的降速原理，其主要內容是在汽車需要低速運行時，讓傳動比大的齒輪副工作；在汽車需要高速運行時，讓傳動比小的齒輪副工作。

2 機械可靠性設計方法

2.1 機械可靠性設計目的。機械系統(tǒng)可靠性設計的目的，利用系統(tǒng)可靠性指標作為依據(jù)，來滿足預設功能目標的實現(xiàn)；而目標的實現(xiàn)需要讓系統(tǒng)中的技術性能、時間、成本等各個因素之間達到完美的協(xié)調性。要想實現(xiàn)機械可靠性設計目的需要對影響功能目標因素進行合理的整合。

2.2 機械可靠性設計方法。機械可靠性設計的方法常用的有兩種，一是根據(jù)系統(tǒng)內各個零部件可靠性的數(shù)據(jù)和計算系統(tǒng)的可靠性指標相互比對，采用一種最佳的設計方案；二是按照系統(tǒng)可靠性的指標，進行零部件任務可靠性再分配，逐一進行最佳設計方案的選擇。

3 機械優(yōu)化設計理論

3.1 機械優(yōu)化設計理論內容。機械優(yōu)化設計理論內容就是利用機械設計和優(yōu)化設計進行相互的融合，并借助高科技的手段，用來能夠保證預期目標實現(xiàn)的最佳方案和最佳設計參數(shù)；目前融合高科技計算機技術和最佳組合設計原理的手段，能夠為機械優(yōu)化設計提供較為科學的保證，而且設計方案具有多種篩選性，增強了設計人員思維的拓展和降低了設計人員工作量。

3.2 機械優(yōu)化設計理論方法。一是傳統(tǒng)機械優(yōu)化設計理論方法：傳統(tǒng)機械優(yōu)化設計方法是依據(jù)問題提出、分析、結果流程來進行，分為準則優(yōu)化法、線性規(guī)劃法和非線性規(guī)劃法。準則優(yōu)化法采用物理力學的方法原理來尋求最優(yōu)化解決辦法，其特點在于針對性強、效率高；線性規(guī)劃法是利用數(shù)學最大值、最小值兩種概念，來選取適當?shù)脑O計變量和相應的約束條件，得到目標函數(shù)，特點在于求解簡單、有效、精度系數(shù)比較高。非線性規(guī)劃法同樣采用線形規(guī)劃法概念來進行，分為無約束直接法和間接法兩種，特點在于適用范圍比較廣，簡單實用、穩(wěn)定性好、精度高。二是現(xiàn)代機械優(yōu)化設計理論方法：現(xiàn)代機械優(yōu)化設計理論與傳統(tǒng)機械優(yōu)化設計理論方法有著一定區(qū)別，它不需要針對設計變量、約束條件和目標函數(shù)作出相應的分析和總結，而采用遺傳方法、神經(jīng)網(wǎng)絡法、模擬退火法、粒子群算法等獲得最佳結果；無需憑借經(jīng)驗和直觀的感覺來確定方案，只需對方案進行強度、剛度等分析、校核，然后進行必要的修補缺陷和修正結構尺寸，即可以達到最佳設計方案的出臺，加上借助高科技的手段，使得方案呈現(xiàn)出多樣化的特征，提高了效率、保證了質量。

4 可靠性優(yōu)化設計

4.1 可靠性優(yōu)化設計概念。可靠性是指產(chǎn)品能夠達到和實現(xiàn)確定功能的特性；而可靠性優(yōu)化設計，這是為了保證產(chǎn)品在工作的過程當中沒有發(fā)生損壞，而是采用的一種設計準則和設計方法。要想達到可靠性可以借助在增加安全系數(shù)和系統(tǒng)可靠性手段無法實現(xiàn)的前提之下，對產(chǎn)品來進行可靠性設計方法，從而保證產(chǎn)品可靠性的實現(xiàn)。可靠性優(yōu)化設計，是一門綜合性的設計技術，它通常以概率論、數(shù)理統(tǒng)計為基礎結合相關領域的不同設計方法來實現(xiàn)設計的優(yōu)化性；在常用的可靠性設計當中，會涉及設計變量，設計人員可以采用概率統(tǒng)計的方法來進行主要參數(shù)和結構尺寸設計優(yōu)化，目前這種可靠性優(yōu)化設計分為兩大類，一類是以可靠性指標為優(yōu)化目標的可靠性優(yōu)化設計，另一類是一可靠性為約束條件的可靠性優(yōu)化設計。

4.2 可靠性指標為優(yōu)化目標的優(yōu)化設計模型。可靠性指標為優(yōu)化目標的如下式所示:

4.2 變速器軸的可靠性設計。變速器軸無疑是變速器中的重要傳動部件；我們熟知的變速器所有旋轉的零部件都安裝在軸上面，并且通過軸進行位置的定位。設計人員針對于變速器軸可靠性設計當中，需要滿足三個基本條件，一是剛度要求，二是硬度要求；只有在滿足這兩個要求的前提之下，盡量的對軸的重量和材料進行優(yōu)化設計，優(yōu)化設計的內容主要是針對于各個軸段的直徑作出確定，以便為其他的零部件提供更為廣闊的設計空間；而且由于軸段的直徑變小，能夠讓同步器被同步一邊轉動慣量下降，從而提高了同步能力和操作換擋，使得操作更可靠、更輕便、更舒適、更具有效率性。

4.3 聯(lián)接可靠性設計。聯(lián)接也是汽車機械變速傳動機構中不可忽略的重要組成部分，設計人員在做聯(lián)接可靠性設計的時候，一聯(lián)接結構與零件形狀和配合情況相互協(xié)調，不能只考慮單方面的原因，而忽略了整體的配合性。機械零件結合復雜多變，有平面的、圓柱面的、圓錐面的等等，為了使得聯(lián)接有效，必須設計安裝聯(lián)接件，如螺栓、鉚釘或者鍵等固定件，保證位置的準確性。二必須要保證有足夠大的承載能力；具體措施可通過鉆孔、加工鍵槽等等方式來進行。三為了保證聯(lián)接可靠性，設計人員對于緊固件的規(guī)格需要進行確定，盡可能采用少規(guī)格的標準件。四聯(lián)接可靠性需要保證接頭的強度和耐磨性，還需要防止失效的風險，加大聯(lián)接有效性。

結語

汽車機械變速傳動機構可靠性的優(yōu)化設計是以汽車使用為前提，建立在可靠性指標上的一種設計優(yōu)化措施，在實際操作當中，要能及時發(fā)現(xiàn)問題和矛盾，采用正確的方法來進行優(yōu)化設計工作，以保證產(chǎn)品質量，增加客戶信任度。

[1]董炳武.汽車變速器的優(yōu)化設計[J].福州大學學報（自然科學版），1997（05）.

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.07.078