汽車機械式變速器變速傳動機構的可靠性優化

梁兆祥

（佛山市南海區南安機動車檢測中心，廣東 佛山 528200）

汽車機械式變速器變速傳動機構的可靠性優化

梁兆祥

（佛山市南海區南安機動車檢測中心，廣東 佛山 528200）

在社會主義經濟不斷發展的背景下，我國汽車保有量隨之提升，在此過程中，為了進一步滿足社會大眾對汽車性能所提出的較高要求，就需要強化對汽車變速器這一傳動機構的重視程度，并進一步提升變速器的設計制造質量，q變速器的可靠性。基于此，本文針對如何優化汽車機械式變速器變速傳動機構的可靠性進行了探討，并提出了對策，以供參考。

汽車機械變速器；變速傳動機構；可靠性；優化；對策

0 前言

當前，汽車已成為一種使用最為廣泛且重要的交通工具，不僅滿足了交通運輸之需，同時也為人們帶來了極大的便利，而在汽車行業迅猛發展的過程中，變速器的重要性隨之凸顯。而為了進一步提升汽車結構的穩定性，并充分發揮出機械式變速器的優勢性能，就需要結合當前汽車機械式變速傳動機構所呈現出的劣勢問題進行優化與完善，進而從根本上提升機械式變速器的設計質量與性能。

1 可靠性優化設計模型的搭建

1.1 在可靠度的分配上

在實際針對這一優化設計來搭建可靠性設計模型的過程中，需要從技術水平、成本費用以及工藝復雜程度等來實現可靠度的分配，在實際踐行的過程中：要以零部件故障相對獨立作為假設條件與前提，相應變速器的壽命與指數分布相符，在此基礎上，將傳動結構的可靠度進行分配，分別分配與變速器的軸、齒輪、軸承以及花鍵，而基于變速器軸下，相應可靠度進行分解后，是由疲勞剛度與軸疲勞強度構成，以Rs剛以及Rs強進行表示；基于變速齒輪下，進行可靠度分解后是由齒輪接觸疲勞強度與彎曲疲勞強度構成，以Rc接與Rc彎進行表示；基于花鍵下，相應可靠度分解后為疲勞強度，以Rj進行表示。基于此，就得出了基于機械式變速器下相應變速傳統機構的可靠性分配模型，即：Rs=Rs剛*Rs強Rc接*Rc彎*Rj強。

1.2 變速器齒輪與變速器軸的可靠性設計

在變速器齒輪上，相應可靠性數學模型的搭建如下：首先，需要實現目標函數的建立。在實際搭建這一模型的過程中，是以變賭氣體積與齒輪傳動復合度最大為目標函數，這一目標函數的確定直接影響到了汽車變速器的安全穩定性。相應變速器體積與成本成正比，即體積越小越省材料，進而成本造價越低；而齒輪傳動重合度越大，則相應噪聲越小切越平穩。其次，在設計變量的選擇上，因涉及到的參數較多，所以在進行優化涉及到額過程中，選擇了其中五個較為主要的參數；最后，在約束條件的確定上，需要從變速齒輪可靠性約束、各不同檔傳動比比值約束、變速器最大傳動比約束與中心距約束、邊界約束等。在變速器軸的可靠性設計上，實際踐行的過程中，因結構相對較為復雜，所以在設計的過程中，需要在滿足性能要求的基礎上，降低材料使用量與成本。在實際設計的過程中，則需要分別針對動力輸出軸剛度、靜強度的可靠性進行設計。

2 MATLAB多目標可靠性優化設計

2.1 MATLAB工具箱

基于這一工具箱下，在實際運用的過程中，表現出了較強的優勢性能，作為一種優化工具箱，能夠針對諸如線性與非線性以及半無限等問題，實現準確且高效求解。而在這一可靠性優化設計中，借助MATLAB的運用，需要針對單目標來實現優化計算，進而得出體積與重合度最優值，在此基礎上進行聯合優化計算。基于所得出的計算結果下，能夠得出斜齒輪多目標優化設計具備科學合理性（圖1為MATLAB工具箱）。

2.2 齒輪參數圓整

在斜齒輪中，相應的齒數需要確保為整數，且在相應齒輪法向模數上，需要與當前國際給出的相應標準值為依據，在此基礎上，還要求在一對齒合的齒輪中，相應的齒數是不可以含有公因數的，同時，在大齒輪的齒數上，需要避免是小齒輪的整數倍。而基于如上要求下，就需要針對齒輪參數圓整進行優化，并借助齒輪變位來處理因參數圓整所引發的諸如接觸強度不足等問題。

2.3 在程序調試上的優化處理

針對程序進行調試時，需要按照相應的順序來實現優化處理，具體而言，在調試的過程中，只需要改變初始值，其余約束條件不變，在此基礎上，針對不同初始值下的優化結果，進行對比分析后明確是否存在不同。同時，也可以以變量與目標函數為不變條件，并將其中的某個約束條件去除，進而針對這一約束條件去除前后的優化結果進行對比分析，以此來明確對約束條件的敏感程度。在進行這一優化后，得出的結果是：一檔齒輪小齒輪的彎曲疲勞強度，對優化結果產生的影響最大。

3 總結

綜上，在汽車中，變速器作為關鍵的構成部分之一，直接影響到了汽車運行的安全可靠性，因此，針對當前汽車機械式變速器傳動機構所呈現出的不足，需要實現可靠性優化處理。在實際踐行的過程中，則需要以可靠性優化模型的搭建為基礎，然后借助MATLAB工具的運用，通過計算來實現對得出結果的優化處理，進而在彌補變速器傳動機構所存在不足的同時，進一步提升變速器的性能質量。

［1］尤建祥.汽車機械式變速器變速傳動機構可靠性優化設計［J］.汽車實用技術，2016，02：57-58+69.

［2］朱艷軍.對汽車機械式變速器可靠性優化設計的研究［J］.民營科技，2014，07：43.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.251

梁兆祥（1983-），男，佛山人，汽車檢測與維修助理工程師，研究方向：機電工程。