探析汽車機(jī)械式變速器的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)

楊鑄

摘 要：在對科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新的背景下，有關(guān)變速器的技術(shù)取得較快發(fā)展，并得到了全面的優(yōu)化，在設(shè)計(jì)變速器的過程中，有效融合先進(jìn)設(shè)計(jì)方式，由此提高變速器的性能，同時(shí)有效落實(shí)相關(guān)的計(jì)算工作，在這樣的情況下，能充分展現(xiàn)變速器具備的優(yōu)勢，確保設(shè)計(jì)更加科學(xué)、更加合理。本文對機(jī)械變速器總體研究進(jìn)行了闡述，對齒輪的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行了分析，對如何優(yōu)化變速器檔位進(jìn)行了探討，并提出了幾點(diǎn)建議，希望能幫助到相關(guān)人士。

關(guān)鍵詞：變速器;齒輪模數(shù);變位系數(shù);變速器檔數(shù);檔位轉(zhuǎn)動比

1 引言

最近幾年以來，國內(nèi)汽車行業(yè)取得飛速發(fā)展，與汽車有關(guān)的變速器種類較多，對于變速器而言，主要包括自動變速及機(jī)械變速等。實(shí)際上，無論技術(shù)發(fā)展如何，機(jī)械變速始終是變速器的主要方式，對于變速器的設(shè)計(jì)而言，主要包含對變速器的優(yōu)化及齒輪的設(shè)計(jì)等。通過對機(jī)械變速器的主要問題進(jìn)行研究并優(yōu)化，進(jìn)而能提高變速器的設(shè)計(jì)水平，為汽車行業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展，提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。對于機(jī)械式變速器的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)而言，主要包括變速器齒輪的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方式及機(jī)械變速器檔位的優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面，接下來將從這幾方面進(jìn)行探討，以供參考。

2 汽車機(jī)械變速器總體研究分析

對于機(jī)械變速器作用而言，主要是指汽車行駛中，駕駛員操作操作桿，通過操作桿的作用，進(jìn)而調(diào)動此輪的位置，由此傳遞不一樣的速度。對于汽車速度的變化而言，主要基于換擋時(shí)，將轉(zhuǎn)動軸的角速度進(jìn)行調(diào)整，由此變化角速度得以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)機(jī)械變速器剛出現(xiàn)時(shí)，對于汽車駕駛的要求并不高，現(xiàn)如今對于汽車變速器的檔位而言，基本上是五個檔位的變速器。對于機(jī)械變速器而言，有著統(tǒng)一的齒數(shù)，不同檔位之間的齒數(shù)差值是一致的。

對于變速器的功能而言，其主要的是能為汽車行駛提供不同的傳動比，在此基礎(chǔ)機(jī)上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)動速度，最終促使汽車能以各種速度行駛。對于汽車行駛的穩(wěn)定性而言，變速器對其有著一定的要求，具體而言指的是，當(dāng)不改變轉(zhuǎn)動方向時(shí)，汽車能自行倒退或者是前行，當(dāng)汽車變速器不運(yùn)作時(shí)，能確保汽車處于空檔狀態(tài)，通過斷開發(fā)動機(jī)傳輸，能促使汽車在較短時(shí)間內(nèi)換擋。對于機(jī)械變速器而言，其具有較多的優(yōu)點(diǎn)，通過機(jī)械變速器的作用，能確保汽車順暢行駛，并為汽車行駛提供足夠的牽引力。對于變速器的生產(chǎn)制造而言，其生產(chǎn)工藝較為成熟，且生產(chǎn)費(fèi)用不高，對于汽車零件而言，機(jī)械變速器是其主要內(nèi)容，被廣泛應(yīng)用于多種類型的汽車中，比如北京現(xiàn)代以及夏利等。

3 變速器齒輪的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方式

對于變速器齒輪的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方式而言，主要包括有效控制齒輪的模數(shù)及其壓力角、確保齒輪的螺旋角及其寬度符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、有效控制變速器齒輪的數(shù)量及其變位系數(shù)、落實(shí)好齒輪修正工作等方面，接下來將主要從這幾方面進(jìn)行分析，以供參考。對于變速器的組成構(gòu)件而言，齒輪是其主要構(gòu)件，機(jī)械變速器的應(yīng)用效果與齒輪的質(zhì)量及性能有關(guān)，若齒輪的性能較好，及其質(zhì)量較好，則在實(shí)際中能有較好的應(yīng)用效果。在對變速器進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，為確保齒輪的實(shí)用效果，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考量齒輪的相關(guān)參數(shù)，比如齒輪的體積，及齒輪的形狀大小等，并對相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的研究。另一方面，在完成對變速器的設(shè)計(jì)之后，應(yīng)當(dāng)注重對其存在不足的研究，通過采用科學(xué)合理的方式，進(jìn)而彌補(bǔ)變速器存在的不足。同時(shí)，為確保齒輪的設(shè)計(jì)達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)充分考慮影響齒輪的因素，比如齒輪的間距及齒輪的寬度等。

有效控制齒輪的模數(shù)及其壓力角：在對齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，齒輪的模數(shù)及其厚度存在一定的聯(lián)系，具體而言，當(dāng)齒輪的模數(shù)增加時(shí)，齒輪的厚度隨之增加，當(dāng)齒輪的模數(shù)減少時(shí)，齒輪的厚度隨之變薄。為有效發(fā)揮變速器的功能，在對齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，要采取有效措施，對齒輪的模數(shù)進(jìn)行有效控制，確保模數(shù)與每對齒輪互相匹配，進(jìn)而提高齒輪的實(shí)用效果。通過將變速器的齒輪設(shè)計(jì)為同一規(guī)格，進(jìn)而能降低齒輪的生產(chǎn)成本費(fèi)用，同時(shí)有利于齒輪的生產(chǎn)制作。通過有關(guān)的計(jì)算，能確定齒輪的設(shè)計(jì)模式，并有效結(jié)合扭矩，確定生產(chǎn)制作材料，再加上依據(jù)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，由此能確定中心距，此時(shí)的中心距為最小值。為有效確定齒輪的壓力角，在對壓力角進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)充分結(jié)合開線的運(yùn)動途徑，及其受力情況，一般而言，基圓與漸開線兩者之間的距離，在一定程度上能影響齒輪壓力角的數(shù)值大小。

確保齒輪的螺旋角及其寬度符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：在對齒輪的寬度進(jìn)行計(jì)算時(shí)，要充分結(jié)合齒輪寬度的系數(shù)，及其分度圓的直徑大小，并將相關(guān)的數(shù)值進(jìn)行相乘，在齒輪實(shí)際工作中，為確保變速器齒輪具備一定的穩(wěn)定性，可以通過降低變速器的質(zhì)量及其體積大小得以實(shí)現(xiàn)。通過有效設(shè)計(jì)齒輪的寬度，進(jìn)而能提高齒輪的應(yīng)用價(jià)值，若齒輪的設(shè)計(jì)寬度過小，在一定程度上，將會極大降低齒輪的承載能力，在這樣的情況下，不僅不滿足實(shí)際應(yīng)用要求，而且不能確保齒輪的穩(wěn)定性。對于齒輪螺旋角的設(shè)計(jì)而言，應(yīng)充分結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并通過有效控制齒輪的傾斜角度，進(jìn)而能在應(yīng)用中充分發(fā)揮齒輪的性能，且能提高齒輪的整體承載能力。

有效控制變速器齒輪的數(shù)量及其變位系數(shù)：一般而言，通過有效控制齒輪的變位系數(shù)及齒輪數(shù)量，能將機(jī)械變速器的擋位與其轉(zhuǎn)動比有效匹配。在對齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注重設(shè)計(jì)的科學(xué)性及合理性，若齒輪齒數(shù)偏少，將會降低齒輪之間的齒合程度，并能降低傳動的穩(wěn)定性。通過有效控制齒輪的變位，能增加齒輪的使用年限，當(dāng)設(shè)置完齒輪變位時(shí)，設(shè)計(jì)者應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)的運(yùn)行情況，通過這樣的方式，能確保變速器的結(jié)構(gòu)及其強(qiáng)度滿足相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。落實(shí)好齒輪修正工作：在設(shè)置齒輪參數(shù)時(shí)，確保齒輪設(shè)計(jì)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是非常重要的，一般而言，齒輪的性能能直接決定機(jī)械變速器的質(zhì)量，為提高變速器的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，采用科學(xué)、合理的方式來設(shè)計(jì)齒輪是非常重要的。通過對齒輪進(jìn)行修正處理，能充分發(fā)揮齒輪的性能。設(shè)計(jì)者在對齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分融合相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，通過將齒輪不同方向的尺寸區(qū)分開，進(jìn)而能提高系統(tǒng)的整體使用性能。

4 機(jī)械變速器檔位的優(yōu)化設(shè)計(jì)

有效控制變速器的檔數(shù)：一般而言，不同種類的汽車，其變速器的特點(diǎn)也不同。通常情況下，汽車運(yùn)行與變速器的檔數(shù)有著一定的關(guān)系，若有效設(shè)計(jì)變速器的檔數(shù)，將能提高汽車的動力性能。由此，設(shè)計(jì)人員在對齒輪數(shù)量進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可以適當(dāng)提高變速器的檔數(shù)，通過這樣的方式，不僅能充分發(fā)揮發(fā)動機(jī)的功率，而且能為汽車行駛提供足夠的動力，以及提供足夠的變速能力，進(jìn)而優(yōu)化變速器的性能。若從另一個角度考慮，當(dāng)增加變速器檔位時(shí)，能影響汽車的正常行駛，如過度增加換擋頻率，將不利于汽車的駕駛。設(shè)計(jì)人員在對變速器檔數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分結(jié)合汽車實(shí)際的使用要求，以確保變速器檔數(shù)的設(shè)計(jì)更加科學(xué)、更加合理。

有效計(jì)算變速器檔位轉(zhuǎn)動比：一般而言，變速器檔位的轉(zhuǎn)動比不僅與使用參數(shù)有關(guān)，而且與汽車使用條件有關(guān)，不同種類的汽車，其變速器轉(zhuǎn)動比也不同。如對于小型轎車的轉(zhuǎn)動比而言，其轉(zhuǎn)動比一般介于3到6之間，對于小型貨車的轉(zhuǎn)動比而言，其一般介于7到10之間，相比于前兩者，大型貨車的轉(zhuǎn)動比更高。由此，在對變速器檔位轉(zhuǎn)動比進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分結(jié)合汽車實(shí)際的使用情況，通過科學(xué)合理的選取檔位轉(zhuǎn)動比，進(jìn)而保持變速器的基本性能。有效設(shè)計(jì)機(jī)械變速器的關(guān)鍵參數(shù)：對于中心距而言，其實(shí)質(zhì)是指齒輪圓心之間的距離，中心距的設(shè)計(jì)是否合理，將直接影響變速器的相關(guān)參數(shù)，比如變速器的體積大小，及變速器的質(zhì)量等。若中心距的距離設(shè)計(jì)過大，將會減小齒輪的接觸面積，進(jìn)而縮短齒輪的使用年限;若若中心距的距離設(shè)計(jì)過小，將不利于齒輪的安裝，齒輪的磨損程度因此增大。因此，設(shè)計(jì)人員在對中心距進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要充分結(jié)合齒輪的強(qiáng)度，及齒輪的剛度，當(dāng)設(shè)計(jì)完中心軸之后，還需要驗(yàn)證并分析扭矩力。

5 結(jié)論

通過以上的分析可以得知，為確保齒輪的設(shè)計(jì)達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)充分考慮影響齒輪的因素，比如齒輪的間距及齒輪的寬度等;為有效確定齒輪的壓力角，在對壓力角進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)充分結(jié)合開線的運(yùn)動途徑，及其受力情況;對于齒輪螺旋角的設(shè)計(jì)而言，應(yīng)充分結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并有效控制齒輪的傾斜角度，進(jìn)而能充分發(fā)揮齒輪的性能，能提高齒輪的整體承載能力;設(shè)計(jì)人員在對變速器檔數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分結(jié)合汽車實(shí)際的使用要求，以確保變速器檔數(shù)的設(shè)計(jì)更加科學(xué)、更加合理。

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