汽車(chē)機(jī)械式變速器現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法應(yīng)用研究

張正旭

甘肅機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 甘肅省天水市 741001

1 引言

在社會(huì)發(fā)展下的今天，各種新型技術(shù)橫空出世，有效促進(jìn)了社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)。在汽車(chē)的構(gòu)件之中，變速器非常重要，需要對(duì)變速器的性能和質(zhì)量進(jìn)行充分保證，確保變速器能夠與我國(guó)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)相符。在設(shè)計(jì)變速器的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)其成本進(jìn)行有效控制，使變速器的質(zhì)量得到進(jìn)一步提高，充分發(fā)揮出變速器的作用和價(jià)值。在進(jìn)行變速器的設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)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(lái)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(jì)難度，所以，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)選用專(zhuān)業(yè)水平較高、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保變速器能夠符合相關(guān)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。不僅如此，還需要對(duì)變速器的設(shè)計(jì)進(jìn)行不斷的完善，使變速器的精準(zhǔn)程度得到進(jìn)一步提高，從而對(duì)變速器的良好性能進(jìn)行充分保證。

2 汽車(chē)機(jī)械式變速器的基本狀況和設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1 汽車(chē)機(jī)械式變速器的基本狀況

在當(dāng)前時(shí)代背景下，自動(dòng)變速器技術(shù)在我國(guó)汽車(chē)行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，在汽車(chē)制造生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用已經(jīng)達(dá)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速。但因該技術(shù)存在許多問(wèn)題，比如，零部件過(guò)多、維修、保養(yǎng)不便以及無(wú)法連續(xù)傳動(dòng)等，所以，我國(guó)汽車(chē)行業(yè)針對(duì)變速器技術(shù)進(jìn)行了不斷的探索，發(fā)現(xiàn)CVT 變速技術(shù)能夠運(yùn)用可變從直徑、傳動(dòng)帶配合主動(dòng)輪的方式進(jìn)行動(dòng)力傳輸，使傳動(dòng)比得到了有效改善，如此一來(lái)，變速器就可以有效配合發(fā)動(dòng)機(jī)，呈現(xiàn)出較好的工作狀態(tài)，進(jìn)一步提高了汽車(chē)的性能。通過(guò)調(diào)查顯示，當(dāng)前汽車(chē)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(gè)方面完全不同，AT 變速器又被稱(chēng)為自動(dòng)變速器，主要是運(yùn)用行星齒輪進(jìn)行變速，能夠根據(jù)車(chē)速的變化和油門(mén)踏板的程度進(jìn)行自動(dòng)變速，而車(chē)輛駕駛?cè)藛T只要控制加速踏板對(duì)車(chē)速進(jìn)行控制。AT 變速器主要由三個(gè)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(yùn)用液力傳遞與齒輪組合來(lái)實(shí)現(xiàn)變速變矩。CVT 變速器又被稱(chēng)為無(wú)級(jí)變速器，與有級(jí)變速器的不同在于CVT 變速器并沒(méi)有明確的檔位，與自動(dòng)變速器在操作上有些類(lèi)似，但因其速比的變化與自動(dòng)變速器的跳檔過(guò)程不同，而是連續(xù)的，所以，搭載CVT 變速器的汽車(chē)動(dòng)力傳輸持續(xù)且順暢。通過(guò)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(jiǎn)單，體積也相對(duì)更小，并沒(méi)有手動(dòng)變速器的齒輪副，也沒(méi)有自動(dòng)變速器的行星齒輪組，主要是靠主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和及金屬來(lái)實(shí)現(xiàn)速比的無(wú)極變化。從實(shí)際情況看來(lái)，機(jī)械式變速器的發(fā)展前景相對(duì)較好，運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法能夠讓機(jī)械式變速器達(dá)到最佳的狀態(tài)，汽車(chē)的性能也能夠得到進(jìn)一步提高，從而為社會(huì)人民群眾的出行安全進(jìn)行充分保證。

2.2 汽車(chē)機(jī)械式變速器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

通過(guò)調(diào)查顯示，汽車(chē)機(jī)械式變速器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)主要有以下三點(diǎn)。第一，機(jī)械式變速器應(yīng)具有較強(qiáng)的動(dòng)力。對(duì)于卡車(chē)來(lái)講，機(jī)械式變速器非常重要，在承受高壓和重力的情況之下，機(jī)械式變速器就需要配合發(fā)動(dòng)機(jī)，使車(chē)輛能夠產(chǎn)生較大的牽引力。第二，機(jī)械式變速器應(yīng)具有經(jīng)濟(jì)性和協(xié)調(diào)性。從實(shí)際情況看來(lái)，我國(guó)多數(shù)的機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員培訓(xùn)學(xué)校之中，教練車(chē)輛大多都是機(jī)械式變速器，能夠讓機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員具有扎實(shí)的基礎(chǔ)，而且機(jī)械式變速器的教練車(chē)輛安全性相對(duì)較高，能夠有效培養(yǎng)駕駛員的駕駛技術(shù)。除此之外，我國(guó)許多駕齡較長(zhǎng)的司機(jī)對(duì)于機(jī)械式變速器也是非常喜愛(ài)，在駕駛搭載機(jī)械式變速器的車(chē)輛時(shí)，能夠感受到最純粹的駕駛樂(lè)趣。第三，對(duì)于我國(guó)多數(shù)社會(huì)人民群眾來(lái)講，機(jī)械式變速器的汽車(chē)性價(jià)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(jì)性。

3 變速器齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)

齒輪作為變速器的主要組成部分，齒輪運(yùn)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(huì)受到齒輪質(zhì)量的影響。在設(shè)計(jì)變速器的過(guò)程中，需要齒輪的設(shè)計(jì)加以重視，合理設(shè)置齒輪的齒數(shù)和壓力角，并運(yùn)用合理的方式優(yōu)化齒輪，使齒輪的承載能力得到進(jìn)一步提升，以此來(lái)對(duì)變速器的正常運(yùn)行進(jìn)行充分保證。在當(dāng)前時(shí)代背景下，需要采用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)方法分析機(jī)械式變速器在設(shè)計(jì)中存在的不足，然后制定出有效措施進(jìn)行改善，對(duì)齒輪的多方因素進(jìn)行充分考慮，從而保證機(jī)械式變速器齒輪各項(xiàng)參數(shù)的合理性。

3.1 對(duì)齒輪模數(shù)及壓力角進(jìn)行合理控制

從實(shí)際情況看來(lái)，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(huì)隨著齒輪模數(shù)的增加或減少而進(jìn)行變化，所以，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要合理的控制齒輪的模數(shù)，確保各個(gè)齒輪都具有匹配的模數(shù)，使齒輪能夠正常的投入使用，進(jìn)而發(fā)揮出機(jī)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(jìn)一步增加。不僅如此，在確定齒輪的模數(shù)時(shí)，需要進(jìn)行仔細(xì)的計(jì)算，與齒輪材料和扭矩傳遞的大小進(jìn)行結(jié)合后確定齒輪的模數(shù)，并結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)最小中心距進(jìn)行計(jì)算。在選擇壓力角時(shí)，應(yīng)當(dāng)與漸開(kāi)線的受力方向和運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行結(jié)合后確定壓力角，壓力角大小通常和漸開(kāi)線之上的點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)相符

在進(jìn)行齒輪的設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)齒輪的工作要求進(jìn)行充分考慮，與此同時(shí)，還要最大程度對(duì)變速器體積和重量進(jìn)行降低。除此之外，齒輪寬度應(yīng)當(dāng)適宜，如若齒輪寬度較小，那么就會(huì)直接降低齒輪的承載能力，致使齒輪不能對(duì)變速器的需求進(jìn)行滿足，進(jìn)而也就無(wú)法對(duì)齒輪傳動(dòng)的穩(wěn)定性進(jìn)行保證。不僅如此，在設(shè)計(jì)齒輪螺旋角時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照實(shí)際情況來(lái)對(duì)輪齒的傾斜度進(jìn)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(jià)值，齒輪的承載能力也能夠得到進(jìn)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(jì)齒輪齒數(shù)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)保證設(shè)計(jì)的科學(xué)性，如果齒輪的齒數(shù)過(guò)小，那么就會(huì)導(dǎo)致最小的齒輪不能達(dá)到跟切的效果，并且，主傳動(dòng)平穩(wěn)性的要求也無(wú)法得到滿足。為使齒輪使用年限得到進(jìn)一步增加，需要對(duì)齒輪的變位系數(shù)進(jìn)行控制，確保變速器的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度能夠與規(guī)定要求相符。

3.4 做好齒輪修正、驗(yàn)證工作

為確保齒輪能夠與變速器的設(shè)計(jì)要求相符，需要對(duì)齒輪參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)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(xué)的進(jìn)行齒輪的設(shè)計(jì)，以此來(lái)保證變速器性能能夠符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。為對(duì)齒輪性能進(jìn)行保證，需要對(duì)齒輪進(jìn)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(jì)齒輪時(shí)，需要根據(jù)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行仔細(xì)的計(jì)算，確保軸向能夠和尺寸能夠保持相同，使齒輪噪音進(jìn)一步下降，進(jìn)而提高齒輪的性能。

4 變速器檔位的優(yōu)化設(shè)計(jì)

通過(guò)調(diào)查顯示，由于汽車(chē)的種類(lèi)過(guò)于豐富，變速器種類(lèi)也因此非常多樣，因汽車(chē)實(shí)際情況和使用途徑不同，對(duì)于變速器的要求也各不相同。為保證汽車(chē)具有安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性，需要優(yōu)化當(dāng)前的機(jī)械式變速器，并使用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此來(lái)使汽車(chē)的各項(xiàng)要求得到滿足。機(jī)械式變速器檔位的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。第一，對(duì)變速器檔數(shù)進(jìn)行合理的控制。由于汽車(chē)性能和檔數(shù)有著直接的聯(lián)系，設(shè)計(jì)變速器檔數(shù)能夠使汽車(chē)的動(dòng)力得到改善。合理增加變速器檔位，能夠進(jìn)一步增加發(fā)動(dòng)機(jī)提供較大功率的概率，汽車(chē)的加速能力和爬坡效果也能夠得到明顯提高，汽車(chē)性能也會(huì)因此得到改善。除此之外，還需要對(duì)燃油耗損進(jìn)行降低，減少使用汽車(chē)的成本，提高汽車(chē)的綜合性能。但因增加檔數(shù)會(huì)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(chē)的換擋頻率也會(huì)增加，汽車(chē)的操作難度也就會(huì)進(jìn)一步增加。所以，在設(shè)計(jì)變速器檔位時(shí)，需要對(duì)汽車(chē)的要求進(jìn)行充分考慮，然后確定是否有無(wú)增加檔數(shù)的必要。第二，對(duì)變速器檔位的傳動(dòng)比進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算。因汽車(chē)的使用環(huán)境、設(shè)定的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)和傳動(dòng)比有著直接的關(guān)系，所以，不同的車(chē)輛也會(huì)在傳動(dòng)比上出現(xiàn)差異。通過(guò)調(diào)查顯示，普通轎車(chē)的傳動(dòng)比通常在2至5，中小型貨車(chē)的傳動(dòng)比通常在6 至8，大型貨車(chē)的傳動(dòng)比與之相比也會(huì)更大。所以，在設(shè)計(jì)過(guò)程總，需要考慮汽車(chē)的使用環(huán)境，科學(xué)的設(shè)計(jì)汽車(chē)的傳動(dòng)比，以此來(lái)對(duì)變速器的性能進(jìn)行充分保證。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)前時(shí)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(jì)方法被廣泛應(yīng)用在汽車(chē)行業(yè)之中。在設(shè)計(jì)機(jī)械式變速器時(shí)，運(yùn)用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)方法能夠使變速器的性能得到進(jìn)一步提高，經(jīng)過(guò)仔細(xì)計(jì)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(shì)，從而保證社會(huì)人民群眾的出行安全，推動(dòng)汽車(chē)行業(yè)良好的發(fā)展。