汽车机械式变速器优化设计实现路径

柳彦涛

蜂巢传动科技河北有限公司 河北省保定市 071000

摘要：变速器也是一个汽车传动系统结构的一种重要结构组成的部分，其变速器性能结构对一个汽车整体性能指标的表现优劣等有着极为显著深远的决定性影响，包括动力经济性、平稳性、舒适性等。目前，虽然电子自动化无级变速器技术近年来获得到了较迅猛式的迅速发展，但目前传统的手动与机械式汽车变速器仍然因着其他所未具有的其结构较为简单、传动方式效率极高、成本低廉等多种优点而仍旧牢牢占据了着相当很大程度的国内市场份额。

关键词：机械式变速器；优化设计；现状

随着近年我国农村经济快速的稳定发展以及城乡居民收入水平逐步地稳定提高，汽车产销量近几年也会呈现出稳定持续的增长中的大趋势。变速器是作为一种汽车运动的一项主要构成部件，其优化选用设计需要全面考虑车辆成本、经济性、客户需求变化等更多方面变化的综合因素，虽然自动变速器可能是变速器未来几年行业整体发展上的一大主流趋势，但目前手工与机械式两类变速器相比仍旧还存在其应用空间价值，对其进行优化选择设计方面进行系统探讨则对其行业应用发展仍具有一些现实意义。

1汽车变速器以及机械式变速器设计概述

作为驱动车辆运行的主要关键传动系统部件，传动装置的功能主要是功能机构，包括以下几点：第一，改变车辆变速器的齿轮传动比，增加车辆运动扭矩输出和最大速度控制范围，从而更好更快地自动适应各种不同工况的转换条件，使汽车发动机始终保持最大功率效率和最大经济性的最佳水平。其次，变速器动力扭矩输出的方向也被有效地改变，以控制驾驶车辆的前进方向或前进和后退。第三，电源输出中断，使车辆能够在各种工况之间灵活自由地切换，如正常启动加速和静态怠速运行。

手动机械变速器是指两套手动和机械变速器。主要目的是通过控制驾驶员操作变速杆运动的控制方式，实现对传递内部动力的齿轮轴机构的完全独立控制和调整，从而达到快速换挡和减速的操作目的。这种自动变速器的设计、应用和开发时间也较长，因此制造和设计过程更加复杂和成熟，传动比效率高，稳定性更强。技术参数目前，机械传动仍然是世界上大多数汽车国家广泛使用的主要传动方式。它属于分级手动变速系统的范畴。各种型号变速器的齿轮组合可以有一个相对稳定可靠的最大传动比。

自动组合变速器的产品种类可能更得多，具体来说可以大致分为机械式的自动联合变速器、液力控制自动组合变速器、无级联动变速器、双离合器桥式组合自动组合变速器、电轮驱动式自动复合变速器等共五种。其中电子机械式汽车变速器技术是一种将车辆电子控制系统原理与普通手动电子机械式无级变速器原有的传统技术方法和功能优点等相结合研发而发展形成出来的，具有电脑自动化方式控制汽车换挡变速器的全新功能。

2机械式变速器的设计特点和现状介绍

2.1机械式变速器的设计特点

首先，机械式动力变速器在设计使用的生产过程中还必须采取措施确保发动机其输入动力完全满足于实际动力需求，结合国内外汽车工业发展生产使用状况实际来看，机械式手动变速器较多是用于小型卡车、商用车类等各类车型，它们均对提升发动机系统的动态牵引力都有着相对较高苛刻的要求。其次，考虑到这种机械式的变速器系统的手动操作系统较为系统复杂，因此该车在整车设计开发中同时还很需充分注重操作协调性设计和操纵安全性，确保了驾驶员车辆在正常驾驶操作过程中都能够被有效准确的操纵控制。

2.2机械式变速器设计的现状分析

就其当前发展来看，在当今我国民用汽车制造生产制造过程中自动组合变速器技术领域的典型应用项目占总比目前已经可以高达将近70%，因为由于其具有自动控制变速稳定的结构特点已经符合到了现阶段大多数车人的对变速操作灵活简便性的刚性需求，但是使用这两类机械变速器系统却还存在变速传动装置效率低、零部件结构过于复杂等等的一系列问题，使得变速器维护管理和维修保养管理的实施难度都大幅度增加。而CVT智能变速系统技术的出现则更是为智能汽车变速器系统设计创新打开出了另外一条全新发展的新路径，提高智能汽车发动机的高速动力性水平和燃料经济性。

3汽车机械式变速器的优化设计

3.1汽车机械式变速器涉及到的齿轮参数

其一，对齿轮参数进行确定。在多级机械变速器齿轮参数设计的优化和过程动力学研究分析中，首先就是我们认为需要重点考虑如何确定出其中齿轮心距值和为其提供初可选量的模数。一般物理意义的来讲，中心齿轮距的数值就越大，机械式自动无级档变速器齿轮承受到的瞬时最大的重量压力值也会随之数值就越应越的大。而减速齿轮初选的主要工作条件强度参数则是应是与其齿轮预选的模数大小呈正相关，在另一些特殊实际的应用的工作条件选型中则是通常地则应是按需要遵循的上述的既有的公式去来确定减速齿轮的初选齿轮的预选模数，包括压力角、齿条宽。其中齿轮压力角值的相对变化及其大小自然也将影响关系到围绕着该齿轮表面上的整个机械系统接触机械负荷强度值大小和以及其的抗弯强度，齿角数值的越是高大，其该齿轮上所能需要的承担的机械接触的负载和压力值也将自然地就将变得就越相对的要高，相应的其整体机械承载力就亦将必然也要随之受到一定了影响。

其二，计算标准齿轮的尺寸和强度。如果计算齿轮直径系数时可能涉及和使用的齿轮尺寸参数太多，最好的数值估算方法是结合实际使用情况进行一些具体的数值计算。在使用该方法计算数值的计算过程中，需要考虑如何使用特定的数值计算参数，包括齿轮位移系数、节圆直径、基圆直径、分度圆直径系数等，我们必须注意如何在更大程度上保证上述所有具体参数和计算结果的实际准确性，否则可能会直接对整个计算过程的计算结果以及最终计算的实际计算结果的准确性产生很多负面影响。如何检测和计算机械传动齿轮的强度性能，是评价机械无级变速传动齿轮有效性的另一个非常重要的检测和方法。目的是比较分析机械传动齿轮的一些常见故障现象或齿轮机械部件的损坏和腐蚀，如机械传动齿轮表面的点蚀、齿轮断裂和变形现象，以及新旧齿轮表面的粘合和变形，同时必须确保新齿轮表面具有抵抗齿轮点蚀损坏的机械能力。这正是我们确保新旧齿轮总成能够达到正常和安全的正常工作或驾驶条件的两个最基本的先决条件。

3.2汽车机械式变速器的设计模型

轻量化技术设计是目前优化机械式汽车变速器技术设计最重要的解决方案，其突出优点是可以提高机械式汽车发动机的行驶可靠性。在汽车专用可靠性设计优化中，为了尽可能平衡机械式汽车变速器轻量化设计优化与汽车可靠性技术设计之间的矛盾，需要对上述两大因素进行深入研究和分析，厘清两者之间的内在复杂关系，并在此基础上作出进一步的权衡。在现代车辆的低速行驶和加速过程中，当驾驶员频繁换挡时，驾驶员与传动系统的齿轮转动阻力比必然会逐渐变化。变速器齿轮系统的体积逐渐减小是汽车轻量化发动机设计成功的关键。

4结语

综上所述，汽车行驶中常用的机械式车辆变速器的性能直接影响发动机的整体综合工况性能。本文提出，车辆机械传动部件系统优化和设计改造的根本目的是在保证性能满足汽车性能要求精度的基础上，追求整机的轻量化设计，从而提高车辆整体运行状态的整体可靠性，降低运行难度。根据本研究的相关内容，在实际的具体项目设计和研究中，应进一步严格遵循设计优化程序，构建机械式无级变速器基本结构的优化评价模型，并根据机械式手动变速器的各种技术约束条件，提高其基本设计和研究的整体合理性。

参考文献：

[1]朱艳军.对汽车机械式变速器可靠性优化设计的研究[J].民营科技，2014（07）：43.

[2]贾进浩.某重型汽车机械式变速器的设计优化与试验研究[D].江苏大学，2017.

[3]陈俊武，李娜，武文娟.汽车机械式变速器变速传动机构可靠性优化设计[J].中外企业家，2016（06）：204-205.