張青原 賀彪 趙學(xué)廣

摘要：在交通行業(yè)快速發(fā)展的推動(dòng)下，我國(guó)汽車行業(yè)得到了高速的發(fā)展，車輛設(shè)計(jì)制造技術(shù)不斷進(jìn)步。隨著人們的生活物質(zhì) 水平不斷提高，對(duì)汽車的需求量越來(lái)越大，給汽車變速器的設(shè)計(jì)制造提出了更高的要求。變速器作為企業(yè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中重要的 組成部分，直接影響著汽車的動(dòng)力性、操作性、輕便性以及經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：汽車機(jī)械式變速器；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)

Optimization design of reliability of transmission mechanism of mechanical transmission

Zhang Qingyuan He Biao Zhao Xueguang

Great Wall Motor Company， Automotive Engineering Technical Center of HeBei， baoding 071000

Abstract： driven by the rapid development of the traffic industry， China's automobile industry has achieved rapid development， and the technology of vehicle design and manufacturing has been constantly improved. With the continuous improvement of people's living material level， the demand for cars is increasing， which puts forward higher requirements for the design and manufacture of automobile transmission. As an important part of enterprise transmission mechanism， transmission directly affects the power， operability， handiness and economy of automobile. Keywords：automotive mechanical transmission； Transmission mechanism； Reliability optimization design

1 對(duì)汽車機(jī)械式變速器變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的可靠性進(jìn)行分析

對(duì)汽車機(jī)械式變速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的可靠性進(jìn)行分析的核心工作 是分析變速器內(nèi)部的機(jī)構(gòu)當(dāng)中可靠度的分配是否合理，同時(shí)也需要 對(duì)汽車機(jī)械式變速器內(nèi)部的機(jī)構(gòu)當(dāng)中的可靠度分配是否與汽車實(shí)際 的操作具有復(fù)合性。在具體分析的過(guò)程當(dāng)中，需要對(duì)汽車實(shí)際運(yùn)行 環(huán)境進(jìn)行明確，并且了解傳動(dòng)荷載的分布情況和制造成本以及整體 的工藝水平，這些都是對(duì)其產(chǎn)生影響的重要因素。而且汽車機(jī)械式 的變速器的可靠性能及觀點(diǎn)的分析應(yīng)該放在對(duì)齒輪、軸以及花鍵、 軸承等方面。

分析變速齒輪可靠性的時(shí)候需要注意，變速器體積是對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn) 行控制的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，所以需要在滿足行車穩(wěn)定性和動(dòng)力需求 基礎(chǔ)之上減小變速器的比例，并且對(duì)動(dòng)力控制機(jī)構(gòu)的精密性進(jìn)行分 析，不斷的節(jié)約相關(guān)的制造成本[1]。對(duì)程序進(jìn)行分析，它能夠?qū)ζ?車機(jī)械式變速器的體積產(chǎn)生影響，所以需要將變速器體積控制在可 控范圍之內(nèi)，并且將設(shè)計(jì)的重點(diǎn)放在變速器齒輪上。汽車的機(jī)械式 變速器變速齒輪在制式上一般是空心的，相關(guān)的結(jié)構(gòu)框的直徑尺寸 和變速器的軸徑是相符合的。通過(guò)相關(guān)的設(shè)計(jì)可以得出，需要將空 心結(jié)構(gòu)當(dāng)作實(shí)心結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行考慮，這樣可以使分析的過(guò)程相對(duì)較為 簡(jiǎn)化，還能夠保證所獲取的相關(guān)結(jié)果更加的可靠和準(zhǔn)確。

2 建立變速器可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型

2.1 建立目標(biāo)函數(shù)

變速器可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型通常情況下都是以變速箱體積最

小化和變速齒輪傳動(dòng)復(fù)合度最大化為目標(biāo)函數(shù)，建立這種目標(biāo)函數(shù)

的目的就是為了在保證不影響變速器穩(wěn)定性和動(dòng)力傳遞效率的條件

下進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)。一般情況下，變速器箱體的體積越小，車

輛整體的制造成本就越低；變速齒輪傳動(dòng)的復(fù)合度越大，運(yùn)行過(guò)程

中變速器產(chǎn)生噪音就會(huì)越小，傳動(dòng)效率也會(huì)提高，而且還有利于降

低傳動(dòng)中的動(dòng)載荷量。

2.2 選取設(shè)計(jì)變量

其實(shí)汽車機(jī)械式變速器齒輪系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)到多個(gè)參數(shù)，進(jìn)行

設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)實(shí)際方向不同選擇部分參數(shù)作為設(shè)計(jì)變量。比如，

在進(jìn)行縮小變速器箱體體積的設(shè)計(jì)時(shí)，可以考慮將齒輪模數(shù)、格擋

變速比、齒寬以及螺旋角作為設(shè)計(jì)變量。

2.3 約束條件的確認(rèn)

在這個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，其確定的約束條件分別是：變速器各檔傳

動(dòng)比比值約束；變速齒輪可靠性約束；邊界約束；變速器中心距約

束；變速器最大傳動(dòng)比約束和中間軸軸向力平衡約束。

3 機(jī)械式變速器可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 變速器軸的可靠性設(shè)計(jì)

汽車的機(jī)械式變速器軸主要包括軸頸、軸肩、齒輪段和退刀槽和過(guò) 渡段。變速器軸的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，前文也提到過(guò)，變速器的軸需要 承載變速齒輪，因此，首先要考慮的就是軸的剛性和強(qiáng)度，在確保 剛性和強(qiáng)度的情況下，才能開(kāi)展其他方面的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò) 盡量減少軸徑的方法，從而更大程度的提高花鍵和軸承的工作性能。 在汽車變速器軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，最為困難的設(shè)計(jì)部分一般都是 第二軸的結(jié)構(gòu)，其工況也是最為惡劣的，所以要對(duì)第二軸的設(shè)計(jì)進(jìn) 行仔細(xì)的研究與探討。

3.2 動(dòng)力輸出軸靜強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)

由于機(jī)械式變速器軸的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，優(yōu)化時(shí)可以考慮用截面 軸取代階梯軸。因?yàn)檩S的應(yīng)力分布情況和危險(xiǎn)截面分布情況基本都 是呈現(xiàn)正態(tài)分布。所以，在動(dòng)力輸出軸靜強(qiáng)度進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì) 時(shí)，需要先畫出變速器軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，根據(jù)圖紙對(duì)各受力點(diǎn)進(jìn)行受 力分析，得出相應(yīng)的受力和力距之后，再繪出扭矩和彎距圖，確保 軸能夠承受危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度，最后根據(jù)規(guī)定好的可靠度計(jì)算出軸 徑。

3.3 動(dòng)力輸出軸剛度的可靠性設(shè)計(jì)

汽車變速器動(dòng)力輸出軸剛度由軸的撓角、軸扭轉(zhuǎn)角和軸截面偏 轉(zhuǎn)角組成。由于三者都是服從于正態(tài)分布的隨機(jī)變量，設(shè)計(jì)時(shí)可對(duì) 著三者分別進(jìn)行假設(shè)。根據(jù)變速器的每個(gè)檔位的受力大小和位置都 有所不同的特點(diǎn)，需要對(duì)這三者分別進(jìn)行計(jì)算，但是其基本的計(jì)算 方法都是一致的。

結(jié)語(yǔ) ：

綜上所述，本研究簡(jiǎn)單針對(duì)汽車機(jī)械式變速器轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的 可靠性的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。因?yàn)樽兯倨髟谄噥?lái)看，它是汽 車的關(guān)鍵的零部件，可靠性會(huì)對(duì)汽車的整車質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性 產(chǎn)生影響。所以需要對(duì)變速器的可靠性進(jìn)行研究，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí) 候，也必須將可靠性納入到設(shè)計(jì)過(guò)程中。只有這樣才能夠更好地保 證汽車機(jī)械式變速器的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠具有較好的可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]莫愁，陳吉清，蘭鳳崇.混合動(dòng)力汽車動(dòng)力集成傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 的設(shè)計(jì)與分析[J].汽車工程，2016，05（01）：

[2]陳俊武，李娜，武文娟.汽車機(jī)械式變速器變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].中外企業(yè)家，2016，07（06）：