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摘要：隨著社會經濟的迅速發展，我國的汽車行業正在不斷進步，已經開始運用現代化的方法進行設計，呈現出了一片大好的發展趨勢。變速器作為汽車的重要組成部分，能夠直接對汽車的正常行駛和性能產生較大的影響。在當前時代背景下，社會人民群眾的生活水平得到了大幅提升，汽車已經大范圍普及到人們的生活之中，社會人民群眾也因此對汽車提出了更高的要求。所以，為使社會人民群眾的需求得到滿足，就需要在提高汽車性能和質量的情況下，運用現代設計方法設計出質量高、性能強的變速器，并應用到汽車之中，以此來推動汽車行業良好的發展腳步。本文將針對汽車機械式變速器現代設計方法應用進行了研究和分析，闡述出對汽車機械式變速器齒輪和檔位的優化設計，希望能為汽車的設計工作提供一定的幫助。
關鍵詞：汽車機械式變速器;現代設計方法;應用研究
1引言
在社會發展下的今天，各種新型技術橫空出世，有效促進了社會的經濟發展建設。在汽車的構件之中，變速器非常重要，需要對變速器的性能和質量進行充分保證，確保變速器能夠與我國的規定標準相符。在設計變速器的過程中，應當對其成本進行有效控制，使變速器的質量得到進一步提高，充分發揮出變速器的作用和價值。在進行變速器的設計時，需要對變速器的材料、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，由于變速器比較復雜，具有較高的設計難度，所以，在對其進行設計時，應當選用專業水平較高、設計經驗豐富的設計人員進行設計，確保變速器能夠符合相關的規定標準。不僅如此，還需要對變速器的設計進行不斷的完善，使變速器的精準程度得到進一步提高，從而對變速器的良好性能進行充分保證。
2汽車機械式變速器的基本狀況和設計特點
2.1汽車機械式變速器的基本狀況
在當前時代背景下，自動變速器技術在我國汽車行業中得到了廣泛應用，在汽車制造生產過程中的應用已經達到70%，該技術主要是將行星齒輪組和結合液力變速器，從而實現自動變速。但因該技術存在許多問題，比如，零部件過多、維修、保養不便以及無法連續傳動等，所以，我國汽車行業針對變速器技術進行了不斷的探索，發現CVT變速技術能夠運用可變從直徑、傳動帶配合主動輪的方式進行動力傳輸，使傳動比得到了有效改善，如此一來，變速器就可以有效配合發動機，呈現出較好的工作狀態，進一步提高了汽車的性能。通過調查顯示，當前汽車行業主要采用兩種變速器，分別是AT變速器和CVT變速器，兩種變速器的各個方面完全不同，AT變速器又被稱為自動變速器，主要是運用行星齒輪進行變速，能夠根據車速的變化和油門踏板的程度進行自動變速，而車輛駕駛人員只要控制加速踏板對車速進行控制。AT變速器主要由三個部分構成，分別是液力變矩器、行星齒輪以及液壓操縱系統，運用液力傳遞與齒輪組合來實現變速變矩。CVT變速器又被稱為無級變速器，與有級變速器的不同在于CVT變速器并沒有明確的檔位，與自動變速器在操作上有些類似，但因其速比的變化與自動變速器的跳檔過程不同，而是連續的，所以，搭載CVT變速器的汽車動力傳輸持續且順暢。通過觀察發現，CVT變速器的結構相比傳統變速器更加簡單，體積也相對更小，并沒有手動變速器的齒輪副，也沒有自動變速器的行星齒輪組，主要是靠主動輪、從動輪和及金屬來實現速比的無極變化。從實際情況看來，機械式變速器的發展前景相對較好，運用現代設計方法能夠讓機械式變速器達到最佳的狀態，汽車的性能也能夠得到進一步提高，從而為社會人民群眾的出行安全進行充分保證[1]。
2.2汽車機械式變速器的設計特點
通過調查顯示，汽車機械式變速器的設計特點主要有以下三點。第一，機械式變速器應具有較強的動力。對于卡車來講，機械式變速器非常重要，在承受高壓和重力的情況之下，機械式變速器就需要配合發動機，使車輛能夠產生較大的牽引力。第二，機械式變速器應具有經濟性和協調性。從實際情況看來，我國多數的機動車駕駛員培訓學校之中，教練車輛大多都是機械式變速器，能夠讓機動車駕駛員具有扎實的基礎，而且機械式變速器的教練車輛安全性相對較高，能夠有效培養駕駛員的駕駛技術。除此之外，我國許多駕齡較長的司機對于機械式變速器也是非常喜愛，在駕駛搭載機械式變速器的車輛時，能夠感受到最純粹的駕駛樂趣。第三，對于我國多數社會人民群眾來講，機械式變速器的汽車性價比最高，不僅具備較高的穩定性和安全性，而且燃油消耗較低，具有較好的經濟性[2]。
3變速器齒輪的優化設計
齒輪作為變速器的主要組成部分，齒輪運轉能夠對變速器功能的發揮起到支撐作用，所以，變速器功能會受到齒輪質量的影響。在設計變速器的過程中，需要齒輪的設計加以重視，合理設置齒輪的齒數和壓力角，并運用合理的方式優化齒輪，使齒輪的承載能力得到進一步提升，以此來對變速器的正常運行進行充分保證。在當前時代背景下，需要采用現代化的設計方法分析機械式變速器在設計中存在的不足，然后制定出有效措施進行改善，對齒輪的多方因素進行充分考慮，從而保證機械式變速器齒輪各項參數的合理性[3]。
3.1對齒輪模數及壓力角進行合理控制
從實際情況看來，齒輪厚度和齒輪的模數之間存在些許關聯，齒輪的厚度會隨著齒輪模數的增加或減少而進行變化，所以，在設計過程中需要合理的控制齒輪的模數，確保各個齒輪都具有匹配的模數，使齒輪能夠正常的投入使用，進而發揮出機械式變速器的功能。除此之外，為降低制作齒輪的難度，減少加工齒輪的成本，需要讓齒輪的模數統一，以免齒輪制作的難度和加工的成本進一步增加。不僅如此，在確定齒輪的模數時，需要進行仔細的計算，與齒輪材料和扭矩傳遞的大小進行結合后確定齒輪的模數，并結合相關標準對最小中心距進行計算。在選擇壓力角時，應當與漸開線的受力方向和運動方向進行結合后確定壓力角，壓力角大小通常和漸開線之上的點離基圓距離有著直接的關系[4]。
3.2確保齒輪寬度和螺旋角能夠與標準相符
在進行齒輪的設計時，需要對齒輪的工作要求進行充分考慮，與此同時，還要最大程度對變速器體積和重量進行降低。除此之外，齒輪寬度應當適宜，如若齒輪寬度較小，那么就會直接降低齒輪的承載能力，致使齒輪不能對變速器的需求進行滿足，進而也就無法對齒輪傳動的穩定性進行保證。不僅如此，在設計齒輪螺旋角時，應當按照實際情況來對輪齒的傾斜度進行合理的控制，使斜齒輪能夠充分發揮出自身的作用和價值，齒輪的承載能力也能夠得到進一步的提高[5]。
3.3控制齒輪的齒數和變位系數
在設計齒輪齒數的過程中，應當保證設計的科學性，如果齒輪的齒數過小，那么就會導致最小的齒輪不能達到跟切的效果，并且，主傳動平穩性的要求也無法得到滿足。為使齒輪使用年限得到進一步增加，需要對齒輪的變位系數進行控制，確保變速器的結構和強度能夠與規定要求相符[6]。
3.4做好齒輪修正、驗證工作
為確保齒輪能夠與變速器的設計要求相符，需要對齒輪參數進行準確的設定。由于齒輪的性能和質量和變速器關系緊密，就需要科學的進行齒輪的設計，以此來保證變速器性能能夠符合規定標準。為對齒輪性能進行保證，需要對齒輪進行修正，確保齒輪能夠符合多方要求，使齒輪能夠呈現出最佳的使用狀態。相關人員在設計齒輪時，需要根據相關規定進行仔細的計算，確保軸向能夠和尺寸能夠保持相同，使齒輪噪音進一步下降，進而提高齒輪的性能[7]。
4變速器檔位的優化設計
通過調查顯示，由于汽車的種類過于豐富，變速器種類也因此非常多樣，因汽車實際情況和使用途徑不同，對于變速器的要求也各不相同。為保證汽車具有安全性、穩定性、經濟性，需要優化當前的機械式變速器，并使用現代化的設計方法進行設計，以此來使汽車的各項要求得到滿足。機械式變速器檔位的優化設計主要體現在以下幾點。第一，對變速器檔數進行合理的控制。由于汽車性能和檔數有著直接的聯系，設計變速器檔數能夠使汽車的動力得到改善。合理增加變速器檔位，能夠進一步增加發動機提供較大功率的概率，汽車的加速能力和爬坡效果也能夠得到明顯提高，汽車性能也會因此得到改善。除此之外，還需要對燃油耗損進行降低，減少使用汽車的成本，提高汽車的綜合性能。但因增加檔數會導致變速器的內部結構具有較高的復雜性，而且駕駛汽車的換擋頻率也會增加，汽車的操作難度也就會進一步增加。所以，在設計變速器檔位時，需要對汽車的要求進行充分考慮，然后確定是否有無增加檔數的必要。第二，對變速器檔位的傳動比進行科學的計算。因汽車的使用環境、設定的發動機參數和傳動比有著直接的關系，所以，不同的車輛也會在傳動比上出現差異。通過調查顯示，普通轎車的傳動比通常在2至5，中小型貨車的傳動比通常在6至8，大型貨車的傳動比與之相比也會更大。所以，在設計過程總，需要考慮汽車的使用環境，科學的設計汽車的傳動比，以此來對變速器的性能進行充分保證[8]。
5結束語
綜上所述，在當前時代背景下，各種新型技術橫空出世，許多現代化的設計方法被廣泛應用在汽車行業之中。在設計機械式變速器時，運用現代化的設計方法能夠使變速器的性能得到進一步提高，經過仔細計算之后，還可以在一定程度上減少變速器成本，充分體現出變速器的優勢，從而保證社會人民群眾的出行安全，推動汽車行業良好的發展。
作者：張正旭 單位：甘肅機電職業技術學院
