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摘要：闡述汽車變速器結構特點與工作原理，通過對汽車變速器中齒輪系統、變速器軸、變速器軸承、花鍵等的性能進行可靠性設計與分析，為汽車變速器結構的優化設計提供了基礎研究思路。
關鍵詞：汽車變速器；可靠性；汽車工程
0引言
汽車工業在當前經濟社會背景下，伴隨著工業技術水平的提升形成了良好的發展前景，在當前汽車制造業中，各部分組件都得到了質量的升級與技術的優化。汽車變速器作為汽車的主要組成部件，對汽車的性能有直接影響，在汽車動力性、操縱性、安全性上都有良好的保障。由于汽車變速器在使用過程中可能造成一定損耗，使得自身性能下降，對汽車行車速度產生一定影響，也會造成汽車安全性難以有效提高[1]。因此，在汽車零部件的研究中，變速器的運行原理與可靠性分析都是較為重要的。本文針對汽車變速器進行結構特點、工作原理與可靠性分析，為汽車變速器的使用與性能提供更多的基礎保障。
1汽車變速器的結構特點
汽車變速器在汽車運行過程中對其加速、減速形成了良好的保障，其通過變速器換擋功能在變速期起到了保障駕駛平穩度的效果。針對汽車變速器的結構特點，可以從以下幾方面進行探討。
1.1行駛性能較好
汽車變速器作為汽車變速換擋的主要結構部件，在汽車行駛過程中保障著變速換擋的平穩度，也很好地降低了動力傳遞系統的沖擊。這種結構優勢在汽車行駛中提供了良好的行駛性能，特別是在復雜的地形環境或惡劣路面條件下，汽車的行駛性能要求較高，變速器的存在能夠形成較好的保障。采用液力變矩器的汽車在起步時受到的牽引力會提升，減少了車輪的滑動，也能夠使汽車的運行更加平穩，并且在汽車行駛過程中行駛阻力增大時，汽車變速器的存在還能夠起到保障作用，可以避免汽車發動機熄火造成的行駛影響，較好地提高了汽車的行駛性能。
1.2行駛安全性保障
汽車變速器在汽車運行過程中對車輛行駛的方向與速度都能夠起到良好的調節作用，一般在汽車運行過程中換擋較為頻繁，會分散一定的注意力，而采用當前的自動化變速器，以控制油門踏板的方式進行自動變速，能夠減少離合踏板與變速桿操作形成的注意力分散問題，也保障了汽車行駛的安全性。
1.3提高發動機與傳動系壽命
汽車變速器具備一定過載保護能力，在汽車起步換擋與制動等多種狀況下能夠吸收振動，減少發動機與傳動系的動載荷，延長發動機與傳動系的使用壽命，提高汽車的使用性能與運行質量[2]。同時，當前的許多自動化變速器能夠使發動機在經濟轉速下運行，不僅減少汽車廢氣的排放，降低了排氣污染，也提高了汽車運行的經濟性。
2汽車變速器工作原理
汽車變速器在當前的技術手段下已經實現了自動換擋能力，以自動變速器為主的汽車變速器已經得到了良好的普及。汽車變速器在使用中能夠通過駕駛員腳踏油門控制指揮自動換擋系統，而自動換擋系統又能夠通過不同的控制閥系統控制變速齒輪機中離合器的分離與結合，從而改變齒輪機的動力傳遞路線，形成自動換擋效果。以前的汽車變速器以液力自動化變速器為主，液力自動化變速器能夠根據汽車的行駛速度與節氣門開度情況進行換擋與變速。當前使用的電控液力自動變速器，在原有變速器性能上進行了升級與優化。電控液力自動變速器中增加了電子控制系統，能夠借助傳感器與開關監測汽車與發動機運行的情況，在汽車駕駛員行駛操作中，將接受到的操作指令轉化為電信號傳輸到電控單元中，以電磁閥控制液壓裝置的換擋閥實現汽車運行的變速與換擋。隨著技術手段的不斷升級，汽車變速器也在不斷升級與優化，變速換擋質量正不斷提高，能夠以自動化變速換擋保障汽車運行性能。為此，更需要對當前汽車變速器的可靠性進行具體分析。
3汽車變速器可靠性分析
目前，汽車變速器得到了良好的技術升級，其自動化程度較高，作用于汽車運行系統中也提高了汽車行駛性能。為此，更需要對汽車變速器的可靠性進行系統分析，才能夠有針對性地設計高性能變速器，為汽車變速器升級優化提供動力。
3.1變速齒輪
變速齒輪作為汽車變速器結構部件中重要的零部件，其設計可靠性對汽車動力性能影響較大。一般在汽車變速器設計中應盡量減小變速器體積，這樣既有利于節約成本，也能夠提高汽車動力性能。在汽車變速器設計中，變速齒輪系統的大小影響著變速器整體大小，為了能夠使變速器體積達到最小化，需要從齒輪設計入手。變速齒輪可靠性分析中，可將齒輪系統的體積作為第一目標函數，由于變速齒輪孔徑大小受軸徑影響，所以在可靠性分析與設計中將變速齒輪設計為實心，對可靠性分析結構影響不大，也能夠提高分析準確度。變速器中齒輪傳動重合度對汽車的平穩運行有直接影響。在變速齒輪傳動重合度越大的情況下，傳動平穩性越高，噪聲越小，也能夠較好地降低傳動即動載荷[3]。因此，在汽車變速器可靠性分析與設計中，應選取傳動重合度最大的齒輪系統，以提高變速器的使用可靠性。
3.2變速器軸
汽車變速器軸在結構上較為復雜，由多種零部件組成，其可靠性設計與分析能夠最大化地減少變速器軸的重量，節約成本與材料，同時能夠找到最適宜強度與剛度條件滿足汽車運行性能需求。減小變速器軸的軸徑能夠為其他零部件擴大設計空間，保障整體系統的運行性能。在汽車實際運行過程中，汽車變速器軸的損壞較少，所以在可靠性分析中一般也僅對變速器軸進行強度與剛度分析。
3.3變速器軸承
汽車變速器結構部件中，軸承作為汽車變速器軸的支撐性元件，對汽車變速器系統起到關鍵作用，能夠較好地保障汽車變速器使用性能與質量。在汽車變速器軸承的可靠性分析中，由于軸承易損壞，所以軸承的升級正不斷深入。目前，在汽車變速器中使用的軸承類型也較多，滾動軸承占據較大比例。對汽車變速器滾動軸承的可靠性分析可以從其耐久性入手，以變速器軸承滾動體與滾道接觸情況為主要的分析依據，能夠探究軸承的動載荷、使用壽命與可靠性。
3.4變速器花鍵
汽車變速器構件中，花鍵軸作為具備傳動功能的零部件之一，能夠與變速器軸同步運行，花鍵的連接作為多齒工作，在旋轉過程中有的還能夠進行縱向滑動，由于花鍵具有較高的承載力，并具有較好的導向性，應力較為集中，為變速器軸提供了很多優點[4]。在花鍵的可靠性分析中，可通過花鍵受擠壓應力的能力與應力分布、強度分布等進行數據分析，通過正態分布計算對花鍵可靠性系數進行準確判斷[5]。
4結語
汽車變速器作為汽車的主要零部件，在保障汽車性能方面起到了重要作用。由于汽車變速器結構組成較為復雜，各零部件在質量保障與質量水平方面正不斷升級，因此，針對汽車變速器的可靠性還需要進行具體分析。本文通過對汽車零部件結構特點與工作原理的分析，了解了汽車變速器的基本使用性能，在可靠性分析中，針對汽車變速齒輪、變速器軸、變速器軸承、變速器花鍵進行性能及可靠性分析，為汽車變速器升級與優化設計提供了基礎研究資料。
參考文獻：
[1]楊家印.汽車機械式變速器可靠性優化設計[J].時代汽車，2017（22）：68-69，85.
[2]李燕燕.汽車變速器可靠性分析及維修決策系統軟件開發[D].沈陽：東北大學，2014.
[3]張在美，李坤山，莫易敏，吳長忠.載重汽車變速器齒輪的可靠性優化設計[J].機械研究與應用，2005（5）：87，89.
[4]譚秀峰.某型汽車變速器傳動系統的動態特性及可靠性分析[D].沈陽：東北大學，2014.
[5]高敬.汽車變速器變速傳動機構可靠性分析[J].科技創新導報，2009（16）：91.
作者:盤九保 單位:廣西科技大學
