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汽车机械式变速器现代设计方法应用研究

2022-06-24张正旭

时代汽车 2022年12期
关键词:应用研究

张正旭

摘 要:随着社会经济的迅速发展,我国的汽车行业正在不断进步,已经开始运用现代化的方法进行设计,呈现出了一片大好的发展趋势。变速器作为汽车的重要组成部分,能够直接对汽车的正常行驶和性能产生较大的影响。在当前时代背景下,社会人民群众的生活水平得到了大幅提升,汽车已经大范围普及到人们的生活之中,社会人民群众也因此对汽车提出了更高的要求。所以,为使社会人民群众的需求得到满足,就需要在提高汽车性能和质量的情况下,运用现代设计方法设计出质量高、性能强的变速器,并应用到汽车之中,以此来推动汽车行业良好的发展脚步。本文将针对汽车机械式变速器现代设计方法应用进行了研究和分析,阐述出对汽车机械式变速器齿轮和档位的优化设计,希望能为汽车的设计工作提供一定的帮助。

关键词:汽车机械式变速器 现代设计方法 应用研究

Research on the Application of Modern Design Method of Automobile Mechanical Transmission

Zhang Zhengxu

Abstract:With the rapid development of social economy, China's automobile industry is making continuous progress, and it has begun to use modern methods for design, showing a great development trend. As an important part of the car, the transmission can directly have a greater impact on the normal driving and performance of the car. In the context of the current era, the living standards of the people have been greatly improved, and automobiles have been widely used in people's lives. Therefore, the people in the society have put forward higher requirements for automobiles. In order to meet the needs of the social masses, it is necessary to use modern design methods to design high-quality and high-performance transmissions and apply them to automobiles in order to improve the performance and quality of automobiles. This paper will research and analyze the application of modern design methods of automobile mechanical transmission, and expound the optimal design of the gear and gear of automobile mechanical transmission, hoping to provide some help for the design of automobiles.

Key words:automotive mechanical transmission, modern design method, applied research

1 引言

在社会发展下的今天,各种新型技术横空出世,有效促进了社会的经济发展建设。在汽车的构件之中,变速器非常重要,需要对变速器的性能和质量进行充分保证,确保变速器能够与我国的规定标准相符。在设计变速器的过程中,应当对其成本进行有效控制,使变速器的质量得到进一步提高,充分发挥出变速器的作用和价值。在进行变速器的设计时,需要对变速器的材料、体积和重量加以重视,选用较为轻便的材料,以此来缩小变速器的体积,减轻变速器的重量。除此之外,由于变速器比较复杂,具有较高的设计难度,所以,在对其进行设计时,应当选用专业水平较高、设计经验丰富的设计人员进行设计,确保变速器能够符合相关的规定标准。不仅如此,还需要对变速器的设计进行不断的完善,使变速器的精准程度得到进一步提高,从而对变速器的良好性能进行充分保证。

2 汽车机械式变速器的基本状况和设计特点

2.1 汽车机械式变速器的基本状况

在当前时代背景下,自动变速器技术在我国汽车行业中得到了广泛应用,在汽车制造生产过程中的应用已经达到70%,该技术主要是将行星齿轮组和结合液力变速器,从而实现自动变速。但因该技术存在许多问题,比如,零部件过多、维修、保养不便以及无法连续传动等,所以,我国汽车行业针对变速器技术进行了不断的探索,发现CVT变速技术能够运用可变从直径、传动带配合主动轮的方式进行动力传输,使传动比得到了有效改善,如此一来,变速器就可以有效配合发动机,呈现出较好的工作状态,进一步提高了汽车的性能。通过调查显示,当前汽车行业主要采用两种变速器,分别是AT变速器和CVT变速器,两种变速器的各个方面完全不同,AT变速器又被称为自动变速器,主要是运用行星齿轮进行变速,能够根据车速的变化和油门踏板的程度进行自动变速,而车辆驾驶人员只要控制加速踏板对车速进行控制。AT变速器主要由三个部分构成,分别是液力变矩器、行星齿轮以及液压操纵系统,运用液力传递与齿轮组合来实现变速变矩。CVT变速器又被称为无级变速器,与有级变速器的不同在于CVT变速器并没有明确的档位,与自动变速器在操作上有些类似,但因其速比的变化与自动变速器的跳档过程不同,而是连续的,所以,搭载CVT变速器的汽车动力传输持续且顺畅。通过观察发现,CVT变速器的结构相比传统变速器更加简单,体积也相对更小,并没有手动变速器的齿轮副,也没有自动变速器的行星齿轮组,主要是靠主动轮、从动轮和及金属来實现速比的无极变化。从实际情况看来,机械式变速器的发展前景相对较好,运用现代设计方法能够让机械式变速器达到最佳的状态,汽车的性能也能够得到进一步提高,从而为社会人民群众的出行安全进行充分保证[1]。

2.2 汽车机械式变速器的设计特点

通过调查显示,汽车机械式变速器的设计特点主要有以下三点。第一,机械式变速器应具有较强的动力。对于卡车来讲,机械式变速器非常重要,在承受高压和重力的情况之下,机械式变速器就需要配合发动机,使车辆能够产生较大的牵引力。第二,机械式变速器应具有经济性和协调性。从实际情况看来,我国多数的机动车驾驶员培训学校之中,教练车辆大多都是机械式变速器,能够让机动车驾驶员具有扎实的基础,而且机械式变速器的教练车辆安全性相对较高,能够有效培养驾驶员的驾驶技术。除此之外,我国许多驾龄较长的司机对于机械式变速器也是非常喜爱,在驾驶搭载机械式变速器的车辆时,能够感受到最纯粹的驾驶乐趣。第三,对于我国多数社会人民群众来讲,机械式变速器的汽车性价比最高,不仅具备较高的稳定性和安全性,而且燃油消耗较低,具有較好的经济性[2]。

3 变速器齿轮的优化设计

齿轮作为变速器的主要组成部分,齿轮运转能够对变速器功能的发挥起到支撑作用,所以,变速器功能会受到齿轮质量的影响。在设计变速器的过程中,需要齿轮的设计加以重视,合理设置齿轮的齿数和压力角,并运用合理的方式优化齿轮,使齿轮的承载能力得到进一步提升,以此来对变速器的正常运行进行充分保证。在当前时代背景下,需要采用现代化的设计方法分析机械式变速器在设计中存在的不足,然后制定出有效措施进行改善,对齿轮的多方因素进行充分考虑,从而保证机械式变速器齿轮各项参数的合理性[3]。

3.1 对齿轮模数及压力角进行合理控制

从实际情况看来,齿轮厚度和齿轮的模数之间存在些许关联,齿轮的厚度会随着齿轮模数的增加或减少而进行变化,所以,在设计过程中需要合理的控制齿轮的模数,确保各个齿轮都具有匹配的模数,使齿轮能够正常的投入使用,进而发挥出机械式变速器的功能。除此之外,为降低制作齿轮的难度,减少加工齿轮的成本,需要让齿轮的模数统一,以免齿轮制作的难度和加工的成本进一步增加。不仅如此,在确定齿轮的模数时,需要进行仔细的计算,与齿轮材料和扭矩传递的大小进行结合后确定齿轮的模数,并结合相关标准对最小中心距进行计算。在选择压力角时,应当与渐开线的受力方向和运动方向进行结合后确定压力角,压力角大小通常和渐开线之上的点离基圆距离有着直接的关系[4]。

3.2 确保齿轮宽度和螺旋角能够与标准相符

在进行齿轮的设计时,需要对齿轮的工作要求进行充分考虑,与此同时,还要最大程度对变速器体积和重量进行降低。除此之外,齿轮宽度应当适宜,如若齿轮宽度较小,那么就会直接降低齿轮的承载能力,致使齿轮不能对变速器的需求进行满足,进而也就无法对齿轮传动的稳定性进行保证。不仅如此,在设计齿轮螺旋角时,应当按照实际情况来对轮齿的倾斜度进行合理的控制,使斜齿轮能够充分发挥出自身的作用和价值,齿轮的承载能力也能够得到进一步的提高[5]。

3.3 控制齿轮的齿数和变位系数

在设计齿轮齿数的过程中,应当保证设计的科学性,如果齿轮的齿数过小,那么就会导致最小的齿轮不能达到跟切的效果,并且,主传动平稳性的要求也无法得到满足。为使齿轮使用年限得到进一步增加,需要对齿轮的变位系数进行控制,确保变速器的结构和强度能够与规定要求相符[6]。

3.4 做好齿轮修正、验证工作

为确保齿轮能够与变速器的设计要求相符,需要对齿轮参数进行准确的设定。由于齿轮的性能和质量和变速器关系紧密,就需要科学的进行齿轮的设计,以此来保证变速器性能能够符合规定标准。为对齿轮性能进行保证,需要对齿轮进行修正,确保齿轮能够符合多方要求,使齿轮能够呈现出最佳的使用状态。相关人员在设计齿轮时,需要根据相关规定进行仔细的计算,确保轴向能够和尺寸能够保持相同,使齿轮噪音进一步下降,进而提高齿轮的性能[7]。

4 变速器档位的优化设计

通过调查显示,由于汽车的种类过于丰富,变速器种类也因此非常多样,因汽车实际情况和使用途径不同,对于变速器的要求也各不相同。为保证汽车具有安全性、稳定性、经济性,需要优化当前的机械式变速器,并使用现代化的设计方法进行设计,以此来使汽车的各项要求得到满足。机械式变速器档位的优化设计主要体现在以下几点。第一,对变速器档数进行合理的控制。由于汽车性能和档数有着直接的联系,设计变速器档数能够使汽车的动力得到改善。合理增加变速器档位,能够进一步增加发动机提供较大功率的概率,汽车的加速能力和爬坡效果也能够得到明显提高,汽车性能也会因此得到改善。除此之外,还需要对燃油耗损进行降低,减少使用汽车的成本,提高汽车的综合性能。但因增加档数会导致变速器的内部结构具有较高的复杂性,而且驾驶汽车的换挡频率也会增加,汽车的操作难度也就会进一步增加。所以,在设计变速器档位时,需要对汽车的要求进行充分考虑,然后确定是否有无增加档数的必要。第二,对变速器档位的传动比进行科学的计算。因汽车的使用环境、设定的发动机参数和传动比有着直接的关系,所以,不同的车辆也会在传动比上出现差异。通过调查显示,普通轿车的传动比通常在2至5,中小型货车的传动比通常在6至8,大型货车的传动比与之相比也会更大。所以,在设计过程总,需要考虑汽车的使用环境,科学的设计汽车的传动比,以此来对变速器的性能进行充分保证[8]。

5 结束语

综上所述,在当前时代背景下,各种新型技术横空出世,许多现代化的设计方法被广泛应用在汽车行业之中。在设计机械式变速器时,运用现代化的设计方法能够使变速器的性能得到进一步提高,经过仔细计算之后,还可以在一定程度上减少变速器成本,充分体现出变速器的优势,从而保证社会人民群众的出行安全,推动汽车行业良好的发展。

参考文献:

[1]王晨.汽车机械式变速器优化设计实现路径初探[J].内燃机与配件,2021,02:7-8.

[2]李耀刚,刘畅,龙海洋,纪宏超,杨珏,张硕.汽车自动变速器研究现状及发展趋势[J].现代制造工程,2020,01:155-161.

[3]李淑廷,李英,许春平,郑希江.汽车机械式变速器多目标可靠性设计分析[J].现代经济信息,2019,18:363.

[4]曹刚.重型液力自动变速器液压系统的研究及其印刷油路的布局设计[D].贵州大学,2019.

[5]郭俊.考虑齿面精度的电动汽车变速器齿轮动力学研究[D].合肥工业大学,2019.

[6]李晓峰.自动变速器电液控制模块间隙敏感特性分析及抑制[D].湘潭大学,2019.

[7]任鑫.带传感器容错功能的电驱动机械变速器换挡控制[D].清华大学,2018.

[8]郑雪松.越野车用液力机械式自动变速器换挡过程最优控制算法研究[D].吉林大学,2018.

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