汽车机械式变速器现代设计与分析

聂真真 陈雷

泰安航天特种车有限公司 山东泰安 271000

近年来，我国汽车工业发展突飞猛进，汽车变速器的种类更是层出不穷，目前主要分为机械变速、自动变速和无级变速等几种方式。但无论技术如何发展，机械式变速永远是主要技术，变速器的设计主要包括变速器的优化设计、机械式变速齿轮的设计以及配套档位的设计等几个方面。对以上关键问题进行优化设计与研究能够有效改善汽车机械式变速器的设计水平，为汽车发展提供技术支持。

1 汽车机械式变速器概述

汽车变速器的构件主要采用的是齿轮组的方式，齿轮组是一种比较复杂，难度比较大的构件，要保证齿轮数相等，使得变速比得到固定。变速器分为不同的档，一共有五个档，每一个档的变速比都不同。现代，汽车的制造和技术的水平的提升都是比较迅速的，变速器也实现了自动变速，并且应用比较广泛，应用效果比较良好。变速主要是通过将液力变速器与行星变速器结合实现的，这样的变速方式比较简单方便，具有异性的快速性，但同时也存在着一定的弊端。这种自动变速方法不具有连续性，因此汽车在行驶的过程中就会不连贯，性能也大大降低，同时造成了燃料的耗费。对此，变速器的设计必须要树立新的设计理念，采用新的科学技术和研究成果，保证变速器的科学性以及合理性。汽车行业的发展是非常迅速的，技术也在不断实现升级换代，因此变速器的设计和使用要经过不断的研究与实践，既保证性能，又要保证经济性。目前无级变速技术已经研发出来，应用优势比较明显，可以连续变速，燃油的消耗也大大降低，操作也更加简单快捷，这是变速器的一个有利改善。

2 现代机械式变速器档位及变速器齿轮的优化设计方法

2.1 对齿轮的模数和压力角进行控制

在齿轮设计过程中，厚度和齿轮模数据有很大关联，如果齿轮的模数越多，自身厚度也会有所提升。在设计过程中，设计人员需要对模数进行有效控制，保证每对齿轮之间均具备相匹配的模数，提升齿轮的实用性，为变速器的功能实现创造良好条件。为了将齿轮的生产加工成本降低，同时避免齿轮的生产难度增高，设计人员可以将齿轮模式设计为同种规格。齿轮模式的确定也可以通过计算得出，并与传递扭矩相结合，对制作材料进行确定，再结合相关技术标准，将最小中心距确定出来。在压力角选择时，应该与渐开线运动方向相结合，以及受力分析，最终实现压力角的有效确定，该项数值也与渐开线和点离基圆之间的距离有关[1]。

2.2 对变速器档数进行有效控制

汽车的种类的不同导致汽车变速器具有多样化特点。变速器档数与汽车运行存在很大联系，如果能够对档数进行有效设计，汽车的整体动力性能将会得到改善。因此，设计人员可以适当提升变速器的档位设计数量，这样一来，发动机的最大功率便能得到发挥，为汽车提供充足动力及变速能力，最终实现性能的良好优化。但站在汽车驾驶角度来说，变速器档位增加也会带来不利影响，如变速器自身结构复杂化、换挡频率增加等，为汽车驾驶增加了很大难度。在变速器档数设计时，应该与汽车的具体使用需求相结合，对档数进行有效设计。

2.3 对档位传动比进行有效计算

传动比与汽车使用条件和参数存在很大联系，由于车型不同，传动比也会出现差异。例如，小轿车传动比一般会保持在2到5之间，小型货车的传动比在6到8之间，载重量大的货车传动比会更高。因此，在传动比设计过程中，应与汽车的具体使用情况相结合，对传动比数目进行科学选择，从而确保变速器基本性能保持不变。

2.4 合理控制齿轮的模数和压力角，保证齿轮的尺寸符合标准

齿轮的模数和压力角也是进行齿轮设计的一种重点内容。齿轮模数越多，齿轮越厚，相反，齿轮模数越少，齿轮越薄。所以，设计者在设计齿轮时就要综合考虑齿轮的各方面参数，使其能够与模数相匹配，有良好的使用效果。对于齿轮模数的确定，需要通过一系列的计算和推算才能最终得出，并且进一步得出最小中心距离。其次压力角与渐近线有着直接联系，在选择压力角的过程中需要通过计算渐开线的有关数据在可以最终得出。

2.5 保证齿轮的宽度和螺旋角符合标准，对其设计进行优化

齿轮宽度的计算需要应用到齿轮宽度系数和分度圆直径等的数据。设计者需要保证的是齿轮的性能和平稳性，因此就要进行详细的测量，选择合适的齿轮宽度，从而减小变速器的体积，减低变速器的重量。另外，齿轮的承载力也是需要注意的部分，如果齿轮体积太小，其承载力就会下降，变速器也就无法展开正常的运作。齿轮的螺旋角应当结合实际来进行设计，螺旋角的倾斜度需要经过详细的测量，将其控制在合理的范围之内，科学合理的倾斜程度可以大大提高齿轮的承载力。

2.6 变速器档位的优化设计

第一，变速器有着不同的档数，不同的档数会产生不同的动力效果，对变速器性能的影响也有所不同，因此就需要保证变速器的档数在合理范围之内。设计者可以通过增加档位的方式来进行档数的设置，从而提高动力，提高汽车行驶速度等，同时汽车的整体性能也会随之提高。其次，增加档位设置还能够相应的有效降低汽车能量的损耗，减少汽油的消耗量，达到节省能源、节约资源的环保效果，并且有效降低汽车燃油成本。但是另一方面，增加档数也存在相应的弊端，会加大变速器结构的复杂性，操作起来具有一定的不方便性，操作难度也大大增加。所以在设计过程中可以根据汽车的性能需求以及使用者的个人需求来进行差别化设计和合理性选择。

3 结语

机械式变速器仍然为大多数汽车所采用，机械式变速器结构简单、性能稳定，具有较大的发展潜力和优势，因此相关技术人员仍有必要对重要参数进行研究分析和改进，确保我国汽车变速器的设计水平处于先进行列。