对新形势下汽车变速器可靠性设计分析

　　摘要：在汽车的传动系统中，变速器是非常重要的组成部分。变速器的好坏将直接关系到汽车的经济性和动力性、传动的效率和平稳性、操纵的轻便性和可靠性。而且，随着汽车设计方法的开发以及汽车产业的不断进步，消费者对于汽车变速器也提出了更高的要求。本文将根据汽车变速器的相关知识对其可靠性设计进行理论分析，进而提出优化的设计方法，希望能够为具体的生产实践提供指导。

　　关键词：机械式齿轮变速器；可靠性；设计分析

　　机械式齿轮变速器在汽车发展史上占据着非常重要的地位，机械式齿轮变速器因其使用寿命长、效率高、生产工艺成熟、机械结构简单、保养方便等特点成为运用最为广泛的变速器。但随着新技术的不断开发应用，无极变速器与自动变速器在汽车变速器市场占据的份额越来越大，因为其操作简单的优势明显，使得机械式齿轮变速器的应用大幅下降。但AMT等技术的出现和发展为机械式齿轮变速器带来了新的春天，因此对机械式齿轮变速器进行研究，进行可靠性设计分析是非常有意义的。

　　一、汽车变速器可靠性设计的相关知识1、汽车变速器的发展概述汽车问世至今已有百余年的历史，汽车的出现为人们

　　生活的改善、世界经济的发展带来了极大的影响，为人类社会的进步做出了巨大的贡献。变速器在汽车用内燃机作为动力装置时就成为汽车必不可少的组成部分。往复活塞式内燃机是现代汽车中应用比较广泛的动力装置，其质量轻、体积小、使用方便、工作可靠，但它的转速和转矩变化范围小，如果使用条件的情况比较复杂会对汽车的车速和牵引力的变化范围提出更高的要求，而往复活塞式内燃机无法满足这些要求。因此，将主减速器和变速器安装到汽车的传动系统中，以完成减速增矩的目标来解决性能与汽车的经济性和动力性之间的矛盾。

　　变速器的功能主要体现在以下方面：一是通过汽车传动比的改变来使车轮的转速和转矩的变化范围增大，帮助汽车适应复杂的状况，并且保证发动机的工作处于最佳工况范围；二是可以使动力传递暂时中断，实现空档来方便发动机进行怠速、启动等；三是在不改变发动机的旋转方向的条件下，使汽车能够倒退。根据操纵方式的不同，变速器可以分为半自动操纵式、自动操纵式与强制操纵式；根据传动比的变化方式，变速器又分为无级式、有级式与综合式。

　　2、机械的可靠性设计研究为了达到机械产品可靠性的需求而进行的设计研究

　　称为机械产品的可靠性设计。现在，国际上使用比较广泛的可靠性设计方法包括概率设计、可靠性预测、故障树分析、影响分析以及故障模式等，但是这些方法在国内尚未得到充分应用。根据进行可靠性设计分析的实践经验与分析系统在开发阶段的任务可以判断，机械产品的可靠性设计分析的主要工作内容包括可靠性需求的制定、进行可靠性分析建模、预计分配研究、故障模式、分析危害性、可靠性仿真分析、故障树分析等部分，主要集中在工程的研制阶段、方案和技术指标的论证阶段。从宏观上看，可靠性分析可以划分为定量设计分析和定性设计分析，其中定量设计分析是进行机械产品的可靠性设计分析的薄弱环节和难点，也是今后主要的研究方向。

　　二、新形势下汽车变速器的可靠性优化设计1、机械优化设计的理论基础

　　20世纪50年代数学规划理论的出现和发展是优化设计的理论基础，60年代计算机技术的发展为优化设计创造了有利的条件，将技术人员的精力从繁琐的计算转移到优化方案的设计上。机械设计中最优化技术的应用始于60年代末，其中机构运动参数的优化设计发展较早，在对凸轮机构、连杆机构等优化设计问题进行研究的基础上，提出了许多标准化程序。机构动力学优化设计在主动件力矩、惯性力最优平衡等的优化设计等方面有较大的进展。最近十几年，机械零部件的优化设计发展迅速，而且锻压设备、起重运输设备、机床、汽车等的基本工作机构、基本参数、主体结构等方面的优化设计工作逐渐兴起。

　　随着机械设计优化应用范围的日益广泛，其面临的问题也越来越多。比如机械产品优化设计中零件标准化、系列化、通用化的问题，机械优化设计中更高效率方法的挖掘等，需要相关的研究人员进行更为深入的研究。

　　而计算机辅助设计的出现和发展为上述问题的解决提供了新的思路。将计算机辅助设计技术引入机械优化设计方法中能够使优化设计的速度得到极大提升，从而减小优化设计周期。将计算机辅助设计与优化设计方法结合起来已经成为进行机械优化设计的新趋势。