原创《刍议汽车机械变速器设计方法》：本论文为您写刍议毕业论文范文和职称论文提供相关论文参考文献，可免费下载。
【摘 要】本文深入介绍了汽车的机械式变速器,对汽车机械式变速器的齿轮、传动器等关键部件的设计方法进行研究分析,以期实现机械式变速器的现代化设计,从而大幅度提升汽车机械式变速器的整体性能.
【关键词】机械式变速器；设计方法；研究
一、机械式变速箱概述
机械变速器也称手动变速器,是指汽车在行驶过程中,驾驶员在换挡时,人为的操纵变速杆变换各档齿轮的位置,从而实现换挡、改变传动轴的旋转角速度和车桥半轴的旋转角速度之比的目的.在变速器产生之初,机械式变速器也只有 3 个档位,只有驾驶技术成熟的驾驶员才能实现熟练变挡.在二十世纪中期,美国首次设计出 5 个档位的变速器,目前全世界大部分汽车均采用五档变速,且多配备了同步器.机械式变速器是采用齿轮组固定,且每档的齿数是固定不变的,而各档的齿数呈等差数列变化,变速器每个档的变速比是一个固定值.例如,一档变速比是 3.75,二档则是 2.55,再到三档的 1.25,汽车总的传动比就是这些固定值乘以主减速比,大部分汽车总共有 5个级,因此它是有级变速器.机械变速器的主要功能是改变汽车的传动比,提高车轮转矩和转速的变化幅度,以实现驾驶员对不同车速的需求,同时保持汽车发动机工作的稳定性；变速器可以在发动机曲轴转动方向不变的情况下,完成汽车的倒退行驶；此外,变速器在离合器分开的情况下,实现汽车空档状态,中断发动机动力的传递,以便实现快速换挡、汽车自由滑行的目的.机械式变速器的功能优势相对于其他变速器是显而易见的,机械式变速器能够协助发动机,使发动机产生强大动力.
二、变速器齿轮的设计
(一)齿轮的模数和压力角的选择
齿轮模数是齿轮尺寸计算的一个基本参数,用 M表示,它是相鄰齿轮同侧齿廓间的齿距和 π 的比值,计算公式是：
M等于T/π
一般模数越大,轮齿就越厚越高,为保障齿轮性能和良好的工作状态,设计者最好保证每对齿轮都有相应的模数,如果考虑齿轮的加工成本和设计加工的便捷性,设计人员最好选择一致的齿轮模数,模数的选择首先要根据传递扭矩的大小和齿轮的材料确定最小的中心距,在根据国家规定的齿轮模数进行选择,变速器的低档一般采用大模数,高档采用较小的模数.
齿轮的压力角是渐开线运动方向和受力方向的夹角,渐开线上的每个点的压力角各有不同,离基圆越远,压力角越大.基圆的压力角为 0,分度圆上的压力角一般为 20°.压力角的选择一般要从变速器的噪音和承载力两方面考虑,如果压力角增大,齿轮的冲力和啮合力也随着增大,这会导致齿轮震荡,发生噪音.机械式变速器的高档齿轮的压力角一般为16°、18°、20°,大型汽车齿轮为提高承载力,低档齿轮采用23.5°或 26°,目前,大多数高档齿轮设计的压力角小于等于 20°,低档齿轮压力角一般大于等于 20°,一般的设计人员采用 20°的压力角.
(二)齿轮齿数和变位系数
齿轮齿数是指在齿轮整个圆周上轮齿的总数,通常用 z 表示,影响齿数的分配的因素有变速器的挡数、各变速组的传动比、结构方案来确定,齿数和不应太小,最小齿轮不能产生根切现象,同时要保持主传动运动的平稳性.对于机械式变速器的齿轮,一般最小齿数 Zmin ≥ 15～20.主轴的最小齿轮Zmin等于20,而高速齿轮的齿数一般在 25左右.齿轮的变位系数是指在加工变位齿轮时,齿条中线和齿轮的分度圆相切位置会产生偏移距离,我们用 xm 表示,其中 X 就是变位系数.齿轮变位是提高齿轮寿命的有效途径,变位系数的定和选择非常复杂,它和变速器的整体结构、强度、齿轮的啮合性能等方面有紧密的关系.采用变位齿轮,能够减少传动尺寸,可以提高齿根的弯曲强度,有效避免根切现象的出现,同时能够提高齿轮的耐磨损能力.
(三)齿轮的修整和验证
齿轮的性能取决于其齿数参数的正确和否,对齿轮进行修形可以提高齿轮的性能,不恰当的修整,会阻碍齿轮潜在性能的发挥,良好设计和优秀的齿轮修形方法可以使齿轮性能发挥到到最佳状态,结合齿轮的基本设计参数和齿轮的修形,设计人员能够开发尺寸、轴向相同,但其传动能力可以提升两倍且内部噪音较低的高性能齿轮.
三、变速器档位的优化设计
(一)变速器档数的设计
变速器的挡数关系着汽车动力性能的高低,增加档数可以提高汽车的动力,增加档位的优势主要有以下两个方面：挡数增加会增加发动机提供最大功率的机会,提高汽车爬坡能力和提速时间.
(二)档位传动比的计算
传动比是指变速器一档的传动比和最高档传动比之间的比值.传动比的确定和汽车发动机的设计参数,汽车的使用条件等因素有关.当前,小轿车传动比在 2～5 之间,小型货车在6～8 之间,重型货车因对动力要求较高,其传动比更大.
四、结语
当前,机械式变速器仍是大部分汽车普遍采用的变速器,其功能的稳定性直接关系着汽车的动力性能,因此,研究人员必须对机械式变速器进行深入研究,充分了解机械式变速器的情况,优化设计变速器的齿轮、档位、传动轴等核心部件.我们要通过严格的设计程序和先进的设计方法,保证变速器的安全性和稳定性,提高我国汽车的动力水平,大幅度提高机械式变速器的设计能力.
参考文献
[1]蔡炳炎.机械式汽车变速器速比优化设计及扭转振动分析[D].武汉：武汉理工大学,2015.
[2]岳亮亮.基于MATLAB和VC++ 混合编程的汽车动力和传动系统匹配研究[D]. 武汉：武汉理工大学,2013.
刍议论文参考资料：
结论：刍议汽车机械变速器设计方法为适合不知如何写刍议方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于诌议是什么意思论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
