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摘要：阐述汽车变速器结构特点与工作原理，通过对汽车变速器中齿轮系统、变速器轴、变速器轴承、花键等的性能进行可靠性设计与分析，为汽车变速器结构的优化设计提供了基础研究思路。
关键词：汽车变速器；可靠性；汽车工程
0引言
汽车工业在当前经济社会背景下，伴随着工业技术水平的提升形成了良好的发展前景，在当前汽车制造业中，各部分组件都得到了质量的升级与技术的优化。汽车变速器作为汽车的主要组成部件，对汽车的性能有直接影响，在汽车动力性、操纵性、安全性上都有良好的保障。由于汽车变速器在使用过程中可能造成一定损耗，使得自身性能下降，对汽车行车速度产生一定影响，也会造成汽车安全性难以有效提高[1]。因此，在汽车零部件的研究中，变速器的运行原理与可靠性分析都是较为重要的。本文针对汽车变速器进行结构特点、工作原理与可靠性分析，为汽车变速器的使用与性能提供更多的基础保障。
1汽车变速器的结构特点
汽车变速器在汽车运行过程中对其加速、减速形成了良好的保障，其通过变速器换挡功能在变速期起到了保障驾驶平稳度的效果。针对汽车变速器的结构特点，可以从以下几方面进行探讨。
1.1行驶性能较好
汽车变速器作为汽车变速换挡的主要结构部件，在汽车行驶过程中保障着变速换挡的平稳度，也很好地降低了动力传递系统的冲击。这种结构优势在汽车行驶中提供了良好的行驶性能，特别是在复杂的地形环境或恶劣路面条件下，汽车的行驶性能要求较高，变速器的存在能够形成较好的保障。采用液力变矩器的汽车在起步时受到的牵引力会提升，减少了车轮的滑动，也能够使汽车的运行更加平稳，并且在汽车行驶过程中行驶阻力增大时，汽车变速器的存在还能够起到保障作用，可以避免汽车发动机熄火造成的行驶影响，较好地提高了汽车的行驶性能。
1.2行驶安全性保障
汽车变速器在汽车运行过程中对车辆行驶的方向与速度都能够起到良好的调节作用，一般在汽车运行过程中换挡较为频繁，会分散一定的注意力，而采用当前的自动化变速器，以控制油门踏板的方式进行自动变速，能够减少离合踏板与变速杆操作形成的注意力分散问题，也保障了汽车行驶的安全性。
1.3提高发动机与传动系寿命
汽车变速器具备一定过载保护能力，在汽车起步换挡与制动等多种状况下能够吸收振动，减少发动机与传动系的动载荷，延长发动机与传动系的使用寿命，提高汽车的使用性能与运行质量[2]。同时，当前的许多自动化变速器能够使发动机在经济转速下运行，不仅减少汽车废气的排放，降低了排气污染，也提高了汽车运行的经济性。
2汽车变速器工作原理
汽车变速器在当前的技术手段下已经实现了自动换挡能力，以自动变速器为主的汽车变速器已经得到了良好的普及。汽车变速器在使用中能够通过驾驶员脚踏油门控制指挥自动换挡系统，而自动换挡系统又能够通过不同的控制阀系统控制变速齿轮机中离合器的分离与结合，从而改变齿轮机的动力传递路线，形成自动换挡效果。以前的汽车变速器以液力自动化变速器为主，液力自动化变速器能够根据汽车的行驶速度与节气门开度情况进行换挡与变速。当前使用的电控液力自动变速器，在原有变速器性能上进行了升级与优化。电控液力自动变速器中增加了电子控制系统，能够借助传感器与开关监测汽车与发动机运行的情况，在汽车驾驶员行驶操作中，将接受到的操作指令转化为电信号传输到电控单元中，以电磁阀控制液压装置的换挡阀实现汽车运行的变速与换挡。随着技术手段的不断升级，汽车变速器也在不断升级与优化，变速换挡质量正不断提高，能够以自动化变速换挡保障汽车运行性能。为此，更需要对当前汽车变速器的可靠性进行具体分析。
3汽车变速器可靠性分析
目前，汽车变速器得到了良好的技术升级，其自动化程度较高，作用于汽车运行系统中也提高了汽车行驶性能。为此，更需要对汽车变速器的可靠性进行系统分析，才能够有针对性地设计高性能变速器，为汽车变速器升级优化提供动力。
3.1变速齿轮
变速齿轮作为汽车变速器结构部件中重要的零部件，其设计可靠性对汽车动力性能影响较大。一般在汽车变速器设计中应尽量减小变速器体积，这样既有利于节约成本，也能够提高汽车动力性能。在汽车变速器设计中，变速齿轮系统的大小影响着变速器整体大小，为了能够使变速器体积达到最小化，需要从齿轮设计入手。变速齿轮可靠性分析中，可将齿轮系统的体积作为第一目标函数，由于变速齿轮孔径大小受轴径影响，所以在可靠性分析与设计中将变速齿轮设计为实心，对可靠性分析结构影响不大，也能够提高分析准确度。变速器中齿轮传动重合度对汽车的平稳运行有直接影响。在变速齿轮传动重合度越大的情况下，传动平稳性越高，噪声越小，也能够较好地降低传动即动载荷[3]。因此，在汽车变速器可靠性分析与设计中，应选取传动重合度最大的齿轮系统，以提高变速器的使用可靠性。
3.2变速器轴
汽车变速器轴在结构上较为复杂，由多种零部件组成，其可靠性设计与分析能够最大化地减少变速器轴的重量，节约成本与材料，同时能够找到最适宜强度与刚度条件满足汽车运行性能需求。减小变速器轴的轴径能够为其他零部件扩大设计空间，保障整体系统的运行性能。在汽车实际运行过程中，汽车变速器轴的损坏较少，所以在可靠性分析中一般也仅对变速器轴进行强度与刚度分析。
3.3变速器轴承
汽车变速器结构部件中，轴承作为汽车变速器轴的支撑性元件，对汽车变速器系统起到关键作用，能够较好地保障汽车变速器使用性能与质量。在汽车变速器轴承的可靠性分析中，由于轴承易损坏，所以轴承的升级正不断深入。目前，在汽车变速器中使用的轴承类型也较多，滚动轴承占据较大比例。对汽车变速器滚动轴承的可靠性分析可以从其耐久性入手，以变速器轴承滚动体与滚道接触情况为主要的分析依据，能够探究轴承的动载荷、使用寿命与可靠性。
3.4变速器花键
汽车变速器构件中，花键轴作为具备传动功能的零部件之一，能够与变速器轴同步运行，花键的连接作为多齿工作，在旋转过程中有的还能够进行纵向滑动，由于花键具有较高的承载力，并具有较好的导向性，应力较为集中，为变速器轴提供了很多优点[4]。在花键的可靠性分析中，可通过花键受挤压应力的能力与应力分布、强度分布等进行数据分析，通过正态分布计算对花键可靠性系数进行准确判断[5]。
4结语
汽车变速器作为汽车的主要零部件，在保障汽车性能方面起到了重要作用。由于汽车变速器结构组成较为复杂，各零部件在质量保障与质量水平方面正不断升级，因此，针对汽车变速器的可靠性还需要进行具体分析。本文通过对汽车零部件结构特点与工作原理的分析，了解了汽车变速器的基本使用性能，在可靠性分析中，针对汽车变速齿轮、变速器轴、变速器轴承、变速器花键进行性能及可靠性分析，为汽车变速器升级与优化设计提供了基础研究资料。
参考文献：
[1]杨家印.汽车机械式变速器可靠性优化设计[J].时代汽车，2017（22）：68-69，85.
[2]李燕燕.汽车变速器可靠性分析及维修决策系统软件开发[D].沈阳：东北大学，2014.
[3]张在美，李坤山，莫易敏，吴长忠.载重汽车变速器齿轮的可靠性优化设计[J].机械研究与应用，2005（5）：87，89.
[4]谭秀峰.某型汽车变速器传动系统的动态特性及可靠性分析[D].沈阳：东北大学，2014.
[5]高敬.汽车变速器变速传动机构可靠性分析[J].科技创新导报，2009（16）：91.
作者:盘九保 单位:广西科技大学
