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摘要：随着全球经济的贸易一体化，我国现在已然纵身跃入世界经济大的格局之中。国内的各行各业都在与世界接轨，一派创新、改革、发展的风貌。人们对生活水平的要求的不断提高，加之人员流动量巨大，交通行业发展迅速，随之而来的也带动了汽车行业的热度高涨，我国的汽车保有量随之提升，汽车的相关设计与开发应用技术也在不断的进步和优化。为了进一步满足人们对汽车性能的要求，所以就要考虑变速器的优化设计。在整个汽车的传动系统中，机械变速器是其中的重要的组成部分，变速器的优与劣直接影响汽车的传动性能，进而影响驾驶员的操控效率。本文主要针对变速器的传动原理，以及其可靠性优化设计进行探析。
关键词：机械变速器；变速传动；可靠性；优化
现如今，交通越来越方便，汽车越来越普及。由于汽车所需要的是高传动效率，加之机械式变速器制造手段精湛而且性能稳定，成本又低的特点，在汽车的传动系统中大部分都使用的是机械式变速器。当然，这种机械式变速器也有不足之处，比如换挡时会产生冲击，以及其自身体积大、笨重的缺点都很影响其性能充分展现出来，所以才需要采取一些可靠性高的优化方案来弥补这些不足之处。其深远意义对于汽车行业的发展是极其有利的。
一、机械式变速器变速传动原理
变速器是一种齿轮传动装置，它可以固定或者按照规定的档次改变输入轴和输出轴的传动比，是变速传动系统的重要组成部分。变速器由两部分组成：传动机构和变速机构。传动机构一般情况下是使用普通齿轮传动的，但是也有极特殊的条件下使用行星齿轮，这两种齿轮都可以保证其传动工作。汽车的机械式变速器达到变速传动的原理主要是通过加大或者缩小输入输出轴的传动比或者是曲轴间距来实现的。通过这样的方式，汽车可以在多种行驶情况下达到对车轮的牵引力和运行速度的达到驾驶人所需要的状态。汽车的机械式变速器变速传动主要是通过齿轮的变化来实现减速，在需要减速的时候，换上大的齿轮来传送，在需要加速的时候，换成小的齿轮来传送。
变速器在实际的使用当中不只是为了实现换挡传动而存在，其更重要的意义在于保证汽车在运行时的相对稳定和安全。如果变速器的性能不好，那么将影响汽车行驶时的安全性和操作性。在优化的过程中，可以通过变速器的材质和其内部零件的尺寸以及载荷进行多次试验研究分析车辆的机械式变速器，确定优化设计结果是否可靠。
（一）汽车变速器可靠度的分配
首先，可以预先假定变速器的内部零部件在发生故障时是相对独立的，而且其寿命是按照服指数分布的；其次，把机械式变速器变速传动机构的可靠度依次分配给轴承、花键、变速齿轮和变速器轴。它们的可靠度则通过其运行过程中的疲劳强度来决定。
（二）变速器轴的可靠性设计
轴颈、轴肩以及齿轮段和退刀槽过渡段是汽车的机械室内变速器的主要部件。变速器内里的轴结构是很繁琐的，所以要先保证轴强度的可靠性，才能保证变速器的可靠性，进而对其优化设计。可以通过减少轴直径的方式，进一步的提高提高轴承和花键的实用性。
1、动力输出轴静强度可靠性设计
因为汽车变速器复杂的轴结构，所以可以采取截面轴慢慢的代替简化阶梯轴。由于轴在应力方面属正态分布并且在危险截面也属正态分布，因此，针对动力输出轴静强度可靠性的设计，第一步骤应是画出轴的结构示意图，第二步骤是对轴的各个部位的受力情况分析，得出所需的受力以及力距，然后再画出转矩图和弯距图，分析出轴在危险截面的强度分布情况，依据拟定好的可靠度计算出所需的轴径。
2、动力输出轴刚度的可靠性设计
汽车变速器的动力输出轴刚度的可靠性设计由挠角、轴扭转角以及轴截面偏转角这三部分组成。因此得出的结论是，轴刚度的可靠度分配是挠角、轴扭转角以及轴截面偏转角这三个值的乘积。而且也可以拟定，这三个变量值都是属于正态分布的。实际计算时，需要根据变速器的不同档位的受力以及位置分别进行计算，方法相同。
三、结语
汽车的机械变速传动机构可靠性的优化设计是需要汽车的使用这个前提的，有了这个前提，才能在可靠性指标上建立设计和优化的措施，在实际的操作当中，需要变速器优化设计人员能够及时发现问题找到问题，然后采用合理有效的方法来进行优化和设计工作，在保证产品质量的同时，增加客户的信任程度。
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作者:周利鹏 单位:长城汽车股份有限公司技术中心 河北省汽车工程技术研究中心
