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[摘 要]在改革开放以来，我国的国民经济在快速的发展，汽车行业的发展也尤其迅速，越来越在人们的日常生活中发挥着不可替代的作用。汽车器械变速器也开始使用现代化的研究技术和研究方法。在汽车的构件当中，变速器的作用是非常重要的，汽车的性能、行驶速度等都与变速器有着直接的联系。当代社会科学技术水平不断提高，人们的生活水平也得到了极大的改善，汽车也成为了人们最为普遍的交通工具，同时，人们对于汽车的各方面要求和期望值也普遍提高。因此，为了满足人们的需求，提高汽车的性能，保证汽车的安全，就必须要保证汽车的质量，配备高质量、高性能的变速器。对于变速器的设计和应用应当采用最新的研究成果，应用现代化的科学理念。本文就针对汽车机械变速器现代化设计方法应用展开了进一步的探讨和研究，希望通过本文的研究能够有效改善变速器的性质，提高其质量，从而有效促进汽车整体性能的提高与发展。
[关键词]汽车；机械式变速器；现代；设计方法；应用研究；设计理念
中图分类号：TP353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0088-01
引言
近年來，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汽车机械式变速齿轮设计
齿轮是机械式变速器最基本最重要的组成部分，齿轮的表面强度、硬度、耐磨损和耐疲劳能力关系着整个汽车变速系统的性能表现。所以需要对机械式变速器齿轮进行优化研究与设计，对齿轮压力角、齿轮螺旋较和齿轮的齿数等参数进行优化设计，提高单片齿轮的承压能力，同时也有必要针对齿轮曲线进行形状优化来提高其承压能力，其中涉及到的参数有齿轮宽度、齿轮齿数和齿轮间距等。合理的齿轮设计能够保证变速器的高性能，同时也能大大降低变速器工作过程中的噪音。变速齿轮的设计中的重要参数是齿轮模数，一般而言，齿轮模数越小对应的轮齿就越薄，齿轮模数越大对应的轮齿就越粗大，因此在齿轮设计过程中我们要保证配套对应的齿轮具有相同的模数，以确保齿轮处于平和稳定的状态中。在齿轮模数的设计过程中要尽量考虑齿轮加工的可行性和费用成本，设计的齿轮要保持模数相同，不同的齿轮需要传递的扭矩不同，因此齿轮模数的选择要考虑转动轴扭矩的大小和制造齿轮的材料强度。根据相关标准要求，变速器如果档位小则设计较大模数的齿轮，如果档位较高则设计较小模数的齿轮。齿轮设计中的另一个重要参数是压力角，定义是轮齿受力的方向和齿轮渐开线的运动方向之间的夹角。一般情况下，渐开线上不同位置对应的压力角都各有差别，在距离基圆较近的地方对应的压力角较小。压力角的大小设计一般从以下两个方面考虑，分别是齿轮的承压能力和齿轮产生的噪音大小，如果设计的压力角较大，不同齿轮在咬合过程中产生的冲击力也比较大，进而造成齿轮噪音较大。当前常用的机械式变速器齿轮压力角一般设计为十六度、十八度或者二十度，载重汽车为提高其牵引能力，齿轮压力角采用二十六度。齿轮的齿宽和螺旋角的合理设计也只不可忽视，齿轮的宽度一般是经过设计得到的，对应的计算公式是分度圆直径与齿轮宽度系数相乘得到。齿轮宽度的设计原则是既要保持变速器的较轻重量，又要确保齿轮在转动过程中保持稳定。齿轮设计的参数如果较宽，其对应的承压能力大大提高，缺点是设计的中心轴尺寸增加，增加成本的同时也增加了设计难度。齿轮设计的参数如果较窄，则承压能力有限，齿轮在运转过程中的稳定性能下降，齿轮变速器无法实现平稳工作。齿轮的螺旋角是反应轮齿倾斜大小的参数，这样的齿轮也叫斜齿轮，斜齿轮的优点是承压能力更大，且在不同齿轮的咬合过程中更加流畅，能够大大降低噪音的产生。
3现代机械式变速器档位的优化设计方法
1）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）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。
结语
在科学技术不断发展的今天，在汽车机械变速器的设计过程中需要充分树立创新观念，运用现代化的理论基础和技术模式来展开一系列的设计工作，只有这样才能更好地适应现代化的发展，使变速器的性能能够得到良好的保证。变速器的设计是一个复杂的过程，要经过详细的计算、推算、测量等过程，同时还需要在保证变速器优势的同时保证其性能以及成本。所以在汽车行业迅速的发展的时代下，要合理设计机械变速器，从而促进汽车行业健康发展，推进技术进步。
参考文献
[1]吴光强，吴虎威，李迪.汽车变速器齿轮敲击动力学问题研究综述[J].同济大学学报（自然科学版），2016，44（02）：276-285.
[2]张海军，刘峰，朱思洪，肖茂华，王光明，王成飞，张伟伟.大马力拖拉机新型液压功率分流无级变速器优化设计[J].南京农业大学学报，2016，39（01）：156-165.
[3]赵德祥，秦睿.中国汽车变速器的使用现状与发展趋势[J].公路与汽运，2015（01）：26-29.
[4]沈文臣，胡宇辉，于会龙，席军强，陈慧岩.基于“虚拟离合器”的混合动力车辆AMT换挡过程控制[J].机械工程学报，2014，50（18）：108-117.
[5]倪向东，朱思洪，欧阳大业，常亚磊，王光明，阮文盛.拖拉机液压机械无级变速器速比匹配设计与实验[J].农业机械学报，2013，44（04）：15-20.
[关键词]汽车；机械式变速器；现代；设计方法；应用研究；设计理念
中图分类号：TP353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0088-01
引言
近年來，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汽车机械式变速齿轮设计
齿轮是机械式变速器最基本最重要的组成部分，齿轮的表面强度、硬度、耐磨损和耐疲劳能力关系着整个汽车变速系统的性能表现。所以需要对机械式变速器齿轮进行优化研究与设计，对齿轮压力角、齿轮螺旋较和齿轮的齿数等参数进行优化设计，提高单片齿轮的承压能力，同时也有必要针对齿轮曲线进行形状优化来提高其承压能力，其中涉及到的参数有齿轮宽度、齿轮齿数和齿轮间距等。合理的齿轮设计能够保证变速器的高性能，同时也能大大降低变速器工作过程中的噪音。变速齿轮的设计中的重要参数是齿轮模数，一般而言，齿轮模数越小对应的轮齿就越薄，齿轮模数越大对应的轮齿就越粗大，因此在齿轮设计过程中我们要保证配套对应的齿轮具有相同的模数，以确保齿轮处于平和稳定的状态中。在齿轮模数的设计过程中要尽量考虑齿轮加工的可行性和费用成本，设计的齿轮要保持模数相同，不同的齿轮需要传递的扭矩不同，因此齿轮模数的选择要考虑转动轴扭矩的大小和制造齿轮的材料强度。根据相关标准要求，变速器如果档位小则设计较大模数的齿轮，如果档位较高则设计较小模数的齿轮。齿轮设计中的另一个重要参数是压力角，定义是轮齿受力的方向和齿轮渐开线的运动方向之间的夹角。一般情况下，渐开线上不同位置对应的压力角都各有差别，在距离基圆较近的地方对应的压力角较小。压力角的大小设计一般从以下两个方面考虑，分别是齿轮的承压能力和齿轮产生的噪音大小，如果设计的压力角较大，不同齿轮在咬合过程中产生的冲击力也比较大，进而造成齿轮噪音较大。当前常用的机械式变速器齿轮压力角一般设计为十六度、十八度或者二十度，载重汽车为提高其牵引能力，齿轮压力角采用二十六度。齿轮的齿宽和螺旋角的合理设计也只不可忽视，齿轮的宽度一般是经过设计得到的，对应的计算公式是分度圆直径与齿轮宽度系数相乘得到。齿轮宽度的设计原则是既要保持变速器的较轻重量，又要确保齿轮在转动过程中保持稳定。齿轮设计的参数如果较宽，其对应的承压能力大大提高，缺点是设计的中心轴尺寸增加，增加成本的同时也增加了设计难度。齿轮设计的参数如果较窄，则承压能力有限，齿轮在运转过程中的稳定性能下降，齿轮变速器无法实现平稳工作。齿轮的螺旋角是反应轮齿倾斜大小的参数，这样的齿轮也叫斜齿轮，斜齿轮的优点是承压能力更大，且在不同齿轮的咬合过程中更加流畅，能够大大降低噪音的产生。
3现代机械式变速器档位的优化设计方法
1）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）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。
结语
在科学技术不断发展的今天，在汽车机械变速器的设计过程中需要充分树立创新观念，运用现代化的理论基础和技术模式来展开一系列的设计工作，只有这样才能更好地适应现代化的发展，使变速器的性能能够得到良好的保证。变速器的设计是一个复杂的过程，要经过详细的计算、推算、测量等过程，同时还需要在保证变速器优势的同时保证其性能以及成本。所以在汽车行业迅速的发展的时代下，要合理设计机械变速器，从而促进汽车行业健康发展，推进技术进步。
参考文献
[1]吴光强，吴虎威，李迪.汽车变速器齿轮敲击动力学问题研究综述[J].同济大学学报（自然科学版），2016，44（02）：276-285.
[2]张海军，刘峰，朱思洪，肖茂华，王光明，王成飞，张伟伟.大马力拖拉机新型液压功率分流无级变速器优化设计[J].南京农业大学学报，2016，39（01）：156-165.
[3]赵德祥，秦睿.中国汽车变速器的使用现状与发展趋势[J].公路与汽运，2015（01）：26-29.
[4]沈文臣，胡宇辉，于会龙，席军强，陈慧岩.基于“虚拟离合器”的混合动力车辆AMT换挡过程控制[J].机械工程学报，2014，50（18）：108-117.
[5]倪向东，朱思洪，欧阳大业，常亚磊，王光明，阮文盛.拖拉机液压机械无级变速器速比匹配设计与实验[J].农业机械学报，2013，44（04）：15-20.