汽車變速器的可靠性分析

1、汽車變速器的可靠性分析摘要：隨著汽車工業(yè)革命改革的深入，汽車發(fā)展經(jīng)歷了大致三個(gè)階段，包括動(dòng) 力革命階段和傳統(tǒng)革命階段以及控制革命階段，在各個(gè)階段中汽車變速器的可靠 性都是我們必須要考慮的問(wèn)題。本文對(duì)于汽車速器變速器可靠性進(jìn)行分析，旨在 為推動(dòng)汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，提供一定的理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：變速器；維修；探討；決策設(shè)計(jì)引言變速器作為汽車的一個(gè)重要的機(jī)械部件，其使用功能非常高，在使用過(guò)程中， 出現(xiàn)的問(wèn)題也較多并且常見。而故障經(jīng)常出現(xiàn)就會(huì)影響汽車的使用，引發(fā)事故， 所以好的變速器可以避免很多的故障和事故，提高汽車的使用年限；而變速器的 保養(yǎng)和維修同樣可以有效的提高汽車的使用效果。因此怎樣才能有效解

2、決汽車變 速器的故障問(wèn)題和維修問(wèn)題就顯得非常重要。而針對(duì)汽車變速器故障等問(wèn)題，則 需要一套完善的維修方法，并且要不斷提高維修水平，如此可以看出，要推動(dòng)汽 車行業(yè)的整體發(fā)展，就必須著重注意汽車變速器維修決策，設(shè)計(jì)以及相關(guān)的實(shí)踐 問(wèn)題。本文結(jié)合實(shí)際出發(fā)，通過(guò)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析，對(duì)汽車變速器維修決策進(jìn)行 設(shè)計(jì)，并對(duì)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)性進(jìn)行探討。1汽車變速器的組成市面上的汽車自動(dòng)變速器的形狀以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括廠牌型號(hào)并不是完全相同 的，有些甚至存在著較大的差距，但值得注意的是這些不同品牌、不同形狀的變 速器在組成上是基本相同的，都是通過(guò)兩部分即由液力變矩器和齒輪式自動(dòng)變速 器組合起來(lái)的，加之我們常見的組成部分，包

3、括液力變矩器、行星齒輪機(jī)構(gòu)等。 依據(jù)汽車自動(dòng)變速器組成部分的功能，我們也可以將變速器分成液力變矩器、變 速齒輪機(jī)構(gòu)、供油系統(tǒng)、自動(dòng)換擋控制系統(tǒng)和換擋操縱機(jī)構(gòu)等五大部分，這五個(gè) 部分并不是孤立存在的，他們是有機(jī)地聯(lián)系在一起的，在汽車變速器中發(fā)揮著各 自的作用。2變速器的概念和工作特點(diǎn)汽車變速器是一套用于調(diào)整汽車駕駛速度的常見變速裝置。汽車變速器可以 使汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)等設(shè)施發(fā)揮出最佳的性能，當(dāng)汽車在行駛時(shí)，變速器可以調(diào)整發(fā) 動(dòng)機(jī)和車輪的速度，從而產(chǎn)生不同的變速比。汽車變速器的工作方法是通過(guò)換擋 使汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車發(fā)揮最佳的動(dòng)力性能狀態(tài)。但是就目前發(fā)展趨勢(shì)而言，越 來(lái)越多的汽車采用自動(dòng)化方式，所以變

4、速器的未來(lái)發(fā)展方向是多樣化的，主要潮 流是自動(dòng)變速器，但發(fā)展形式還比較復(fù)雜。在汽車中安裝變速器的優(yōu)點(diǎn)是可以減 少汽車的耗油程度，并且將發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用到最大化，當(dāng)汽車換擋時(shí)，不用按 到固定的點(diǎn)，換擋點(diǎn)可以任意變化。所以在汽車傳動(dòng)系中變速器是及其重要的一 個(gè)部件。汽車變速器主要的功能是可以使汽車更加靈敏的變速和變矩，從而擴(kuò)大汽車 的轉(zhuǎn)速范圍和驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩范圍，但要同時(shí)滿足汽車在行駛過(guò)程中的倒行和必要的 動(dòng)力傳輸中斷和實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出。為了方便探討，本文主要以CAS5-20A變速器為 例子，CAS5-20A系列應(yīng)用于輕型載貨汽車的機(jī)械式變速器。有五個(gè)前進(jìn)擋和一個(gè) 倒擋。機(jī)體的外殼是采用上下對(duì)開的結(jié)構(gòu)。3

5、汽車變速器的工作原理汽車自動(dòng)變速器的工作原理在于駕駛員在駕駛車輛時(shí)往往能夠通過(guò)油門來(lái)控 制汽車的速度，也間接地指揮自動(dòng)換擋系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)離合器的分離 與結(jié)合，這種做法是傳統(tǒng)變速器難以達(dá)到的。而自動(dòng)換擋系統(tǒng)的控制方式在于它 可以幫助駕駛員通過(guò)機(jī)械的方式完成相關(guān)流程的自由轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)油壓的控制， 并快速地將油壓加到換擋閥的兩端，進(jìn)而有效地控制換擋閥，完成自動(dòng)變速。4汽車變速器的可靠性4.1手動(dòng)變速器在我們?nèi)粘５墓ぷ骱蜕钪凶顬槌Ｒ姷淖兯倨骶褪鞘謩?dòng)變速器，這種手動(dòng)變 速器的換檔操作完全根據(jù)駕駛者的意志來(lái)實(shí)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單故障率相對(duì)較低。與 其他變速器相比，手動(dòng)變速器齒輪箱體積更小。現(xiàn)如今廣大

6、汽車使用者對(duì)燃油的 經(jīng)濟(jì)性要求較高，希望能夠在較小的油耗下完成汽車的驅(qū)動(dòng)和使用，因此汽車制 造商采取了一系列措施，提高了汽車后橋及變速器與傳動(dòng)功率的密度，減小了齒 輪箱內(nèi)的潤(rùn)滑油容量，提高了齒輪的溫度和負(fù)荷，有效降低了油耗。手動(dòng)變速器靈活地應(yīng)用了空氣動(dòng)力學(xué)，進(jìn)一步提高了燃油的經(jīng)濟(jì)性。手動(dòng)變 速器中應(yīng)用了緩沖器，可以輕易地在齒輪齒尖產(chǎn)生剝坑的效果。4.2自動(dòng)變速器與手動(dòng)變速器相對(duì)應(yīng)而存在的就是自動(dòng)變速器，能夠在加速和減速以及換擋 等功能中自動(dòng)進(jìn)行切換。自動(dòng)變速器具有變速、平滑駕駛、輕便等諸多優(yōu)點(diǎn)，但 值得注意的是與手動(dòng)變速器相比自動(dòng)變速器在油耗方面相對(duì)較高。4.3無(wú)級(jí)變速器與自動(dòng)變速器和手動(dòng)變速

7、器相比，無(wú)級(jí)變速器有其自身獨(dú)有的特點(diǎn)，包括變 速柔和舒適等等，但該變速器也存在一定的局限性，例如耗油量大、變速器內(nèi)能 量損失嚴(yán)重等等。4.4自動(dòng)變速的手動(dòng)變速器自動(dòng)變速的手動(dòng)變速器很受廣大受眾的青睞，主要原因在于它比手動(dòng)變速器 方便，比自動(dòng)變速器節(jié)能，但也有一定的弊端在于它是在手動(dòng)變速器基礎(chǔ)上發(fā)展 起來(lái)的，因此容易出現(xiàn)中斷現(xiàn)象，一般應(yīng)用在緊湊型車和商用車上。4.5雙離合變速器雙離臺(tái)器變速器，顧名思義是指該種變速器的離臺(tái)器輸出軸兜是雙數(shù)，都有 兩個(gè)。在汽車工作的過(guò)程中，兩個(gè)離臺(tái)器同時(shí)工作，一臺(tái)用于對(duì)單數(shù)檔位齒輪進(jìn) 行控制，另一臺(tái)則用于對(duì)雙數(shù)檔位齒輪進(jìn)行控制；雙離合變速囂的優(yōu)勢(shì)在于在換 檔過(guò)程中，

8、它能夠保持動(dòng)力不切斷。4.6變速齒輪可靠性分析變速器在滿足可靠性和汽車動(dòng)力性要求的情況下，應(yīng)該盡量減小體積、節(jié)省材 料以降低成本。所以，選取變速器體積最小化作為第一設(shè)計(jì)目標(biāo)。由于汽車機(jī)械式 變速器的整體尺寸主要取決于其齒輪系,故本文以變速齒輪體積之和最小化作為第 一目標(biāo)函數(shù)。變速齒輪是空心的，其孔徑大小由變速器軸徑?jīng)Q定。本文在對(duì)齒輪系 進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)暫將變速齒輪考慮為實(shí)心的，因?yàn)閮?yōu)化結(jié)果和原始值之間的 比較是相對(duì)的，所以把他當(dāng)作實(shí)心齒輪進(jìn)行優(yōu)化對(duì)優(yōu)化效果影響不大。齒輪的各種 設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)變速器傳動(dòng)平穩(wěn)性都有一定的影響,其中齒輪傳動(dòng)重合度的影響最為顯 著?？梢院?jiǎn)單地表述為:重合度越大，傳動(dòng)就

9、越平穩(wěn)，噪聲就越小，對(duì)降低傳動(dòng)過(guò)程中 的動(dòng)載荷就越有利。故選取四對(duì)齒輪傳動(dòng)重合度之和最大化為第二優(yōu)化目標(biāo)，也即 是它的相反數(shù)最小為目標(biāo)函數(shù)。這里，一般只取變速器各檔的變速比，常嚙合齒輪 齒數(shù)，各對(duì)嚙合齒輪模數(shù)、螺旋角和齒寬作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)變量。結(jié)語(yǔ)總而言之，我們只有在全面了解汽車變速器的組成，以及工作原理和它的可 靠性的基礎(chǔ)上，才能夠更好地發(fā)揮汽車的作用，定期對(duì)變速器的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢 查、更換，進(jìn)而延長(zhǎng)變速器的使用壽命。參考文獻(xiàn)：李燕燕.汽車變速器可靠性分析及維修決策系統(tǒng)軟件開發(fā)D.東北大學(xué),2014.譚秀峰.某型汽車變速器傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性及可靠性分析D.東北大 學(xué),2014.高維山主編,汽車設(shè)計(jì)叢書一變速器M,北京，人民交通出版社,1990,8:1-48.(英)J?莫布雷.以可靠性為中心的維修M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2015:65-69.王軍.發(fā)動(dòng)機(jī)缸體生產(chǎn)線模糊動(dòng)態(tài)維修優(yōu)化決策方法研究D.吉林大 學(xué),2015,6.潘濤.汽車變速器可靠性分析D .東北大學(xué),2013.黃偉