摘要：汽车是人们主要代步工具，其动力装置为内燃机，在汽车传动机构中，变速器属于尤为重要的内容。机械式变速器的使用年限长，成本较低，具有较高稳定性，以此被广泛使用，但是还存在换挡冲击较大、体积较大的问题。那么，如何使机械式变速器结构及使用的性能进行改善，从而使传动可靠性得到提高，为现代汽车设计人员需要考虑的问题。
关键词：汽车机械式；变速器可靠性；优化设计探究
引言
随着中国汽车工业的发展，汽车工业在国民经济的工业中占据的比例越来越大，成为了中国工业门类中重要的组成部分。而随着中国居民收入的提高，汽车已经成为了一项生活必需品走进了千家万户。汽车在设计和生产的过程中，必须要达到一定的舒适性标准，一方面是达到国标要求，另一方面是提升产品的竞争力。舒适性主要涵盖两个方面的内容，一是汽车的振动情况，二是汽车的噪声情况。变速箱作为重要的传动系统组成部分，它是除发动机之外最为重要的噪声来源部分。因此，在汽车的设计和生产过程中，研究变速器主要噪声源识别及降噪途径就显得具有重要意义。
1汽车机械式变速器变速传动机构的可靠设计方法
变速器属于汽车机械式变速器变速传动系统中尤为重要的内容，其能够固定或者分档实现输入、输出轴传动比的齿轮传动装置进行改变。变速器主要包括变速机构及传动机构，传动机构的传动大部分都是通过普通齿轮实现的，特殊时候利用行星齿轮传动。汽车机械式变速器变速传动主要是离用传动比和发动机曲轴转矩进行改变，从而使不同行驶状态中的汽车对于驱动车轮牵引力及运行速度需求得到满足。汽车机械式变速器变速传动主要是使用齿轮传动降速原理，主要内容就是在汽车低速运行的过程中，使具有较大传动比的齿轮副进行工作。在汽车高速运行的过程中，使具有较小的传动比齿轮副工作。实现机械系统可靠性设计主要是将系统可靠性指标作为基础，使预设功能目标需求得到满足。目标实现能够使系统技术性能、成本及时间等各因素之间相互协调。要想能够有效实现机械可靠性设计，就要整合对于功能目标影响的因素。机械可靠性设计的主要方法包括两种，第一种为以系统内零部件可靠性数据及计算系统可靠性指标的对比，使用最佳设计方案；第二种为根据系统可靠性指标，实现零部件任务可靠性再分配，逐一的选择最佳的设计方案。
2?变速器总成噪声源的识别分析
汽车变速器一般由多组变速齿轮机构、传动轴、轴承和销类零件等构成，齿轮的组成较为复杂。正是由于齿轮系统的振动、摩擦以及撞击等，从而产生了变速器的噪声。据文献统计，变速器九成以上的噪声是由齿轮、传动轴或滚动轴承引起的。
2.1?变速箱噪声产生原因
变速箱噪声产生的主要原因有以下几个方面：第一，齿轮及齿轮动力传递产生的噪声。齿轮的变形或者齿轮设计的误差，导致了齿轮之间存在传递误差，进而形成了齿轮系统的耦合振动。齿轮及齿轮动力传递之间所产生的噪声是变速箱噪声的主要来源。第二，动态啮合力产生的噪声。在由轴、轴承至箱体的传递动态啮合力以及这些零部件的动态特性，导致轴和轴承运转过程中以及摩擦升温也会产生一定的噪声。第三，箱体的振动。箱体振动产生箱体的辐射效率，从而形成箱体的自鸣噪音。第四，变速箱内部空气发出的爆破噪声等。
2.2?变速器总成噪声影响因素
在分析了变速箱的噪声产生原因后，我们有必要对变速箱噪声的影响因素进行分析。一般来说，主要有这几个主要的影响因素。一是荷载与转速。一般情况下，变速箱齿轮的荷载越大、转速越高，那么在其他条件不变的情况下，变速箱的总成噪声会明显随之增大。因此，在设计变速箱齿轮的时候，我们就面临着取舍。二是齿轮间的重合度。重合度与变速箱齿轮啮合时齿轮齿数密切相关，变速箱齿轮在运转的过程中，齿数越大，重合度变化就越大。
在变速箱设计荷载不断增大的情况下，齿轮间的重合度也变大，从而会生产较大噪声。三是齿轮模数。齿轮模数同齿轮的结构、尺寸等都有关联，一般齿轮模数越大，证明齿轮弯曲强度越强。但是，由于在齿轮实际制作过程中存在一定误差，在齿轮实际工作时会形成间隙，从而在齿轮实际工作中产生噪声。四是润滑油。润滑油能够减少齿轮啮合所产生的噪声，但是润滑油本身又有可能产生噪声。例如，润滑油注入过多，容易造成困油，而且也会飞溅到变速箱箱体上形成撞击噪声。
3汽车机械式变速器变速传动机构设计的数学模型
可靠性是将概率统计作为数学基础，对零部件的材料、载荷、尺寸等数据分散性进行全面考虑，通过多次试验得出各种数据，最后利用概率统计实现推导得出设计结果。
3．１可靠度分配为了满足系统
可靠性目标，要实现可靠度的分配，全面考虑费用、重要程度、复杂程度等。在实现汽车变速器可靠度分配过程中，假设独立所有零部件故障，并且零部件寿命能够满足指数分布需求，根据传动装置可靠性分配变速器轴、花键、变速齿轮、轴承进行分配。其中的轴承指的是易损原件，在进行日常维修过程中能够定期的更换，所以在可靠性分配过程中不进行考虑。变速齿轮可靠度包括以下内容：齿轮接触强度，表示为ＲＣ接及齿轮弯曲疲劳强度，表示为ＲＣ弯，花键可靠度包括疲劳强度，表示为ＲＪ强，变速器轴可靠度包括轴疲劳刚度，表示为ＲＳ刚、强度表示为ＲＳ强。
3.2变速齿轮的可靠性
变速器体积控制在设计过程中尤为重要，对行车稳定及动力进行全面考虑，降低变速器体积及制造成本。齿轮系影响着变速器的体积，此方面也是变速器设计的重点。在实现齿轮系可靠性设计过程中，使空心结构作为实心结构，降低分析过程中的复杂度。高重合度水平能够提高变速器齿轮系统传动平温度属于齿轮重合度可靠性影响特点，降低工作噪声，提高动载荷控制水平。
3.3可靠性优化设计模型
其一，实现目标函数有效创建。变速器齿轮系多目标的可靠性优化和数学模型重点为最大变速器体积及齿轮传动负荷度方面具有密切的关系，使变速器将目标函数作为基础，基于汽车动力安全性及稳定性开展，从而使变速器的体积得到缩小，以此实现材料及成本的节约。齿轮传动的重合度比较大，能够使传动平稳度得到进一步的提高，使噪音得到有效降低，从而进一步的降低传动动载荷量。其二，选择设计变量。在设计汽车机械器变速器的齿轮系统过程中包括多参数，本文使用螺旋角、档变速比、啮合齿轮模数、常啮合齿轮齿数及齿宽作为优化设计的变量。其三，对约束条件进行确定。在优化设计过程中，对约束条件进行确定更主要包括变速器各档的传动比比值约束、变速齿轮可靠性约束、边界约束、变速器最大传动比约束、中间轴轴向力平衡约束、变速器中心距约束。
结束语
在汽车中，变速器属于较为重要的零件，其对于汽车整体结构使用安全性及稳定性具有一定的作用，那么就要对机械式变速器变速传动机构可靠性进行全面的研究，实现数学模型的创建，利用ＭＡＴＬＡＢ技术实现结果的针对性优化，从而针对性提高机械式变速器可靠性设计的水平，促进我国汽车行业的发展
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