【3.2.17】汽车机械式变速器多目标可靠性优化设计
汽车机械式变速器多目标可靠性设计分析
产能经济363汽车机械式变速器多目标可靠性设计分析李淑廷 李 英 许春平 郑希江 莱芜职业技术学院摘要：本文将某款商用轿车作为分析实例，结合该汽车在制造过程中的动力要求，在确保汽车内部结构各个零部件强度不变的基础上，保证其刚度可靠性，需要将汽车中的机械式变速器进行多目标可靠性设计。
为此，将机械式变速器传动齿轮的最大重合度以及齿轮系的最小体积作为多优化目标，利用数学方法来构建相应的数学模型，并通过MATLAB 软件的应用来实现多目标可靠性优化设计。
通过该方法的合理运用，不仅能够减小汽车机械式变速器的体积，还能使汽车机械式变速器的传动平稳性得到进一步改善。
关键词：机械式变速器；多目标；可靠性中图分类号：U463.212 文献识别码：A 文章编号：1001-828X(2019)027-0363-01引言自21世纪以来，我国汽车产业的蓬勃发展，使汽车已经成为人们日常出行的重要交通工具。
在汽车制造产业中，机械式变速器作为其重要的组成部分，直接影响着汽车的整体性能，设计人员在对机械式变速器时，不仅需要确保机械式变速器能够占用尽量少的空间，还要保证机械式变速器具有良好的传动平稳性，只有这样才能使机械式变速器在汽车结构中得以正常工作，从而使汽车具有良好的整体性能。
但是，如何对机械式变速器进行可靠的设计，使其能够满足汽车的使用要求，也已成为设计人员在汽车制造过程中面临的重要问题。
为此，本文提出一种多目标可靠性设计方法，将汽车机械式变速器的传动齿轮最大重合度、齿轮系最小体系作为两个主要的优化目标，然后利用数学建模方法及MATLAB 工具来进行多目标可靠性优化，以期为设计人员提供一种可行、高效的设计方法。
一、汽车机械式变速器可靠性设计的数学模型构建为了分析汽车机械式变速器的具体设计工作，本文将某款商用轿车作为实例，该轿车属于一种轻型汽车，其采用的机械式变速器为4档，即i 4=1, 0。
以该商务轿车作为研究对象，以此实现对机械式变速器的多目标优化设计。
汽车机械式变速器的可靠性优化设计研究
98AUTO TIMEAUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计汽车机械式变速器的可靠性优化设计研究1 引言汽车变速器能够针对汽车前进中的运行速度进行灵活控制调节，从而使整个车辆能够维持一种正常运行状态。
汽车机械式变速器属于相对传统的调速方法，沿用至今。
随着科技发展，自动变速器以及无级变速器的诞生对汽车机械式变速器产生直接影响，为促进汽车机械式变速器持续发展下去，需要不断进行优化创新，提升汽车机械式变速器综合性能。
2 汽车机械式变速器分析2.1 汽车机械式变速器发展现状通过调查分析发现机械式变速器依然是当前汽车生产领域中广泛应用的变速器之一。
尽管其存在各种缺陷，比如操控复杂、体积规模大以及换挡冲击大等问题。
但机械式变速器在实际应用中依然存在各种优势，比如使用寿命长、具有较高的操作可靠性、传动效率高等，同时机械式变速器的生产成本较低，制造工艺成熟。
在当下设计工作中，高输出代表转速范围所形成最高动力和转矩。
基于该种情况下，相关设计者应该合理应用换挡装置，促进引擎转速和转轮保持相同速度。
因为技术限制，传统模式下的传动设计已经无法满足新时期汽车设计要求。
尤其是汽车零件设计者将关注重点转移到平顺性以及降低质量当中，设计者对于汽车燃料利用率和汽车重量更为关注。
在机械式变速器相关设计中引入可靠性优化设计方法，创建多目标可靠性优化设计模型，能够支持机械式变速器的优化设计。
2.2 汽车机械式变速器设计特征机械式变速器相关变速传动结构具体如下图所示。
传动模块作为整个汽车系统重要部件，机械式变速器是汽车领域中诞生最早的传统方法。
因为汽车传动系统主要是齿轮传统模式，因此相关传动比以及传动齿数都是一种固定数值。
设计者需要联系具体特征设计合理的机械传动优化方案。
设计者应该使机械传动系统维持较高运行功率，例如商业汽车以及货车对应机械传动系统，可靠性设计中，需要保证充足承压能力和荷载承受能力，可以和引擎系统互相匹配，实现牵引目标。
汽车机械式变速器变速传动机构可靠性优化设计
汽车机械式变速器变速传动机构可靠性优化设计摘要：目前，随着我国社会不断进步与发展，我国的汽车拥有量呈现出明显的上升趋势。
目前，很多汽车生产厂商，在一定程度上都在为满足人们的日常生活需求与带来更好的驾驶体验而努力。
因此，在随着人们对汽车设计要求不断提高的同时，企业的变速器质量与性能的可靠性备受瞩目，成为诸多汽车设计与制造厂商需要重点关注的内容之一。
汽车的机械式变速器是目前得到诸多好评的变速器，其有着寿命长、稳定性高等优点，是诸多汽车上配备的标准变速器。
但是，为了促进汽车行业更好的进步与发展，在机械式变速器变速传动机构的可靠性方面进行优化设计，更能够提高汽车的变速器使用性能，进而提高汽车的使用性能。
所以，本次主要针对其可靠性进行分析与探究。
关键词：机械式变速器；变速传动机构；可靠性优化汽车的性能优化，在一定程度上离不开汽车的变速器优化，汽车在发展的历史进程中，特别是汽车的主要动力以内燃机为主之后，变速器对于汽车的重要性越发明显，其是确保汽车能够正常使用的关键组成部分，不可缺少。
在实际应用的过程中，变速器能够改变汽车的传动比，能够确保发动机在最有利的范围内为汽车的行驶提供动力，是优化汽车行驶的关键元器件。
本文研究的变速器，之所以能够沿用至今，这与其高效率、高性能、长使用寿命和更强的稳定性有着直接的关系，得到诸多汽车制造厂商与驾驶人员的认可。
但是，在汽车行业的发展中，如何提高机械式变速器在传动性能与减小变速器的体积成为主要的研究内容，是未来汽车主要研究领域之一。
1汽车机械式变速器传动结构的可靠性分析针对汽车机械式变速器传动结构的可靠性分析，在一定程度上需要结合数学建模的方式进行综合研究与探究，其中主要包括了对各个零部件的尺寸、荷载以及制造材料等数据的研究，通过数学建模的方式能够极大程度地提高变速器的设计精准度，是确保变速器设计合理的关键。
因此，下文主要结合数学建模方式对其传动结构的可靠性展开研究。
1.1机械式变速器传动机构可靠度分配首先需要做的就是对其可靠度进行分配，并通过结合约束条件分析的方式对其可靠度进行建模分析。
汽车机械式变速器的可靠性优化设计
汽车机械式变速器的可靠性优化设计摘要：随着我国经济的快速发展，汽车在人们的日常生活中已经被普遍使用，同时对于汽车各个部件的性能要求越来越高。
现在汽车变速器除了有良好的动力性能外，在一定的工作状况下质量要轻、材料要省、体积要小和成本要低，所以轻量化成为评价变速器设计水平的重要指标之一。
对于变速器设计的优化，是在保证部件的刚度和强度合适的条件下，来追求变速器齿轮和轴系质量的最小。
基于此，本文首先对汽车机械变速传动机构可靠性的优化设计的原因进行了概述，详细探讨了机械式变速器可靠性优化设计，旨在进一步提高汽车的使用性能。
关键词：汽车；机械式变速器；可靠性优化设计汽车作为目前我国最重要的交通工具之一，对人们的生活、工作带来了较大的便利。
从汽车采用内燃机作为动力装置以来，变速器成为了汽车传动机构最重要的组成部分。
变速器不仅能改变汽车的传动比，扩大车轮距和转速的范围，还可以使发动机工作在最有利的工况范围内，对汽车整体的结构稳定以及实用性能有着不可或缺的作用。
机械式变速器具有寿命长、稳定性高、成本低等优势，且得到了广泛的应用，但是其也具有体积大、换挡冲击大等劣势，如何改善机械式变速器的结构与使用性能，提高其传动的可靠性，成为了汽车设计人员和技术人员共同关注的热点。
1 进行汽车机械变速传动机构可靠性的优化设计的原因近年来，随着科学技术的发展，汽车工业也得到了空前的发展，私家汽车逐渐走进了中国的千家万户。
正是由于汽车的普遍使用，人们对汽车性能的要求越来越高。
众所周知，汽车的动力装置是以内燃机为主，而变速器是汽车传动系统不可或缺的一部分，对汽车性能有着至关重要的影响。
汽车变速器主要有以下作用：经过科学地计算与理论分析，来适当地改变汽车的传动比，使发动机处于最好的工作范围内；实现减速，让动力系统停止工作；在发动机旋转方向不变的基础上，实现汽车的倒退行驶功能。
合理地优化设计变速器可以降低汽车耗油量，同时增加汽车驾驶平稳性和可操控性，显著提高汽车性能。
探析汽车机械式变速器的可靠性优化设计
探析汽车机械式变速器的可靠性优化设计作者：文 / 杨铸来源：《时代汽车》 2020年第12期杨铸重庆交通大学重庆市 400074摘要：在对科学技术不断创新的背景下，有关变速器的技术取得较快发展，并得到了全面的优化，在设计变速器的过程中，有效融合先进设计方式，由此提高变速器的性能，同时有效落实相关的计算工作，在这样的情况下，能充分展现变速器具备的优势，确保设计更加科学、更加合理。
本文对机械变速器总体研究进行了阐述，对齿轮的设计方式进行了分析，对如何优化变速器档位进行了探讨，并提出了几点建议，希望能帮助到相关人士。
关键词：变速器；齿轮模数；变位系数；变速器档数；档位转动比1 引言最近几年以来，国内汽车行业取得飞速发展，与汽车有关的变速器种类较多，对于变速器而言，主要包括自动变速及机械变速等。
实际上，无论技术发展如何，机械变速始终是变速器的主要方式，对于变速器的设计而言，主要包含对变速器的优化及齿轮的设计等。
通过对机械变速器的主要问题进行研究并优化，进而能提高变速器的设计水平，为汽车行业长远发展，提供强有力的技术保障。
对于机械式变速器的可靠性优化设计而言，主要包括变速器齿轮的现代化设计方式及机械变速器档位的优化设计等方面，接下来将从这几方面进行探讨，以供参考。
2 汽车机械变速器总体研究分析对于机械变速器作用而言，主要是指汽车行驶中，驾驶员操作操作杆，通过操作杆的作用，进而调动此轮的位置，由此传递不一样的速度。
对于汽车速度的变化而言，主要基于换挡时，将转动轴的角速度进行调整，由此变化角速度得以实现。
当机械变速器刚出现时，对于汽车驾驶的要求并不高，现如今对于汽车变速器的档位而言，基本上是五个档位的变速器。
对于机械变速器而言，有着统一的齿数，不同档位之间的齿数差值是一致的。
对于变速器的功能而言，其主要的是能为汽车行驶提供不同的传动比，在此基础机上，进而实现不同的转动速度，最终促使汽车能以各种速度行驶。
对于汽车行驶的稳定性而言，变速器对其有着一定的要求，具体而言指的是，当不改变转动方向时，汽车能自行倒退或者是前行，当汽车变速器不运作时，能确保汽车处于空档状态，通过断开发动机传输，能促使汽车在较短时间内换挡。
汽车机械式变速器可靠性优化设计的研究
汽车机械式变速器可靠性优化设计的研究摘要：伴随着时代发展，汽车相对于传统的一些交通工具，如自行车，汽车在时下人们生活中的应用更加的普遍，相对于时下主流的交通工具，如公交车，火车等，汽车在人们的生活中也占有着非常重要的地位。
在人们的日常生活中，汽车采用燃油或者是电力提供能源的方式，满足人们的日常生活以及出行的需求。
对汽车的实际驾驶系统进行深入的分析，可以发现驾驶员只要通过变速器实现对汽车车速的控制的，但是时下的汽车机械式变速器，在实习的过程中有很多的问题。
关键词：汽车；机械式变速器；可靠性汽车作为时下应用最为广泛的一种交通工具，在人们的日常生活中发挥着越来越重要的作用，而变速器作为汽车保持正常工作性能的一个必不可少的元件，在保证汽车整体运营性能方面，发挥着至关重要的作用。
而对时下汽车所采用的变速器类型进行深入的剖析，可以发现机械式变速器是时下汽车最常用的一种变速器，所以其实际工作性能将直接的影响着汽车的整体运行可靠性。
所以在实际研究工作中，相关的工作人员一定要从多角度、多方面的思路入手，实现其实际性能的优化工作。
1汽车机械式变速器概述以及现状分析1.1汽车机械式变速器概述汽车机械式变速器是汽车重要的装置，对汽车的整体运行有重要意义。
随着技术的发展，越来越多的汽车使用内燃机为汽车运行提供动力。
但内燃机转速变化较小，成本较高，因此使用内燃机作为动力装置的汽车，和机械式变速器汽车相比，具有一定的劣势。
对于商业运输用到的汽车，机械式变速器能够提供汽车在运行时需要的动力。
机械式变速器的成本和其它新型变速器相比，具有生产成本较低的优势，能够使更多的家庭有能力购买汽车，提高人们的生活质量。
机械式变速器在使用上具有操纵复杂的缺陷，但在使用寿命以及使用效率方面，具有较高的优势。
质量较好的变速器设置具有较高的性价比，在使用性能方面具有一定的优势。
改进后的机械式变速器在操作上具有简单灵活的优势。
按照变速器的传动比进行分类，传统的变速器可以分为有级式变速器，无级式变速器以及综合变速器三种，其中有级式变速器是目前应用最广泛的机械式变速器。
汽车机械变速传动机构可靠性的优化设计
汽车机械变速传动机构可靠性的优化设计1 汽车机械式变速器变速传动机理变速器是汽车机械式变速器变速传动系统重要的组成部分，它是能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置。
变速器的组成由传动机构和变速机构所成，而传动机构大多数是利用普通齿轮来进行传动，特殊的情况下也使用行星齿轮来保证传动的工作。
汽车机械式变速器变速传动主要是通过改变传动比与发动机曲轴的转矩，来达到汽车在不同行驶状态下对驱动车轮牵引力和运行速度的要求。
汽车机械式变速器变速传动主要是采用了齿轮传动的降速原理，其主要内容是在汽车需要低速运行时，让传动比大的齿轮副工作；在汽车需要高速运行时，让传动比小的齿轮副工作。
2 机械可靠性设计方法2.1 机械可靠性设计目的。
机械系统可靠性设计的目的，利用系统可靠性指标作为依据，来满足预设功能目标的实现；而目标的实现需要让系统中的技术性能、时间、成本等各个因素之间达到完美的协调性。
要想实现机械可靠性设计目的需要对影响功能目标因素进行合理的整合。
2.2 机械可靠性设计方法。
机械可靠性设计的方法常用的有两种，一是根据系统内各个零部件可靠性的数据和计算系统的可靠性指标相互比对，采用一种最佳的设计方案；二是按照系统可靠性的指标，进行零部件任务可靠性再分配，逐一进行最佳设计方案的选择。
3 机械优化设计理论3.1 机械优化设计理论内容。
机械优化设计理论内容就是利用机械设计和优化设计进行相互的融合，并借助高科技的手段，用来能够保证预期目标实现的最佳方案和最佳设计参数；目前融合高科技计算机技术和最佳组合设计原理的手段，能够为机械优化设计提供较为科学的保证，而且设计方案具有多种筛选性，增强了设计人员思维的拓展和降低了设计人员工作量。
3.2 机械优化设计理论方法。
一是传统机械优化设计理论方法：传统机械优化设计方法是依据问题提出、分析、结果流程来进行，分为准则优化法、线性规划法和非线性规划法。
准则优化法采用物理力学的方法原理来寻求最优化解决办法，其特点在于针对性强、效率高；线性规划法是利用数学最大值、最小值两种概念，来选取适当的设计变量和相应的约束条件，得到目标函数，特点在于求解简单、有效、精度系数比较高。
汽车机械式变速器的可靠性优化设计
汽车 机械 式 变速 器具有 结构 精 密和 变速 滑动稳 定 的特 点，运 用现 代机 械设 计 理论 的相 关方 法 和对 变速 器的 问题 剖析研 究 ，可 以对 汽 车机械 式变速 器 的整体 结
构优 化设 计提 出 实践指 导意 义。 同 时 ， 相 对 符 合 的 优 化 设 计 模 型 可 以 为 整 个 汽 车 机 械 式 变 速 器 的 的机械运作效能进行合 理改进。
２ ． ２符合模型分析研究方法的阐述
在 对 汽 车 机 械 式 变 速 器 的 机 械 运 作 和 与 之相 关的机械单 元间配合 的理论分析得 出，在 考 虑 整 体 机 械 式 变 速 器 符 合 体 积 合 理 大 小 后 要
对 设计相关的无必要环节适 当剔除和删减 ． 对
２ 汽车 机 械 式 变 速 器 的可 靠 性 设 计 方 案
应 的不 同方 向和 同角度 的问题进行配置结构 和 解 析 结 构 的合 理 调 配 。得 出 一个相 对 统 一的 函 数 表 述 ，对 每 个 单 目标 的 函 数 进 行 适 当 的 归 ｖ： 类并及变量 的带入 。对采用的线性加权的方法 得 出 的函 数 可 以对 相 应 权 系 数 的 目标 数 值 取 ： 通 过 对 相 应 的 齿 轮 轮 组 进 行 再 渐 开 线 圆 ｍｉ ｎ Ｆ （ Ｘ） ＝ ｍｉ ｎ ［ Ｗｌ Ｆ １ （ ｘ Ｗ２ Ｆ ２ （ ｘ ） ］带 入 公 式 齿 柱 方 面 的齿 轮 带 动 ，得 出 项 目齿 轮 组 配 合 在 模 轮 运 作 函 数 表 示 乡 音 的 关 于 体 积 的 加 权 系 数 函 型数 和 齿 轮 咬合 比 率数 值 是 否值 相 同 ，对 形 成 １ 的压力和切入角度是否一致都要求精准 。同时 数：ｗｌ ＝ｉ ， 并对 到出所 需的最优化取 厂ｘ ｉ ｘ） 对每个齿轮 的数量在旋转式 的每一个单股挂档 后 齿 数 的配 动 输 出值 是 否 同意 ，在 汽 车 体 需 要 值 范 围和 判 定 范 围 。
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万方数据
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汽车机械式变速器多目标可靠性优化设计
作者：蒋春明， 阮米庆， Jiang Chunming， Ruan Miqing
作者单位：南京航空航天大学能源与动力学院,南京,210016
刊名：
汽车工程
英文刊名：AUTOMOTIVE ENGINEERING
年，卷(期)：2007,29(12)
被引用次数：7次
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