启飞汽车

作者:卢莉莉  来源：大众汽车.学术版
 
摘要
 
        汽车在现代生活中扮演着重要角色，汽车技术的快速发展促进了交通运输业的发展，间接带动了国民经济的发展。而汽车设计生产过程中，变速箱齿轮的设计同样不可忽视。基于此，笔者结合实际工作经验，分析了汽车变速箱齿轮在设计过程中需要注意的问题，并针对性的提出了相应的完善措施。

一、制定齿轮载荷谱需要注意的问题
 
　　制定齿轮载荷谱的原因是需要分析齿轮的疲劳强度。在计算齿轮可以承受的应力的时候，几乎所有的汽车生产厂家都是通过分析受力得出的。将得出的最大应力值和材料许用应力互相比较，许用应力值通过查阅相关标准就可以知道，最终计算以及分析得出的'安全系数'。我们得出的'安全系数'和理论系数相比，两者之间还是存在许多不同的，主要体现在两个方面： 
　　
（一）载荷环境存在区别 

　　理论系数没有考虑很多外界因素，但汽车在实际行驶的过程中，肯定会遇到各式各样的问题：温度变化、雨雪变化以及道路差别等。这些因素的存在会让齿轮的额定载荷不断变化，所以在确定载荷谱的时候，要剔除一些没有必要的峰值载荷，这也就是我们常说的技术处理措施。 
　　
（二）齿轮循环次数不同
 
　　汽车行进的整个过程里面，啮合齿轮工作循环数因为所处的档位不同而彼此间存在这差别；哪怕是同一型号的变速箱，倘若是安装在不同的车型上，在车辆实际运行过程中，变速箱的工况也是不同的。所以齿轮设计过程中，除了要考虑相应的理论数据之外，还需要考虑车型以及车辆用途。所以为了规避一些不必要的风险，在设计齿轮传动的时候，需要进行类比工作，就是大量类比同类产品，在得到相应数据之后根据经验设定允许强度。但是经验值本身就不是固定的，它受到材料、工艺等方面的影响，所以设计过程中只能对其定性而不能定量。 
　　一般情况下，都是通过试验来确定齿轮材料的抗疲劳性的，MT变速箱齿轮大部分失效的原因就是因为高周疲劳引起的。所以为了避免这种情况的出现，齿轮制造过程中，要对材料高周疲劳阶段的寿命进行研究；通过计算齿轮载荷得出相应的材料σ-N曲线图， 在这个曲线图中，安全系数是曲线纵轴与坐标原点之间的比，而横轴焦点之比就是损伤率。在两者共同作用下，就可以保证齿轮的经久耐用。 
　　
二、变速箱齿轮噪声的考虑 

　　汽车工业经过数十年高速发展，其生产技术已经达到一定的高速，在这种情况下，人们对汽车提出了更高的要求：更高的舒适性和安全性。其中衡量汽车质量的一个重要指标就是车噪。齿轮的精度随着加工手段的进步不断提高，所以现如今在变速箱齿轮设计过程中一个重要课题就是降噪。想要降低噪音，我们首先要搞清楚噪声的来源，这样才能从根源上不断降低甚至是阻止噪音的产生。 
　　
（一）噪音的源头 

　　变速箱整体而言，其噪声来源有很多方面，但主要的噪声来源则是齿轮啮合之时产生的。我们技术人员都知道，齿轮的刚度是会连续变化的，刚度会在齿轮啮合的瞬间产生变化，这样其他参数，比如速度等，也会在一瞬间出现变化，这个变化的过程就会出现噪声。所以换个角度来思考的话，想要减小噪声的最好办法就是降低这个突然变化量。 
　　
（二）降低噪声的具体措施
 
　　齿轮参数的选择过程中，需要注意很多问题，这里笔者将其总结成表格的形式，通过比对说明选择参数时应该注意的问题。 
　　齿轮参数微型、轻型轿车中级轿车中型货车重型货车作用 
　　模数m2.25～2.752.75～3.03.5～4.254.25～6.0 保证强度足够，注意噪音 
　　压力角α15°或16°的小压力角15°或16°的小压力角低速档齿轮，采用较大α，如22.5°、25°低速档齿轮，用较大α，如22.5°、25°压力角减小，噪音降低，但会损伤齿轮承载能力 
　　螺旋角β螺旋角增大，齿轮重合度会增大。当角度大于30时，接触疲劳会突然加增加，容易造成齿根的断裂。 
　　
三、修形处理齿轮的方法 

　　
（一）齿轮修形
 
　　对齿轮进行修行处理，可以很好的降低噪音及振动的出现，保证齿轮传功过程中的平稳。在对轮齿进行修形的时候，为了一定程度下减少单个齿轮的修形量，一般情况下采用成对齿轮同时进行的修形方法。但国家以及行业间对修形量大小的问题没有统一的标准。在对齿轮进行修形的时候，有一个问题需要注意，就是齿轮有效齿顶圆直径会影响齿轮修形，所以在对其修整的时候，要严格控制顶部倒角，不然会对齿轮实际啮合重合度产生影响。 
　　
（二）齿向修整
 
　　变速箱实际运行过程中，齿轮箱会受到外力作用，在这种力的作用下，其内部的轴和齿轮会出现变形，同时变速箱壳体也会出现变形，加上在加工零件的过程中，不可避免的会出现各种误差，所以后期进行齿向修整是非常有必要的。为了改变这种状况，提高齿轮传动精度，都会采用鼓形齿的方法进行齿向修整。鼓形齿的修整，主要就是考虑合适的鼓形量，一般鼓形量在0.010～0.015mm之间。 
　　
结束语 

　　在设计汽车变速箱齿轮时，一定要考虑到整车使用后的载荷谱等，只有不断提高设计水平，才能提高汽车整体的使用性能，进一步为汽车生产企业提供相应的经济效益。
 

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