摘要：随着社会经济的迅速发展，我国的汽车行业正在不断进步，已经开始运用现代化的方法进行设计，呈现出了一片大好的发展趋势。变速器作为汽车的重要组成部分，能够直接对汽车的正常行驶和性能产生较大的影响。在当前时代背景下，社会人民群众的生活水平得到了大幅提升，汽车已经大范围普及到人们的生活之中，社会人民群众也因此对汽车提出了更高的要求。所以，为使社会人民群众的需求得到满足，就需要在提高汽车性能和质量的情况下，运用现代设计方法设计出质量高、性能强的变速器，并应用到汽车之中，以此来推动汽车行业良好的发展脚步。本文将针对汽车机械式变速器现代设计方法应用进行了研究和分析，阐述出对汽车机械式变速器齿轮和档位的优化设计，希望能为汽车的设计工作提供一定的帮助。
关键词：汽车机械式变速器;现代设计方法;应用研究
1引言
在社会发展下的今天，各种新型技术横空出世，有效促进了社会的经济发展建设。在汽车的构件之中，变速器非常重要，需要对变速器的性能和质量进行充分保证，确保变速器能够与我国的规定标准相符。在设计变速器的过程中，应当对其成本进行有效控制，使变速器的质量得到进一步提高，充分发挥出变速器的作用和价值。在进行变速器的设计时，需要对变速器的材料、体积和重量加以重视，选用较为轻便的材料，以此来缩小变速器的体积，减轻变速器的重量。除此之外，由于变速器比较复杂，具有较高的设计难度，所以，在对其进行设计时，应当选用专业水平较高、设计经验丰富的设计人员进行设计，确保变速器能够符合相关的规定标准。不仅如此，还需要对变速器的设计进行不断的完善，使变速器的精准程度得到进一步提高，从而对变速器的良好性能进行充分保证。
2汽车机械式变速器的基本状况和设计特点
2.1汽车机械式变速器的基本状况
在当前时代背景下，自动变速器技术在我国汽车行业中得到了广泛应用，在汽车制造生产过程中的应用已经达到70%，该技术主要是将行星齿轮组和结合液力变速器，从而实现自动变速。但因该技术存在许多问题，比如，零部件过多、维修、保养不便以及无法连续传动等，所以，我国汽车行业针对变速器技术进行了不断的探索，发现CVT变速技术能够运用可变从直径、传动带配合主动轮的方式进行动力传输，使传动比得到了有效改善，如此一来，变速器就可以有效配合发动机，呈现出较好的工作状态，进一步提高了汽车的性能。通过调查显示，当前汽车行业主要采用两种变速器，分别是AT变速器和CVT变速器，两种变速器的各个方面完全不同，AT变速器又被称为自动变速器，主要是运用行星齿轮进行变速，能够根据车速的变化和油门踏板的程度进行自动变速，而车辆驾驶人员只要控制加速踏板对车速进行控制。AT变速器主要由三个部分构成，分别是液力变矩器、行星齿轮以及液压操纵系统，运用液力传递与齿轮组合来实现变速变矩。CVT变速器又被称为无级变速器，与有级变速器的不同在于CVT变速器并没有明确的档位，与自动变速器在操作上有些类似，但因其速比的变化与自动变速器的跳档过程不同，而是连续的，所以，搭载CVT变速器的汽车动力传输持续且顺畅。通过观察发现，CVT变速器的结构相比传统变速器更加简单，体积也相对更小，并没有手动变速器的齿轮副，也没有自动变速器的行星齿轮组，主要是靠主动轮、从动轮和及金属来实现速比的无极变化。从实际情况看来，机械式变速器的发展前景相对较好，运用现代设计方法能够让机械式变速器达到最佳的状态，汽车的性能也能够得到进一步提高，从而为社会人民群众的出行安全进行充分保证[1]。
2.2汽车机械式变速器的设计特点
通过调查显示，汽车机械式变速器的设计特点主要有以下三点。第一，机械式变速器应具有较强的动力。对于卡车来讲，机械式变速器非常重要，在承受高压和重力的情况之下，机械式变速器就需要配合发动机，使车辆能够产生较大的牵引力。第二，机械式变速器应具有经济性和协调性。从实际情况看来，我国多数的机动车驾驶员培训学校之中，教练车辆大多都是机械式变速器，能够让机动车驾驶员具有扎实的基础，而且机械式变速器的教练车辆安全性相对较高，能够有效培养驾驶员的驾驶技术。除此之外，我国许多驾龄较长的司机对于机械式变速器也是非常喜爱，在驾驶搭载机械式变速器的车辆时，能够感受到最纯粹的驾驶乐趣。第三，对于我国多数社会人民群众来讲，机械式变速器的汽车性价比最高，不仅具备较高的稳定性和安全性，而且燃油消耗较低，具有较好的经济性[2]。
3变速器齿轮的优化设计
齿轮作为变速器的主要组成部分，齿轮运转能够对变速器功能的发挥起到支撑作用，所以，变速器功能会受到齿轮质量的影响。在设计变速器的过程中，需要齿轮的设计加以重视，合理设置齿轮的齿数和压力角，并运用合理的方式优化齿轮，使齿轮的承载能力得到进一步提升，以此来对变速器的正常运行进行充分保证。在当前时代背景下，需要采用现代化的设计方法分析机械式变速器在设计中存在的不足，然后制定出有效措施进行改善，对齿轮的多方因素进行充分考虑，从而保证机械式变速器齿轮各项参数的合理性[3]。
3.1对齿轮模数及压力角进行合理控制
从实际情况看来，齿轮厚度和齿轮的模数之间存在些许关联，齿轮的厚度会随着齿轮模数的增加或减少而进行变化，所以，在设计过程中需要合理的控制齿轮的模数，确保各个齿轮都具有匹配的模数，使齿轮能够正常的投入使用，进而发挥出机械式变速器的功能。除此之外，为降低制作齿轮的难度，减少加工齿轮的成本，需要让齿轮的模数统一，以免齿轮制作的难度和加工的成本进一步增加。不仅如此，在确定齿轮的模数时，需要进行仔细的计算，与齿轮材料和扭矩传递的大小进行结合后确定齿轮的模数，并结合相关标准对最小中心距进行计算。在选择压力角时，应当与渐开线的受力方向和运动方向进行结合后确定压力角，压力角大小通常和渐开线之上的点离基圆距离有着直接的关系[4]。
3.2确保齿轮宽度和螺旋角能够与标准相符
在进行齿轮的设计时，需要对齿轮的工作要求进行充分考虑，与此同时，还要最大程度对变速器体积和重量进行降低。除此之外，齿轮宽度应当适宜，如若齿轮宽度较小，那么就会直接降低齿轮的承载能力，致使齿轮不能对变速器的需求进行满足，进而也就无法对齿轮传动的稳定性进行保证。不仅如此，在设计齿轮螺旋角时，应当按照实际情况来对轮齿的倾斜度进行合理的控制，使斜齿轮能够充分发挥出自身的作用和价值，齿轮的承载能力也能够得到进一步的提高[5]。
3.3控制齿轮的齿数和变位系数
在设计齿轮齿数的过程中，应当保证设计的科学性，如果齿轮的齿数过小，那么就会导致最小的齿轮不能达到跟切的效果，并且，主传动平稳性的要求也无法得到满足。为使齿轮使用年限得到进一步增加，需要对齿轮的变位系数进行控制，确保变速器的结构和强度能够与规定要求相符[6]。
3.4做好齿轮修正、验证工作
为确保齿轮能够与变速器的设计要求相符，需要对齿轮参数进行准确的设定。由于齿轮的性能和质量和变速器关系紧密，就需要科学的进行齿轮的设计，以此来保证变速器性能能够符合规定标准。为对齿轮性能进行保证，需要对齿轮进行修正，确保齿轮能够符合多方要求，使齿轮能够呈现出最佳的使用状态。相关人员在设计齿轮时，需要根据相关规定进行仔细的计算，确保轴向能够和尺寸能够保持相同，使齿轮噪音进一步下降，进而提高齿轮的性能[7]。
4变速器档位的优化设计
通过调查显示，由于汽车的种类过于丰富，变速器种类也因此非常多样，因汽车实际情况和使用途径不同，对于变速器的要求也各不相同。为保证汽车具有安全性、稳定性、经济性，需要优化当前的机械式变速器，并使用现代化的设计方法进行设计，以此来使汽车的各项要求得到满足。机械式变速器档位的优化设计主要体现在以下几点。第一，对变速器档数进行合理的控制。由于汽车性能和档数有着直接的联系，设计变速器档数能够使汽车的动力得到改善。合理增加变速器档位，能够进一步增加发动机提供较大功率的概率，汽车的加速能力和爬坡效果也能够得到明显提高，汽车性能也会因此得到改善。除此之外，还需要对燃油耗损进行降低，减少使用汽车的成本，提高汽车的综合性能。但因增加档数会导致变速器的内部结构具有较高的复杂性，而且驾驶汽车的换挡频率也会增加，汽车的操作难度也就会进一步增加。所以，在设计变速器档位时，需要对汽车的要求进行充分考虑，然后确定是否有无增加档数的必要。第二，对变速器档位的传动比进行科学的计算。因汽车的使用环境、设定的发动机参数和传动比有着直接的关系，所以，不同的车辆也会在传动比上出现差异。通过调查显示，普通轿车的传动比通常在2至5，中小型货车的传动比通常在6至8，大型货车的传动比与之相比也会更大。所以，在设计过程总，需要考虑汽车的使用环境，科学的设计汽车的传动比，以此来对变速器的性能进行充分保证[8]。
5结束语
综上所述，在当前时代背景下，各种新型技术横空出世，许多现代化的设计方法被广泛应用在汽车行业之中。在设计机械式变速器时，运用现代化的设计方法能够使变速器的性能得到进一步提高，经过仔细计算之后，还可以在一定程度上减少变速器成本，充分体现出变速器的优势，从而保证社会人民群众的出行安全，推动汽车行业良好的发展。
作者：张正旭 单位：甘肃机电职业技术学院
