汽车机械式变速器变速传动机构的可靠性优化

智能制造与设计今 日 自 动 化
Intelligent manufacturing and Design
Automation Today
86 ｜ 2021.3 今日自动化
2021年第3期
2021 No.3
本文提出了一种基于MATLAB 的多目标汽车机械变速器变速传动结构的可靠性优化方法，其中将机械变速器变速传动结构的内部零件可靠性和系统可靠性对比作为决策变量，使用标准间重要性相关性方法通过标准重要性得出不同目标的权重，并使用损失函数法制定目标函数，为最终用户提供最佳设计方案。

1 汽车机械式变速器变速传动机构的可靠性优化意义
在汽车结构设计中，机械式变速器具有寿命长、成本低、稳定性好的优点。

同时，也具有体积大、复杂度高和舒适性差的缺点。

由于市场竞争激烈，汽车制造商需要重新设计机械式变速器，以在竞争者中获得优势。

但是，要做到这一点，就需要一种系统的方法，允许人们考虑多个目标。

1886年，戴姆勒、迈巴赫和奔驰发明了他们的第一辆汽车，当时动力工程的先驱们已经开发出了能量传输所需的机械部件。

在汽车发展中起了重要作用。

汽车的动力传动系统保证了前进和倒退行程的启动、发动机加速和扭矩转换功能。

这些功能需要执行机构和移动元件来干预功率流，实现发动机转速和扭矩的转换。

第一辆专门为机动道路交通设计的三轮车只有一个齿轮，没有启动离合器。

为了让车运转起来，需要用飞轮推动或曲柄推动。

这辆奔驰三轮车的驱动装置是一个单缸四冲程循环，安装位置为984 cc ，输出功率为0.65 kW 。

本茨利
用以下机械部件将发动机的动力传递到发动机上：发动机曲轴的末端装有飞轮，确保发动机平稳运转，也可用于曲轴发动机。

由于发动机是在车轴上建造的，一个斜齿轮以右角排列，在一个很小的空间内传递动力成为一个斜齿轮传动，这样就把转速稍微减少到一个中间轴。

最后，链传动使得速度进一步降低到动力车轴上。

从汽车起源开始的皮带和链传动逐渐被齿轮传动所取代。

今天，汽车发动机工作在一个特定的转速范围内，这个范围受怠速和最大转速的限制。

但是，在实际中，动力和扭矩的提供并不统一，最大值也只能在部分情况下使用。

因此，汽车变速器根据车辆牵引力的要求，对发动机的发动机转速和发动机的发动机转矩进行调整，使得功率基本保持不变。

不仅如此，由于内燃机没有超过其可用速度范围（怠速到高怠速）的转矩和功率特性，因此，车辆不能从停止发动机的静止状态出发。

要做到这一点，它需要一个动力吸收元件（如离合器）。

此外，现有的发动机扭矩不足以提供坡度和动力加速，且发动机也只有一个转动方向，因此，需要一个转速控制装置来控制前进。

基于上述原因，变速器位于动力传动系统的中心位置，对动力传动系统的增加有很大的影响。

2 汽车机械式变速器变速传动机构的可靠性优化模型
为了提高变速器在减速损失、扭矩振荡和换档时间减少方面
［摘 要］随着人类社会对汽车需求量的增加，对汽车的结构设计和制造水平也提出了新的要求。

特别是在采用机械式变速器的汽车设计
和制造中，变速器直接关系到汽车最终的动力和操作。

鉴于此，提出了一种基于MATLAB 的多目标汽车机械变速器变速传动结构的可靠性优化方法，以助力我国汽车设计和制造，促进我国汽车行业的发展。

［关键词］汽车机械式变速器；
变速传动机构；可靠性优化［中图分类号］U463.212 ［文献标志码］A ［文章编号］2095–6487（2021）03–0086–02
Reliability Optimization of Variable Speed Transmission Mechanism of Automobile Mechanical Transmission
Lou Jiang-tian ，Lu Jiang-yan ，Zhao Jian-hui
［Abstract ］With the increase in demand for automobiles in human society, new requirements have been put forward for the structural design and
manufacturing level of automobiles. Especially in the design and manufacture of automobiles using mechanical transmissions, the transmission is directly related to the ultimate power and operation of the automobile. In view of this, this article proposes a MATLAB-based reliability optimization method for the variable-speed transmission structure of a multi-objective automobile mechanical transmission, help my country's automobile design and manufacturing, and promote my country's automobile industry development of.
［Keywords ］automobile mechanical transmission; variable speed transmission mechanism; reliability optimization
汽车机械式变速器变速传动机构的可靠性优化
楼江天，陆江燕，赵建辉
（浙江万里扬股份有限公司，浙江金华 321025）
[3] 王从科，李娜.住宅小区供配电设计[J].现代建筑电气，2020（4）：
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[4] 陈伦琼，洪加俊.中小型住宅小区供配电系统设计[J].常州工学
院学报，2019（1）：26-29.
选取初始值X 0
体积最优化重合度最优化
联合优化运算
选取初始值X 0
选取初始值X 0
权系数W 1权系数W 2
最优值最优值
最优值
图1 优化设计模型的算法流程
在实际针对这一优化设计来搭建可靠性设计模型的过程中，需要从技术水平、成本费用以及工艺复杂程度等来实现可靠度的分配，利用关于极限状态参数的有限信息来估计零件可靠性的方法，用来评估静态强度、疲劳强度和轴刚度方面的可靠性。

在实际践行的过程中：要以零部件故障相对独立作为假设条件与前提，相应变速器的寿命与指数分布相符，在此基础上，将传动结构的可靠度进行分配，分别分配与变速器的轴、齿轮、轴承以及花键，而基于变速器轴下，相应可靠度进行分解后，是由疲劳刚度与轴疲劳强度构成，以R s 刚以及R s 强进行表示；基于变速齿轮下，进行可靠度分解后是由齿轮接触疲劳强度与弯曲疲劳强度构成，R c 弯表示；基于花键下，相应可靠度分解后为疲劳强度，进行表示。

基于此，就得出了基于机械式变速器下相应变速传统机构的可靠性分配模型，即R s ×Rs 刚×R s 强R c 车机械式变速器变速传动机构的可靠性优化实现
本文应用MATLAB 工具箱实现了汽车机械式变速器变速传图2 可靠性优化应用程序界面
在调试的过程中，只需要改变初始值，其余约束条件不变，
在此基础上，针对不同初始值下的优化结果，进行对比分析后明确是否存在不同。

同时，也可以以变量与目标函数为不变条件，并将其中的某个约束条件去除，进而针对这一约束条件去除前后的优化结果进行对比分析，以此来明确对约束条件的敏感程度。

在进行这一优化后，得出的结果是：一档齿轮小齿轮的弯曲疲劳强度对优化结果产生的影响最大。

机械式变速器以其效率高、重量轻、成本低等优点得到了广泛的应用。

但是，机械式变速器也会因感应振荡而使乘客感到不舒适。

为了限制这种振荡，提升机械式变速器的稳定性，论述了汽车机械式变速器中，变速传动结构的稳定性优化意义，构建了汽车机械式变速器变速传动机构的可靠性优化模型，并最终提出了汽车机械式变速器变速传动机构的可靠性优化实现方法和结果。

参考文献
鹏，王晓娟，邓庆斌.手动变速器齿轮承载能力仿真计算及试
[C].2017中国汽车工程学会年会论文集，2017.
晓斌，夏维.关于汽车变速器的综合性能测试[C].2016。