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摘要：伴隨著經濟的快速增長，人們的生活水平得到了巨大的改善，朝著更好的方向發展，與此同時，我國的小轎車數量也與日俱增，逐漸成為汽車大國。小轎車有一個重要的零部件，即變速器系統，在設計小轎車的變速器時，不僅需要滿足能隨意變換檔位提供動力的需求，而且還要保證小轎車在行駛的過程中的安全性以及穩定性能。本文針對小轎車機械式變速器進行了研究，變速器既能改變汽車的行駛速度又會影響汽車的使用性能，著重描述了小轎車機械式變速器的關鍵部件，譬如齒輪、傳動器等，實現了小轎車的機械式變速器設計，使汽車機械式變速器的性能全面提高。

關鍵詞：機械性；變速器；設計研究

隨著科技的進步，我國小轎車的產量逐年增多，汽車行業也得到了快速的發展，進入了一個全新的階段，產生了種類更加繁多的小轎車變速器，主要有以下幾種類型：手動變速器、無級變速器、機械式變速器、自動變速器以及帶有自動變速功能的手動變速器，其中最早使用的為機械式變速器，它的技術相對來說最成熟，而現代的設計方法又將小轎車機械式變速器的性能做了一個整體的優化。

1小轎車機械式變速器的定義

機械式變速器中有齒輪，各個檔位對應固定不變的齒輪，因此各個檔位的變速比也是恒定的，譬如一檔的變速比為3.85，二檔為2.55，依此減少到五檔的時候為0.75，將變速比通過加減乘除運算最終可得到傳動比，按數值可分為五類，所以也把它叫作有級變速器，現在的汽車上使用的是由液力變矩器和齒輪相互作用形成的自動變速器技術，在主要的城市用車中普遍運用了這一技術，但是客觀來說，液力變矩器和齒輪存在一些不足：第一，傳動比值間斷，僅僅只能在分段區間內進行沒有等級劃分的變速；第二，液力傳動的效率低下，造成小轎車動力不足的同時還增加了燃料成本；第三，變速器的檔位等級變多使得無級變速的范圍擴大，這時需使用更多的元件控制齒輪組的動力傳輸軌跡，增加自動變速器零件數目，過于復雜的結構不利于后期的維修。汽車行業很早便開始研究其他類型的變速技術，像業界內比較看好的無級變速技術，傳動帶、主動輪、從動輪之間相互配合提供了動力，無級變速技術可以不斷改變傳動比，使傳動系統和發動機的工作情況保持在一個最佳的狀態，全面提升小轎車的動力并節省燃油量，駕駛員操作起來更加方便快捷，因此它是一種較好的汽車傳動裝置。通常人們容易將液力自動變速器和無級變速器兩種裝置混淆，但事實上它們是完全不一樣的兩個東西，實現的功能也不盡相同。無級變速技術中需要液力變扭器、齒輪減速裝置以及電子自動控制裝置，隨著科學技術的發展，這一技術也逐漸趨于完備，在北美國家中有極高的市場占有率，其次是日本。液體本身具有一定的柔軟度，傳遞動力時可以把沖擊的能量吸收并實現自動變換轉速，所以也把它稱為無級變速。

2小轎車機械式變速器設計具有的特征

根據商用汽車的性質，機械式變速器有其他變速器沒有的功能，具有不可替代性，譬如拉貨所用的汽車，通常它會裝載很重的貨物，這樣一來壓力就會很大，需要發動機提供強有力的動力并與變速器配合使用，提供足夠大的牽引力，這樣在上坡時才能帶得動車，其余的變速器在這一方面存在劣勢，只能使操作更加簡單；再次，老司機和男司機比較喜歡機械式變速器，在汽車行業發展的很長一段時間里，幾乎都是使用機械式變速器，這已經成了他們的習慣，他們喜歡那種超車時機械式變速器提供的快感，所以在小轎車上依然使用機械式變速器，駕校中使用的幾乎也都是它，只有它可以提高學員的駕車技能；最后，機械式變速器經濟實用，許多國內的汽車生產廠家都生產了這一類型的小轎車，一經推出便受到廣大人民群眾的喜愛。

3機械式變速器齒輪部位的設計

齒輪是變速器的一個基本組成元素，它的質量關系到變速器系統的整體性能，因此設計齒輪時相關技術人員應把壓力角、齒輪數等元素考慮進去，對參數進行優化，提高齒輪的承載能力，除此之外還有齒輪螺旋角、齒輪間距、齒輪內徑等因素，應把它們全面地整合起來，選擇合適的參數值使機械式變速器設計得更完美。

3.1齒輪數以及壓力角數值的選擇

齒輪數在決定齒輪尺寸的因素中占有主要的地位，通常情況下，齒輪的厚度會隨著齒輪數的變大而變大，所以齒輪在設計的過程中應遵循一對齒輪有且僅有一個固定的齒輪數，這樣可以提高齒輪的性能，如果是從齒輪的成本以及性能方面考慮，技術人員應確保齒輪數無誤，根據傳遞扭矩的數值以及制作齒輪的材料確定最小的中心距離，再確定齒輪的壓力角即齒輪受力的方向與運動方向所圍成的角，壓力角與點到圓的距離呈正相關，其中分度圓上的壓力角為20時，基圓上沒有壓力角，技術人員應根據變速器的承載力以及結構確定壓力角的大小，齒輪所受的重力、作用力會跟隨壓力角的大小而改變，超過一定的范圍會使齒輪震蕩引發巨大的噪音。

3.2齒輪的寬度以及螺旋角的選擇

齒輪的寬度也叫作齒輪的厚度，其數值等于齒輪的寬度系數乘以兩倍的分度圓半徑，在設計齒輪的寬度時首先應該考慮維持齒輪正常工作以及降低變速器重量的條件，寬度太小使得負荷能力較弱，使傳動穩定性能降低，相關技術人員應綜合考慮齒輪、變速器等因素，確保它們能穩定運行，將齒輪的寬度確定在一個科學的范圍內，齒輪的螺旋角特指斜齒輪的螺旋角，實際的設計情況中，其螺旋角的數值大小取決于分度圓，承載能力越強對應的齒輪優勢越大，一旦確定好螺旋角的大小，那么齒輪工作時產生的噪音、齒輪的強度以及齒輪的軸向力都會進一步得到改善。3.3齒輪的齒數以及變位系數的選擇齒輪的齒數指的是環繞圓一周的齒輪總數，決定齒輪齒數的因素有設計結構、變速傳動比和機械式變速器的檔級，可以通過變換齒輪的位置延長齒輪的壽命，齒輪的變位系數決定了變速器的結構特征、強度性能以及齒輪的咬合性能，在實際的設計過程中技術人員使用變位齒輪時需保證齒輪尺寸正好合適，整體提高變速器強度，避免出現一些不好的現象。

3.4中齒輪的調整選擇

齒輪齒數的大小關乎齒輪性能的好壞，因此通過改變齒輪的形狀可以提高齒輪的性能，相反，如果齒輪的形狀修改得不規范則會影響齒輪的潛在特性，由此可知確定好完善的設計方案并落實修改齒輪的形狀的確切方案，可以保證齒輪的性能維持在最好的狀態，相關技術人員要設計出軸向與尺寸保持一致、傳動能力擴大一倍、噪音等級最低、性能最強的齒輪，設計方案中應把齒輪的基本設計參數結合齒輪形狀的更改，伴隨著對齒輪傳動性能的深入研究，相關技術人員要驗證齒輪具有的性能特征時，全面實行齒輪形狀更改技術，并大范圍地加以應用，使齒輪間的負荷量科學地被分配，全面提高齒輪的承載能力并使震動、噪音產生的頻率降低。

4變速器檔位等級的設計

伴隨著現在科技水平的提高，汽車行業也有了更廣闊的發展前景，各生產廠家制造出了不同種類的汽車，汽車的使用途徑以及具體情況各有千秋，所以對不同的汽車提出了不同的性能要求，汽車是否穩定、是否節省成本、是否有強勁的動力支撐等因素都會對機械式變速器產生一定的影響，其中與變速器的性能密切相關的除了以上所說的齒輪，還有變速器的檔位以及不同檔位等級的傳動比這兩個因素。

4.1變速器檔位的選擇

變速器的檔位決定了汽車的動力大小，檔位值越高汽車獲得的動力就越足，供給發動機的功率也越大，節省了汽車的油耗量，但是它也存在一些短板，檔位設置的數量越多則換擋的頻率越高，操作的難度系數上升，所以應合理設置機械式變速器的檔位，保證變速器穩定運行。

4.2檔位傳動比的選擇

變速器檔位的傳動比與最高檔位傳動比數值相比可得傳動比，傳動比和汽車發動機的參數、條件等有關聯，車輛自身的重力越大，傳動比越高。小轎車的檔位可以提供不同大小的動力，這時的傳動比與坡度相關，汽車上坡時的牽引力受地面摩擦力的影響，因此速度很慢，在計算汽車檔位的傳動比時應先計算汽車能通過的最大坡度值，相關技術人員將得到的檔的傳動比進行比較分析，最終可得到最高檔位的傳動比。

5結語

綜上所述，相關研究設計人員應加強對小轎車機械式變速器的研究力度，使用有效的技術方法，針對小轎車機械式變速器的設計，應全面了解什么是小轎車機械式變速器，它具有什么樣的特點，并從變速器的齒輪、檔位等級、傳動軸等相關零部件入手，制定出一套全面綜合的實施方案，只有通過這樣的方式，充分分析機械式變速器，才能提高小轎車的動力性能，使其保持在一個穩定的狀態，現階段我國采用機械式變速器的小轎車依然很多，所以需確保設計的變速器滿足市場的需求，確保其能安全穩定運行。

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作者:郜振海 李麗艷 單位:新鄉職業技術學院