本站原创【摘 要】变速箱作为汽车传动系统中不可或缺的重要组成部分,是汽车实现变速行驶的决定因素.随着汽车使用量的日益增加,废旧汽车变速箱数量也与日俱增.实现汽车变速箱再制造技术的应用,将极大地提高变速箱的再使用率,从而促进汽车行业的可持续健康发展,对资源和能源高效利用也具有重要意义.
【关 键 词】汽车变速箱,再制造设计,探讨
根据资料显示,2010年全球汽车保有量已突破10亿辆大关,汽车工业已成为现代化建设中不可缺少的重要行业,在国民经济中占有重要的地位.然而,传统的汽车行业建立在资源和能源大量消耗的基础之上,随着汽车使用量的增加,废旧汽车的数量也与日俱增.为谋求长远发展,实现汽车制造业的可持续健康发展,进行汽车可持续性设计对实现资源和能源的高效利用、保护生态环境都具有重要意义.
1．再制造设计
再制造设计又名面向再制造的可持续性设计,是新产品再制造设计、废旧产品再制造性评价,以及再制造加工仿真、再制造冲突解决和反馈机制研究,最终形成最优化再制造方案的设计过程.再制造设计通常分为六个阶段,包括再制造新品设计、再制造回收设计、再制造拆解过程与工艺设计、再制造修复工艺与加工生成设计、再制造物流与使用过程设计、再制造设计反馈阶段.再制造是零部件的再利用,因此其附加价值得以保留,这样在很大程度上可以避免资源的浪费.2008年3月,国家发改委正式公布《汽车零部件再制造试点管理办法》,办法公布的再制造试点企业包括3家整车生产企业和11家零部件再制造试点企业.2010年2月,国家发改委、国家工商管理总局联合发布《关于启用并加强汽车零部件再制造产品标志管理与保护的通知》,进一步推动了汽车再制造的发展.
2．变速箱再制造设计
变速箱通过加装在汽车传动系统中,用以扩大汽车驱动力和车速变化范围,从而使汽车可适应不同行驶状态.汽车变速箱主要实现四个功能,即改变传动比、实现倒车行驶、利用空挡中断动力传输、实现特殊动力输出.目前而言,汽车变速箱可分为有极式、无极式和综合式三种.
变速箱再制造设计是指根据再制造变速箱的要求,通过运用科学决策方法和先进技术,对新变速箱进行初始设计；对废旧变速箱回收、再制造生产及再制造产品市场营销等所有生产环节、技术单元和资源利用进行全面规划,最终形成最优化再制造方案的过程.对废旧变速箱的可再制造性、结构合理性、失效形式等多方面的研究,其目的是将废旧变速箱的分析信息反馈到新变速箱的再制造设计中并指导新变速箱的设计.通过影响变速箱设计和制造,并在变速箱使用过程中正确维护其再制造性能,使得变速箱在初始设计和废旧后具备良好的在制造能力,便于再制造时获取最大的经济和环境效益,及时提供并不断改进和完善再制造保障系统,使其与变速箱再制造相匹配,有效而经济地生产运行,不断根据需要设计并优化再制造技术,增加再制造变速箱的效益.
汽车变速箱再制造设计一般从以下几个步骤进行考虑分析：
（1）确立再制造设计方案.对新变速箱进行再制造性能分析,对达到生命周期拐点的旧变速箱进行再制造和保障资源总体安排.
（2）再制造工作分析.对再制造的每项工作任务进行分析,制定相应的策略,协调多方面工作,并获得废旧变速箱再制造的第一手统计资料.
（3）分析废旧变速箱的失效模式.对于正常的废旧变速箱来说,若失效部件能够正常运行一个使用周期,则其失效形式一般体现为磨损、腐蚀等经过缓慢过程引发的零件形状或性能变化.
（4）废旧件寿命预测分析.对废旧零件的剩余寿命进行评估和预测是保证再制造变速箱高质量服役的重要基础.
（5）再制造周期费用分析.直接影响着废旧变速箱再制造的决策,对再制造周期费用进行分析具有重要意义.
（6）生命周期拐点分析.再制造是消除变速箱有形磨损和无形磨损的重要手段,正确选择再制造时机,有效地掌握待再制造变速箱在其使用寿命中的位置,是保证再制造变速箱更加可靠的主要因素.
（7）再制造环境分析.指对变速箱在再制造过程内的能量和物质的消耗以及对环境的损害进行评价.
（8）再制造反馈机制.建立再制造分析反馈机制直接影响再制造相关信息能否科学有效地反馈到新变速箱的初始设计当中.
变速箱再制造设计需要对变速箱的再制造过程进行统计分析,识别再制造设计准则,并反馈到设计过程中.在再制造设计的进化过程中,把变速箱的资源与能源属性、零部件寿命周期、再制造成本、再制造时间、再制造价值、再制造结构工艺性等因素都引入到新变速箱的设计过程中.变速箱再制造设计考虑变速箱生命周期末端时易于再制造的能力,研究如何把变速箱的再制造性能设计到变速箱中去,并以合适的制造工艺和完善的质量管理及检验来保证变速箱的再制造性,以科学再制造性试验来证实和评定其再制造性,以保证变速箱具有较高的固有再制造性.变速箱再制造设计冲突是因设计时为满足变速箱的再制造性能而给变速箱的其他要素带来了负面影响而产生的.
变速箱的再制造设计冲突形成从两方面进行考虑：
（1）对于新变速箱设计,要考虑变速箱生命周期末端时易于再制造的能力,即要研究如何把变速箱的再制造性能设计到产品中去,并以一定的方法来保证和评定该变速箱具有较高的再制造性.为了实现新变速箱的再制造性能,这就要求设计人员在进行变速箱设计的时候需要充分考虑到变速箱的再制造性能因素,如资源节约、环境污染小、多生命周期、易于拆解性、易于清洗性、易于修复升级性、提高标准化和互换性程度等一系列的问题.但这些考虑因素又对变速箱的设计成本、生产耗费时间、质量等造成一定的影响.如考虑变速箱的环保性能时,使用环保材料是一个可供选择的办法,但是使用了环保材料,可能会增加设计成本等.这样就出现了冲突,即形成了再制造设计冲突.
（2）对于废旧变速箱设计,同样需要考虑到在对废旧变速箱进行再制造时所遇到的原变速箱结构、再制造材料、再制造工艺、再制造质量等要素与再制造的成本、耗时、质量等因素之间产生冲突.同时由于对废旧变速箱进行再制造设计时不可避免的对变速箱的原有设计进行不同程度的改进,如把之前的不可拆解结构升级成可拆解结构,但这种改变会带来时间、效益和质量上的相应变化.而这种改变在带来正面影响的时候或许会带来负面影响,导致再制造设计要素与传统设计要素之间产生了冲突.
冲突一旦形成,则设计人员要对其进行解决.按照传统的设计方法,折衷法是解决设计冲突的常用方法,但折衷解往往不是创新解,设计人员不掌握同时满足冲突双方的解法是造成这种结果的根本所在.而公理设计是基于设计公理和原则进行的一种全新的概念性设计方法；创新问题解决理论是在对数以百万计的专利文献加以研究后建立的一套解决发明创造问题的方法,这两种方法在面临设计问题的冲突时各有解决的途径.
3．总结
中国工程院院长徐匡迪先生指出：我国构建循环经济、建设节约型社会应遵循“4R”原则(Reduce、Reuse、Recycle、Remanufacture),再制造是其中非常活跃且充分体现自主创新和高技术含量的要素.再制造设计在设计阶段就考虑产品的拆解性能和再制造性能,是高效益、高效率、低污染、高循环利用再制造过程的前提.汽车变速箱的再制造技术的广泛应用,提高了变速箱的使用寿命,对促进汽车行业可持续健康发展、构建节约型社会具有重要意义.