建立换挡系统性能台架模拟测试的研究与分析

摘 要 某车型在开发验证阶段，通过建立换挡系统性能台架模拟测试，收集和分析相关数据资料，进行换挡系统性能相关问题研究与分析。提前发现相关问题，并提出相应整改和解决措施并在实车上面进行充分验证，从而缩短开发周期，提升产品开发的效率，在激烈的市场竞争中赢得先机。

关键词 换挡系统;台架测试;优化分析

1 绪论

随着时代发展，汽车的使用也更加的频繁，同时人们对汽车本身的性能要求也越来越高。汽车的驾驶性能是衡量整车性能的一个重要指标，而换挡舒适性又是驾驶性能里面一个不能忽略的重要因素。

通过对整车开发问题统计来看，换挡手柄球抖动问题一个普遍问题，特别是手动换挡配置车型，改善手柄球抖动性能对于提升用户感知品质，提高整车市场认可度有着重量作用。本文研究通过运用台架模拟，提前发现换挡系统相关问题，准备方案进行优化提升以达到缩短周期，提升效率，尽早赢得市场先机的作用。

2 换挡系统性能影响因素

换挡系统由变速器、换挡器和换挡拉索等零件组成，作用是将用户的换挡意图从换挡手柄通过换挡拉索传递到变速器端，控制变速器进行挡位切换。

整车换挡系统零件主要结构及功能如下介绍。

（1）变速器由传动机构和操纵机构两部件组成。传动机构的主要作用是改变转矩和转速;操纵机构作用是控制传动机构，产生不同的速比，通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力工况下。

（2）换挡拉索作为换挡系统传递路径零件，在换挡过程起到力矩传递作用，通过带动变速器摇臂进行挡位的切换，让整车在不同工况下都能够平稳的行驶。

（3）换挡器作为换挡操纵系统里面执行部件，也是问题暴露的终端零件，在换挡系统故障中，手柄球抖动是最为常见的NVH问题。

3 台架测试在换挡系统中的作用

台架测试主要用于模拟换挡系统零件在实车上面的性能体现，通过激励源模拟发动机在整车正常行驶发出的振动，通过换挡拉索传递到换挡手球上面。整个步骤如下：

将换挡器固定在水平面上;

将拉索按照数据布置走向进行约束固定;

通过激励源模拟发动机在正常行驶时各抖动频率下的情况;

选择几个特殊的位置点用相应设备对抖动情况进行测试;

收集数据情况，对比分析原因，并制定措施进行优化;

以下为某三个车型定频测式（固定频率）结果（套管帽到换挡底座间加速度衰减曲线CH2/CH1）（CH2为拉索在换挡底座测试点，CH1为拉索在变速器支架上测试点）：

从以上（图3-2）可以看出：

车型1和车型2从套管帽到换挡底座间的衰减趋势基本相似;

车型3在100-800Hz区间衰减作用低于车型1和2，在800-1400Hz区间三个车型衰减作用基本相当，在1400-2000Hz区间车型1的衰减作用优于车型1和2;

为解决换挡性能相关问题进行针对性调整相关参数（如：优化布置、调整材料结构等）再次进行模拟测试，以达到一个相对理想的效果时再进行工程化验证。

4 优化方案措施分析

為提升换挡性能，制订优化提升换挡性能的一系列措施。同时根据前期已经开发的成功经验以及失效模式库，拟定的以下参数作为优化提升验证方向（表4-1）：

在台架测试模拟系统中，方案验证过程根据具体实际情况来进行相应的调整。可以针对单一零部件变更在台架上面进行测试，也可以组合变更因素进行台架测试，以达到最佳换挡性能，然后将最优方案进行工程化验证，以达到缩短周期，提升效率的最终目标。

参考文献

[1] 王望予.汽车设计（第4版）.机械工业出版社，2017年8月.

[2] 王霄锋.汽车底盘设计（第2版）.清华大学出版社，2018年1月.

作者简介

孙海，学历：研究生 ，职称：工程师，工作领域：汽车传动系统零件开发与研究。