建立換擋系統性能臺架模擬測試的研究與分析

孫海

重慶長安汽車股份有限公司 重慶 400000

1 緒論

隨著時代發展，汽車的使用也更加的頻繁，同時人們對汽車本身的性能要求也越來越高。汽車的駕駛性能是衡量整車性能的一個重要指標，而換擋舒適性又是駕駛性能里面一個不能忽略的重要因素。

通過對整車開發問題統計來看，換擋手柄球抖動問題一個普遍問題，特別是手動換擋配置車型，改善手柄球抖動性能對于提升用戶感知品質，提高整車市場認可度有著重量作用。本文研究通過運用臺架模擬，提前發現換擋系統相關問題，準備方案進行優化提升以達到縮短周期，提升效率，盡早贏得市場先機的作用。

2 換擋系統性能影響因素

換擋系統由變速器、換擋器和換擋拉索等零件組成，作用是將用戶的換擋意圖從換擋手柄通過換擋拉索傳遞到變速器端，控制變速器進行擋位切換。

整車換擋系統零件主要結構及功能如下介紹。

（1）變速器由傳動機構和操縱機構兩部件組成。傳動機構的主要作用是改變轉矩和轉速；操縱機構作用是控制傳動機構，產生不同的速比，通過換擋可以使發動機工作在其最佳的動力工況下。

（2）換擋拉索作為換擋系統傳遞路徑零件，在換擋過程起到力矩傳遞作用，通過帶動變速器搖臂進行擋位的切換，讓整車在不同工況下都能夠平穩的行駛。

（3）換擋器作為換擋操縱系統里面執行部件，也是問題暴露的終端零件，在換擋系統故障中，手柄球抖動是最為常見的NVH問題。

3 臺架測試在換擋系統中的作用

臺架測試主要用于模擬換擋系統零件在實車上面的性能體現，通過激勵源模擬發動機在整車正常行駛發出的振動，通過換擋拉索傳遞到換擋手球上面。整個步驟如下：

將換擋器固定在水平面上；

將拉索按照數據布置走向進行約束固定；

通過激勵源模擬發動機在正常行駛時各抖動頻率下的情況；

選擇幾個特殊的位置點用相應設備對抖動情況進行測試；

收集數據情況，對比分析原因，并制定措施進行優化；

以下為某三個車型定頻測式（固定頻率）結果（套管帽到換擋底座間加速度衰減曲線CH2/CH1）（CH2為拉索在換擋底座測試點，CH1為拉索在變速器支架上測試點）：

圖3-2

從以上（圖3-2）可以看出：

車型1和車型2從套管帽到換擋底座間的衰減趨勢基本相似；

車型3在100-800Hz區間衰減作用低于車型1和2，在800-1400Hz區間三個車型衰減作用基本相當，在1400-2000Hz區間車型1的衰減作用優于車型1和2；

為解決換擋性能相關問題進行針對性調整相關參數（如：優化布置、調整材料結構等）再次進行模擬測試，以達到一個相對理想的效果時再進行工程化驗證。

4 優化方案措施分析

為提升換擋性能，制訂優化提升換擋性能的一系列措施。同時根據前期已經開發的成功經驗以及失效模式庫，擬定的以下參數作為優化提升驗證方向（表4-1）：

表4-1

在臺架測試模擬系統中，方案驗證過程根據具體實際情況來進行相應的調整。可以針對單一零部件變更在臺架上面進行測試，也可以組合變更因素進行臺架測試，以達到最佳換擋性能，然后將最優方案進行工程化驗證，以達到縮短周期，提升效率的最終目標。