建立換擋系統(tǒng)性能臺架模擬測試的研究與分析

摘 要 某車型在開發(fā)驗證階段，通過建立換擋系統(tǒng)性能臺架模擬測試，收集和分析相關(guān)數(shù)據(jù)資料，進行換擋系統(tǒng)性能相關(guān)問題研究與分析。提前發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題，并提出相應(yīng)整改和解決措施并在實車上面進行充分驗證，從而縮短開發(fā)周期，提升產(chǎn)品開發(fā)的效率，在激烈的市場競爭中贏得先機。

關(guān)鍵詞 換擋系統(tǒng);臺架測試;優(yōu)化分析

1 緒論

隨著時代發(fā)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(fā)問題統(tǒng)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(zhì)，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(fā)現(xiàn)換擋系統(tǒng)相關(guān)問題，準備方案進行優(yōu)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(tǒng)性能影響因素

換擋系統(tǒng)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(tǒng)零件主要結(jié)構(gòu)及功能如下介紹。

（1）變速器由傳動機構(gòu)和操縱機構(gòu)兩部件組成。傳動機構(gòu)的主要作用是改變轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速;操縱機構(gòu)作用是控制傳動機構(gòu)，產(chǎn)生不同的速比，通過換擋可以使發(fā)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(tǒng)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(wěn)的行駛。

（3）換擋器作為換擋操縱系統(tǒng)里面執(zhí)行部件，也是問題暴露的終端零件，在換擋系統(tǒng)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(tǒng)中的作用

臺架測試主要用于模擬換擋系統(tǒng)零件在實車上面的性能體現(xiàn)，通過激勵源模擬發(fā)動機在整車正常行駛發(fā)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(shù)據(jù)布置走向進行約束固定;

通過激勵源模擬發(fā)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(yīng)設(shè)備對抖動情況進行測試;

收集數(shù)據(jù)情況，對比分析原因，并制定措施進行優(yōu)化;

以下為某三個車型定頻測式（固定頻率）結(jié)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）：

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(qū)間衰減作用低于車型1和2，在800-1400Hz區(qū)間三個車型衰減作用基本相當(dāng)，在1400-2000Hz區(qū)間車型1的衰減作用優(yōu)于車型1和2;

為解決換擋性能相關(guān)問題進行針對性調(diào)整相關(guān)參數(shù)（如：優(yōu)化布置、調(diào)整材料結(jié)構(gòu)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(yōu)化方案措施分析

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

在臺架測試模擬系統(tǒng)中，方案驗證過程根據(jù)具體實際情況來進行相應(yīng)的調(diào)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(yōu)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。

參考文獻

[1] 王望予.汽車設(shè)計（第4版）.機械工業(yè)出版社，2017年8月.

[2] 王霄鋒.汽車底盤設(shè)計（第2版）.清華大學(xué)出版社，2018年1月.

作者簡介

孫海，學(xué)歷：研究生 ，職稱：工程師，工作領(lǐng)域：汽車傳動系統(tǒng)零件開發(fā)與研究。