自動變速器在農業機械中的應用研究

摘要：自動變速器在農業機械中的普及能夠助力農業生產實現精準化、智能化。探索更為先進的傳動技術和控制策略可以進一步提升自動變速器的性能和效率。介紹自動變速器在農業機械中的應用現狀，提出提升其技術與性能的措施，分析其應用趨勢，以期提升農業生產效率、推動農業現代化發展。

關鍵詞：自動變速器； 農業機械化； 產學研合作

中圖分類號：S223 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2024）03-0078-02

在農業生產中應用自動變速器，能夠根據作業條件和需求自動調整變速比，以實現更精準的操控，從而大幅提高農業生產效率。變速器作為農業機械的核心傳動部件，能夠通過優化變速過程來減少能量損失，達到節能減排的目的。通過分析自動變速器在農業機械中的應用現狀，提出相應的技術與性能提升措施，以促進自動變速器在農業生產中發揮更大的作用。

1 自動變速器及其在農業機械中的應用現狀

1.1 自動變速器的發展現狀

自動變速器是現代汽車動力傳輸系統的重要組成部分，其根據車輛行駛狀態及駕駛員的操控需求來實現傳動比的自動調節，可達到變矩變速的效果。通過精準調整傳動比和擋位，自動變速器能夠確保發動機動力得到高效傳遞，并根據實際駕駛需求進行靈活調節[1]。在加速、減速和巡航過程中，自動變速器均能通過智能換擋策略來提升整車的駕駛性能與燃油經濟性。這一技術的實現不僅依賴于精密的機械結構，更需要電子控制系統與先進算法的支持，是機械、電子、控制等多學科領域知識的綜合應用[2]。行星齒輪式自動變速器作為一種融合了行星齒輪機構高效性與自動變速便捷性的先進變速技術，已成為現代機械傳動領域的重要組成部分。在汽車領域，行星齒輪式自動變速器的應用較為廣泛。在工程機械領域，挖掘機、裝載機等重型工程機械在作業時需要承受巨大的負載和沖擊，而行星齒輪式自動變速器憑借其強大的承載能力和穩定的傳動性能，能夠確保這些設備在惡劣的工作環境下穩定運行。

1.2 自動變速器在農業機械中的應用現狀

農業機械通常需要在各種復雜的工作環境和條件下作業，因此自動變速器需要具備良好的適應能力和調節能力，以應對不同情況。自動變速器的換擋平順性、燃油經濟性、可靠性、耐久性、適應性及靈活性是其在農業機械應用中需要綜合考慮的關鍵性能指標。這些指標的提升有助于優化農業機械的性能，提高作業效率，推動農業機械行業持續發展。近年來，國內農用機械總動力持續增長，從2020 年的10.56 億kW增長至2023年的11.29 億kW，2024年我國農業機械總動力有望增長至11.54 億kW，農業機械化顯示出整體推進的態勢。隨著自動變速器的普及與技術成熟度的提高，部分拖拉機、收割機等農業機械已開始嘗試使用自動變速器，但應用范圍不廣，技術水平有待提升。這既是我國農業機械發展面臨的挑戰，也是未來技術進步與創新的重要方向。

2 自動變速器的技術與性能提升措施

2.1 材料與結構優化

在現代自動變速器的設計制造過程中，采取多種先進的輕量化材料，可以提升變速器的整體性能。高強度鋁合金、鈦合金及碳纖維復合材料等新型材料得到了廣泛應用，這些材料不僅具有較高的強度和耐久性，還可以減輕變速器的整體質量。在齒輪設計方面，通過對齒輪的形狀、材料和熱處理工藝進行精細調整，可以減少齒輪在高速轉動過程中的摩擦和磨損，不僅增強了齒輪的承載能力，使其在高負荷條件下仍能保持穩定運轉，同時也提高了傳動效率，使變速器的性能得到進一步提升。在自動變速器的潤滑系統改進方面，通過優化潤滑系統，采用更高效、環保的潤滑材料和潤滑方式，能夠有效減少變速器內部零件之間的摩擦和磨損，并能延長變速器的使用壽命。

2.2 智能控制策略優化

在自動變速器內部集成高精度的轉速傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器，可以實現對變速器運行狀態的實時精確監測。這些傳感器能夠捕捉變速器內部的細微變化，包括齒輪轉速、油溫、油壓等關鍵參數，并實時傳輸至控制系統。這些數據為智能控制算法提供了重要支撐，使變速器能更精準地響應駕駛指令，從而提升駕駛的平順性和響應性。自適應控制算法能夠根據車輛的實時行駛狀態及駕駛員的個性化駕駛習慣來自動調整變速器的換擋策略。采用遠程監控與診斷系統可以對自動變速器的運行狀態進行實時監控和故障診斷，能夠實時收集并分析變速器的運行數據，一旦發現異常或潛在問題，系統便立即進行預警和提示。遠程監控與診斷系統不僅提高了變速器的可靠性，還提升了維護效率，降低了因變速器故障而導致的車輛停駛風險。

3 自動變速器在農業機械中的應用趨勢

3.1 智能化和無人駕駛技術融合趨勢

農業機械智能化技術的應用顯著提升了自動變速器的性能。作為農業機械的核心組件，自動變速器通過高度智能化的算法和控制機制實現了對作業過程的精確把控。農業機械自動駕駛技術系統主要包括環境感知、工況感知、決策規劃、橫向控制、縱向控制等關鍵技術[3]。智能化技術不僅優化了變速器的響應速度和準確性，還有效提高了農機作業的效率和精度，為現代農業生產提供了有力支持。無人駕駛技術的崛起也為農業機械的發展提供了助力。通過集成先進的無人駕駛系統，自動變速器能夠實現農機作業自主導航和精確執行。無人駕駛技術降低了人工操作的難度，使農機作業不再受限于人工經驗和技能水平，提高了作業的一致性和穩定性。

3.2 綠色低碳技術融合

在實現農業機械綠色低碳發展的進程中，應將節能減排的創新技術融入自動變速器中。運用先進的材料科學、機械設計和控制工程技術可以提升自動變速器的傳動效率，使其在工作過程中更匹配農機作業的實際需求，從而有效減少不必要的能源消耗，不僅有助于提高農機作業效率，還能顯著降低溫室氣體的排放量，為綠色農業生產貢獻力量。可再生能源的利用也為自動變速器在農業機械中的應用提供了新的可能。隨著太陽能、風能等可再生能源技術的不斷進步，可以將這些清潔能源應用于農機的動力系統中。通過合理設計能源管理系統，可實現可再生能源與自動變速器的有機結合，從而達到低碳環保的目的。

4 結語

不斷深化技術創新對于自動變速器在農業機械中的應用至關重要。通過探索更先進的傳動技術和控制策略能夠顯著提高自動變速器的性能和效率。進一步拓展自動變速器的應用范圍，如拖拉機、收割機等多種農業機械，將更好地滿足農業生產的多樣化需求。高校和科研機構在理論研究和技術創新方面具有顯著優勢，而企業則對市場需求和實際應用有著深刻的理解。未來，可以加強產學研合作，以實現資源共享和優勢互補，這對于推動自動變速器技術的研發和實際應用具有重要意義。

參考文獻

[1] 劉家澤，趙澤明，李博.拖拉機動力換擋變速器研究現狀及發展趨勢[J].拖拉機與農用運輸車，2023，50（3）：10-14.

[2] 楊彪.拖拉機動力換擋變速器換擋策略研究[D].重慶：重慶大學，2019.

[3] 孟志軍，王昊，付衛強，等.農業裝備自動駕駛技術研究現狀與展望[J].農業機械學報，2023，54（10）：1-24.