建立換擋系統(tǒng)性能臺(tái)架模擬測(cè)試的研究與分析

摘 要 某車(chē)型在開(kāi)發(fā)驗(yàn)證階段，通過(guò)建立換擋系統(tǒng)性能臺(tái)架模擬測(cè)試，收集和分析相關(guān)數(shù)據(jù)資料，進(jìn)行換擋系統(tǒng)性能相關(guān)問(wèn)題研究與分析。提前發(fā)現(xiàn)相關(guān)問(wèn)題，并提出相應(yīng)整改和解決措施并在實(shí)車(chē)上面進(jìn)行充分驗(yàn)證，從而縮短開(kāi)發(fā)周期，提升產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的效率，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中贏得先機(jī)。

關(guān)鍵詞 換擋系統(tǒng);臺(tái)架測(cè)試;優(yōu)化分析

1 緒論

隨著時(shí)代發(fā)展，汽車(chē)的使用也更加的頻繁，同時(shí)人們對(duì)汽車(chē)本身的性能要求也越來(lái)越高。汽車(chē)的駕駛性能是衡量整車(chē)性能的一個(gè)重要指標(biāo)，而換擋舒適性又是駕駛性能里面一個(gè)不能忽略的重要因素。

通過(guò)對(duì)整車(chē)開(kāi)發(fā)問(wèn)題統(tǒng)計(jì)來(lái)看，換擋手柄球抖動(dòng)問(wèn)題一個(gè)普遍問(wèn)題，特別是手動(dòng)換擋配置車(chē)型，改善手柄球抖動(dòng)性能對(duì)于提升用戶感知品質(zhì)，提高整車(chē)市場(chǎng)認(rèn)可度有著重量作用。本文研究通過(guò)運(yùn)用臺(tái)架模擬，提前發(fā)現(xiàn)換擋系統(tǒng)相關(guān)問(wèn)題，準(zhǔn)備方案進(jìn)行優(yōu)化提升以達(dá)到縮短周期，提升效率，盡早贏得市場(chǎng)先機(jī)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(guò)換擋拉索傳遞到變速器端，控制變速器進(jìn)行擋位切換。

整車(chē)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(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)兩部件組成。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要作用是改變轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速;操縱機(jī)構(gòu)作用是控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，產(chǎn)生不同的速比，通過(guò)換擋可以使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在其最佳的動(dòng)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(guò)程起到力矩傳遞作用，通過(guò)帶動(dòng)變速器搖臂進(jìn)行擋位的切換，讓整車(chē)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(wèn)題暴露的終端零件，在換擋系統(tǒng)故障中，手柄球抖動(dòng)是最為常見(jiàn)的NVH問(wèn)題。

3 臺(tái)架測(cè)試在換擋系統(tǒng)中的作用

臺(tái)架測(cè)試主要用于模擬換擋系統(tǒng)零件在實(shí)車(chē)上面的性能體現(xiàn)，通過(guò)激勵(lì)源模擬發(fā)動(dòng)機(jī)在整車(chē)正常行駛發(fā)出的振動(dòng)，通過(guò)換擋拉索傳遞到換擋手球上面。整個(gè)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(jìn)行約束固定;

通過(guò)激勵(lì)源模擬發(fā)動(dòng)機(jī)在正常行駛時(shí)各抖動(dòng)頻率下的情況;

選擇幾個(gè)特殊的位置點(diǎn)用相應(yīng)設(shè)備對(duì)抖動(dòng)情況進(jìn)行測(cè)試;

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

以下為某三個(gè)車(chē)型定頻測(cè)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(cè)試點(diǎn)，CH1為拉索在變速器支架上測(cè)試點(diǎn)）：

從以上（圖3-2）可以看出：

車(chē)型1和車(chē)型2從套管帽到換擋底座間的衰減趨勢(shì)基本相似;

車(chē)型3在100-800Hz區(qū)間衰減作用低于車(chē)型1和2，在800-1400Hz區(qū)間三個(gè)車(chē)型衰減作用基本相當(dāng)，在1400-2000Hz區(qū)間車(chē)型1的衰減作用優(yōu)于車(chē)型1和2;

為解決換擋性能相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)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(jìn)行模擬測(cè)試，以達(dá)到一個(gè)相對(duì)理想的效果時(shí)再進(jìn)行工程化驗(yàn)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(shí)根據(jù)前期已經(jīng)開(kāi)發(fā)的成功經(jīng)驗(yàn)以及失效模式庫(kù)，擬定的以下參數(shù)作為優(yōu)化提升驗(yàn)證方向（表4-1）：

在臺(tái)架測(cè)試模擬系統(tǒng)中，方案驗(yàn)證過(guò)程根據(jù)具體實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整?？梢葬槍?duì)單一零部件變更在臺(tái)架上面進(jìn)行測(cè)試，也可以組合變更因素進(jìn)行臺(tái)架測(cè)試，以達(dá)到最佳換擋性能，然后將最優(yōu)方案進(jìn)行工程化驗(yàn)證，以達(dá)到縮短周期，提升效率的最終目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王望予.汽車(chē)設(shè)計(jì)（第4版）.機(jī)械工業(yè)出版社，2017年8月.

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

作者簡(jiǎn)介

孫海，學(xué)歷：研究生 ，職稱(chēng)：工程師，工作領(lǐng)域：汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)零件開(kāi)發(fā)與研究。