建立换挡系统性能台架模拟测试的研究与分析

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  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。
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