汽车换挡器自动测试台结构与检测系统设计文献综述

 2022-09-16 11:39:25

文献综述(或调研报告):

变速器换挡系统对汽车驾乘性能影响的重要性不言而喻,国内外在此方面也做了大量的研究 国内汽车工业起步较晚,很多车型的设计都是参照国外成熟车型的进行逆向开发,车企最初在设计换挡系统的时候借鉴相应车型的换挡系统和一些经验参数完成设计。目前最流行的还是通过试验的方法来对换挡系统进行评价和研究。随着仿真技术的发展,应用虚拟建模仿真的方法来研究换挡质量在国内也逐渐得到了应用。另一方面,变速器换挡性能是与驾驶员的主观感受相联系的,怎样评价换挡性能是研究换挡系统的一个重要问题。随着经验的积累,国内已着手建立相应的换挡性能评价体系,并且逐渐在完善。

杨士钦[1]等根据对换挡系统的结构分析和试验测试分析研究了乘用车的手动变速器换挡性能,发现通过改进同步器啮合齿的结构形状、锥面数、摩擦系数等因素能有效的改善换挡性能。华南理工大学的陈玉祥[2]利用 ADAMS 建立了手动变速器换挡系统动力学模型,并分析了同步器锥面摩擦因素、软轴的刚度和阻尼、换挡速度等因素对换挡性能的影响。同济大学的陈震[3]等人利用 ADAMS 建立了同步器多体动力学模型,并分析了输入轴的转动惯量和换挡力的大小对同步过程的影响。合肥工业大学的刘凯[4]对同步器也做了动力学建模分析,同时还对换挡执行机构进行了可靠性和寿命分析,并对其做了相应的结构拓扑优化。武汉理工的徐达伟[5]等通过数学建模方法对同步器同步时间做了计算研究。武汉理工大学的周帅[6]先通过 UG 建立同步器三维模型,再利用 ADAMS 对其做了仿真分析和研究。大连理工大学的傅友宾[7]利用 Pro/E 和 ADAMS 对变速器传动系统做了运动学和动力学的仿真分析,同时通过建立简化的同步器模型,利用 ADAMS 对同步器的性能也做了相应分析和研究。同济大学的赵世琴[8]等建立了同步器接合过程的数学模型,该模型比较全面的考虑了各种因素的影响,且易于编程和计算。

吉林大学的崔传宝[9]从选换挡对称性、选挡力、换挡力、斜向换挡和选换挡刚度的主观评价方面和最小换挡力、换挡时间和换挡冲量等的客观评价方面建立了换挡评价体系,主要采用与国外成熟车辆对比的方法对国内自主品牌车辆的机械式变速器进行换挡品质评价,提出改进。王健博士[10]基于支持向量机的理论结合主观评价和客观评价,建立一套可实现正向评价和逆向开发预测两方面功能的换挡质量评价体系。上海交通大学的乐华[11]通过仿真与试验相结合的方法对手动变速器换挡操纵机构的可靠性、极限性能和耐久性能进行了分析和研究。李丰硕[12]开发了变速箱选换挡性能试验台,该测试平台在脱离实车的情况下进行试验,且不需要人为参与,利用伺服电动缸实现选换挡操作;谢小洪[13]在其基础上详细设计了变速器换挡机械手以及控制系统,其采用气动的方式实现选换挡操作。

国外汽车工业起步较早,汽车换挡性能的研究比较早,无论是从系统层面还是从零部件层面,国外对于换挡系统的研究都要深入和细致得多。

Daniel Hauml;ggstrouml;m[14] 利用 MATLAB 开发了一款计算变速器同步过程的软件,该软件可适用于不同的变速箱同步计算,且有较高的可靠性和准确性。 Alain Bouffet[15] 通过试验方法对同步器的摩擦特性进行了专门的研究,并分析了不同的同步器结构、转速、载荷大小和润滑油配方对摩擦特性的影响。 David Kelly Christopher Kent [16]在 MATLAB / Simulink 中建立了比较完善的手动变速器换挡系统动力学模型,并用以分析和改善二次冲击、齿轮啮合和局部冲突等换挡质量问题。 L Lovas [17]等对同步器的同步过程做了深入的理论分析和软件仿真计算,并对同步接合过程中的粘滑运动现象和二次冲击做了详细研究,并阐释了二次冲击的随机分散的特征。 Rohit Kunal [18]等研究了自锁凹槽的轮廓形状对手动变速器换挡力曲线的影响,发现凹槽轮廓形状对二次冲击有一定的影响。 查尔姆斯理工大学的 ANA PASTOR BEDMAR [19]也建立了某商用车换挡系统换挡过程数学计算模型并分析了同步环锥角、锥面平均半径、锥面凹槽数量等因素对换挡质量、二次冲击、粘滑运动的影响。

Joohyung Kim [19-20]等利用键合图理论方法建立了手动变速器包括外操纵、内操纵、同步器、动力传动系统的换挡系统动力学模型,该模型可用于在最初设计阶段分析和评估换挡手感, 接着建立了包括内外操纵机构、同步器、动力传动系在内的换挡系统数学计算模型,然后利用统计的方法分析和评价换挡手感问题。Jaideep Singh [21]等深入分析了换挡拨叉刚度对换挡质量的影响,并研究通过对拨叉刚度的优化以减轻换挡二次冲击、换挡杆抖动和齿轮啮合噪声。 Antonio Frisoli [22]等采用一个带有 2 自由度力反馈换挡手柄的换挡系统仿真模型对手动变速器的的换挡力特性进行分析和研究,该模型比较真实的反映了换挡过程的驾驶员手部的换挡力感。

近几年,吉孚动力技术(苏州)有限公司(GRC)开发的换挡分析系统(GSA)得到了越来越多的变速器生产厂家和整车厂的青睐,它可以用于对比不同变速箱或者车辆的换挡性能和换挡感觉,评估变速箱设计、油品差异和变速箱老化的影响,批产产品的品质保证。主要测试换挡力、选挡力、换挡行程、选挡行程、离合器行程、输入轴转速、输出轴转速、车辆速度、发动机转速等,通过离线的分析可以得到一些相应的换挡力、选挡力和位移的曲线,从而得到相应的对于换挡品质的分析报告。此换挡分析系统的优点是硬件安装快速、简单,数据采集的结果独立于硬件的安装位置,可以显示详细的换挡过程中的各换挡阶段。但是其换挡装置的设计采用人为操纵的方式,由安装在换挡杆上的力传感器和位移传感器进行数据采集,这种人工换挡方式不仅效率低下,而且性价比也很低,加之个人操纵习惯以及主观感觉不同,影响了数据的客观性,不利于评估变速器的换挡性能。

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