汽车手动挡变速器换挡性能评价方法初探.doc

汽车手动挡变速器换挡性能评价方法初探摘要：木文详细介绍了手动挡变速器换挡性能的客观测试与主观评价方法 对国内外成熟车型和木公司自主开发车型的客观数据研究分析与对比，并总结出 主观评价表及评分机制为提升自主研发车型的换扌当品质，提供数据支持关键词：手动挡变速器 换挡性能客观测试 主观评价1引言随着人机工程学在车辆上应用的深入，人们对车辆变速操纵系统的操控舒适 性也提出了更高的要求而目前国内机械式手动变速器的换挡困难等问题严重影 响了该类车辆在消费者心中的形象为了提高车辆品质，增强公司品牌在市场中 的形象与地位，木公司开始着手对手动挡车辆换挡性能的研究，并建立评价体系 试验采用GIF换挡分析系统，对车辆在静止与运动换挡过程中不同的换挡阶段 （预同步、同步、自由滑移、二次冲击）、锁止销特性、换挡杆行程、选换挡力、 系统刚度、各挡位自由间隙、换挡冲量等参数进行数据采集，结合标杆、竞品车 辆的数据分析对比与主观评价，发现车辆的换扌当质量问题为提升手动扌'勺变速器 的换挡性能提供指导依据2客观测试与分析2」静态测试静态测试主要的试验内容有选换挡力及行程、选换挡刚度、斜向换扌当特性、 各挡位H由间隙的测量。

试验时车辆静止，发动机熄火，离合器处于分离状态 整个试验过程都由驾驶经验丰富、操作熟练的驾驶员完成在试验之前，驾驶员 需要熟悉试验车辆的换挡方式，并进行多次演练，掌握试验要领2.1.1选换挡力及行程通过对静止状态下换挡杆选换挡力和行程的测量，能够反映出锁止销和选挡 复位机构对选换扌当性能的影响，以及其吸入感和敏感区域提醒等特性是否得到了 充分的体现最终对变速器的锁止销和选挡复位机构的特性做出评价如图1 所示，该车选挡机构为斜面与锁销配合机构，选挡过程顺畅、清晰，在克服锁止 销力时，阻力平缓，且左右对称性较好但进挡阻滞感较大，进挡不顺畅，吸入 感较差，同时可以反映岀换挡系统润滑不佳及锁止机构作用面工艺粗糙2.1.2选换挡刚度对变速操纵系统进行选挡与换挡方向刚度的测量，口的主要是评价其选换挡 功能的可靠性换挡刚度测量三挡与四挡的换挡刚度即可，首先将换挡杆推入三 挡，用大于100N的力向前推，然后松开换挡杆，让其口动回到口由位置，重复 操作10次以上，止向换挡刚度测试完成负向换挡刚度与左右选挡刚度测试方 法同上最后采用40N〜60NZ间的曲线斜率作为系统刚度值结果如图2所示, 较为理想的换挡刚度值一般在（5〜10） N/mm,该车选换扌当刚度大小适中。

2.1.3斜向换挡斜向换挡试验主要目的是评价斜向换挡的准确性、导向性以及平顺性通过 对数据的分析，可得出换挡杆斜向通过的范围以及角度，从而判断换挡指斜角、 拨叉换扌当块斜角以及互锁板斜角的设计及工艺水平是否符合要求理想的斜向换 挡主要特点是换挡路线清晰、顺畅、无阻滞，能够快速准确的换入目标挡位试 验时驾驶员将换挡杆从斜对的二挡三挡、四挡五挡相互切换，重复多次2」.4自由间隙车辆挡位的自曲间隙的大小会直接影响到驾驶员的换挡感觉挡位间隙过 大，会造成各挡位间的不对称，影响驾驶员的挡位感，容易使驾驶员误挂或者挂 错挡位间隙过小又会造成换挡生硕、无柔性，使驾驶人员感觉不适数据采集吋，用最小的力在各挡位间搅动，在搅动的过程中，将力逐渐增加 到15N以上在进行数据处理时，仅选择5N及5N以下的力所产生的区域面积 为口由间隙，一般认为自由间隙反映在换挡杆上的轨迹区域面积应不大于 lOmmxlOmmo2.2动态测试动态换挡测试是对车辆换挡系统的主体评价，是换挡性能的综合体现其中 参杂着换挡机构的影响因素和变速器同步性能等的换挡信息通过对不同换挡阶 段的划分、换扌肖力、同步冲量、二次冲击等方面的分析，来评价换扌肖性能的优劣。

需要指出的是二次冲击是随机且难以被预先检测到的，它是一个突然岀现在 同步Z后，完全进挡Z前的一个轴向力，这个力的产生是由于同步滑套花键齿是 整数分布的，但是结合齿的位置又不能在同步过程中进行定义，再加Z结合套和 结合齿由于各自的惯性不同，在结合前存在转速差，所以当结合套与结合齿结合 的过程中，就有可能产生齿与齿之间的碰撞，从而在换扌当杆上产生出一•个能被感 知的力，这个力就叫做二次冲击力通常用力比来定义二次冲击的水平，即二次 冲击力值Fdouble占最大同步力Fmax的百分比，如卜式所示：当二次冲击力小于换扌肖力的50%时，驾驶员一般察觉不到该力的存在，此时 可以忽略二次冲击对驾驶舒适性的影响动态换挡试验分运动模式与舒适模式两种换挡方式进行测试该部分试验需 要驾驶员严格控制车速与发动机转速2.2.1运动模式换扌当测试运动模式换挡主要体现换挡的顺畅性以及换挡冲量因为在换扌当过程中，由 于驾驶员的驾驶习惯等因素的不同，换挡速度就不同，作用在结合套上的同步力 也就不同，单独用换描力或者换描吋间则无法评价换描性能的优劣，因为驾驶员 可以用很大的力和很短的换挡时间达到同步，也可以用很小的力和很长的换挡时 间达到同步。

因此就需耍研究与驾驶员操做无关的同步冲量，该值是换挡系统固 冇的，不是随着驾驶员特性变化而变化的换挡冲量即为换挡过程中换挡力与换挡吋间的积分而在换挡的各阶段中， 同步阶段产生的同步冲量对动态换挡的评估最为重要根据同步器的工作过程, 可知其具有三方面的功能首先在空挡位置实现定位功能这主要是借助于定位 销及定位销弹簧和结合套内表而的凹槽形状实现的英次在换扌当过程中，实现所 选扌肖位的两个齿轮的转速趋于一致，避免由于两齿轮转速不一致而提前啮合最 后，在同步器同步吋，待啮合齿轮能够迅速结合，实现同步后，必须保证同步器 处于锁止状态，以避免产生冲击、噪音等现象在正常行驶过程中，驾驶员每一 次换挡操作，都会感受到一个最大的换挡力值，一般情况卜•，该峰值力就是换挡 同步力值。