机械式变速器起步换挡性能测试方法研究

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10.16638/ki.1671-7988.2018.15.019

机械式变速器起步换挡性能测试方法研究

吴小海，马骁

（陕西法士特汽车传动工程研究院实验中心，陕西 西安 710077）

摘 要：机械式变速器起步换挡性能系统及其测试方法是模拟司机起步换挡的过程，为我公司在测试变速器换挡起步性能领域，填补了空白。文章就从该系统的硬件组成和测试方法等方面做了详细的描述和大量的试验，为该系统的科学系和准确性提供了依据。

关键词：起步换挡；电磁离合器；同步器；自由降速；反应时间

中图分类号：U467 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)15-50-03

Research on Test Method of Starting Gearshift Performance for Mechanical Transmission

Wu Xiaohai, Ma Xiao

（Test Center of Shaanxi FAST Automobile Transmission Engineering Research Institute, Shaanxi Xi'an 710077） Abstract: The start shifting performance system of MT and its test method simulates the driver's start shifting process, and fills the blank for our company to test the performance of transmission shifting performance. This article makes a detailed description and a large number of tests from the aspects of hardware composition and test methods of the system, and provides a basis for the scientific system and accuracy of the system.

Keywords: start shift; electromagnetic clutch; synchronizer; free speed; reaction time CLC NO.: U467 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)15-50-03

引言

随着司机对机械式变速器换挡舒适性要求的提高，以及主机厂对变速器起步舒适性要求的提高，不仅仅局限于静态换挡性能，同时对变速器起步换挡性能也有了更多的要求，这就需要变速器有舒适的起步换挡性能，本文结合实际的部分客户的需求，提出了一种测试变速器起步换挡性能的方法。

1 起步换挡性能系统的硬件组成

按照车辆起步倒挡的特性，我们团队搭建了一套起步换挡性能系统，保证模拟整车的起步倒挡特性，如图1。

图1 起步换挡性能系统原理图

1：驱动电机及飞轮组，2：扭矩仪，3：传动轴，4：换挡机械手，5：选挡机械手，6：电磁离合器开关，7：被测变速器，8：离合器摩擦片，9：转速编

码器；10：电磁离合器，11：一轴驱动电机，12:24V 供电电源

在以上系统中，1驱动电机及飞轮组提供大惯量，保证在起步的时刻，变速器二轴转速为零；2扭矩仪测试起步换挡过程中的二轴扭矩；4和5是选换挡机械手系统，保证换挡过程中，力量和速度的一致性；6电磁离合器开关，该开

作者简介：吴小海，男，江西新余，助理工程师，本科，就职于陕西法士特传动工程研究院实验中心，主要从事变速箱测试类工作。

吴小海 等：机械式变速器起步换挡性能测试方法研究

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关借用空挡灯开关，保证当变速器在空挡位置时，电磁离合器通电吸合，将一轴电机的扭矩传递给变速器一轴，当变速器操纵机构没有到空挡位置的时候，电磁离合器开关断开，切断动力输入； 9转速编码器，监控一轴转速的变化情况；10电磁离合器传递或切断一轴电机的扭矩；11一轴驱动电机，模拟发动机为变速器提供动力； 12:24V 电源系统，为电磁离合器提供24V 直流电源。

2 起步换挡性能系统的测试方法

如图1所示，当变速器挂到空挡，电磁离合器开关接通，电磁离合器将变速器一轴和一轴电机连接，一轴电机输出扭矩保证动力输入，当换挡杆离开空挡，电磁离合器开关断开，电磁离合器断开动力输入，变速器换挡，二轴有大惯量飞轮组保持二轴静止，从而实现了任何一个挡位（包括倒挡）的起步试验。图2为电磁离合器实物图。

图2 电磁离合器实物图

通过上文的描述，我们通过试验实现了变速器起步换挡性能的测试，但在测试的过程中也一些问题需要优化。变速器在空挡的时候电磁离合器开关接通，一轴转速提高到某一转速（700rpm ），机械手换挡开始，在0.1秒后，即图3中的S1~T1的时间t1=0.1秒，电磁离合器断电，动力断开，一轴先有一段自由降速从T1~S2，后经过同步器的同步过程S2~S3，将一轴转速降为零。在以上的过程中，S1~T1之间的时间t1=0.1S 是由于空挡灯开关的行程产生的。而司机的换挡过程图4，从离合器踏板踩下，动力中断T0开始到换挡杆动作S1的过程定义为反应时间t0，人的反应时间t0大概在0.5~1.0秒之间，人的反应时间内变速器一轴在自由降速。从图3和图4的同步开始S2的一轴转速比较，图5的一轴转速明显低于图4，所以人在换挡过程中一轴降速更多，因此需要对系统进一步优化。

图3 起步换挡性能系统换挡曲线图

图4 人手起步换挡曲线图

在某一油温下，变速器挂空挡，电磁离合器开关接通，一轴升速，升到指定转速；电磁离合器开关断开，切断动力输入，不换挡，让一轴自由降速，直到转速为零；从而可以得到被测变速器的一轴转速随时间自由降速的曲线，在该曲线上可以找到人的反应时间t0时刻变速器的一轴转速值。图5为油温19℃，某变速器，一轴转速稳定到700rpm ，600rpm ，500rpm ，400rpm 四种一轴转速下自由降速的时间和转速曲线的拟合。

图5 一轴自由降速与时间的拟合曲线

表1是油温19℃，一轴稳定转速700rpm ，一轴自由降速的数据。

表

1

从图5，可以看出， 4种指定一轴转速自由降速的拟合度很好，所以就可以得到人在换挡过程中，人的反应时间t0对应的一轴转速，是t0+t1（t1=0.1s ）时刻，表1中的一轴转速，将该转速作为起步换挡性能系统一轴转速。

3 测试数据分析

图6 油温19℃，空挡→1挡起步换挡性能曲线图