汽车手动挡变速器换挡性能评价方法探析

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1、汽车手动挡变速器换挡性能评价方法探析　　摘要：本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本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挡品质，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，本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。

2、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，发现车辆的换挡质量问题。为提升手动挡变速器的换挡性能提供指导依据。2客观测试与分析82.1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、斜向换挡特性、各挡位自由间隙的测量。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

3、，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挡性能的影响，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，同时可以反映出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8对变速操纵系统进行选挡与换挡方向刚度的测量，目的主要是评价其选换挡功能的可靠性。换挡

4、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，让其自动回到自由位置，重复操作10次以上，正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～60N之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，该车选换挡刚度大小适中。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、拨叉换挡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

5、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。2.1.4自由间隙车辆挡位的自由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硬、无柔性，使驾驶人员感觉不适。数据采集时，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自由间隙，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10mm×10mm。2.

6、2动态测试8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、换挡力、同步冲量、二次冲击等方面的分析，来评价换挡性能的优劣。需要指出的是二次冲击是随机且难以被预先检测到的，它是一个突然出现在同步之后，完全进挡之前的一个轴向力，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，再加之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，从而在换挡杆上产生出一个能被感知的

7、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，如下式所示：当二次冲击力小于换挡力的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运动模式换挡测试运8动模式换挡主要体现换挡的顺畅性以及换挡冲量。因为在换挡过程中，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，单独用换挡力或者换挡时间则无法评价换挡性能的优劣，因为驾驶员可

8、以用很大的