AMT换挡性能试验台设计与开发

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ANT换挡性能检测方法-般有 实车道路试验和 台架试验l1。实车道路试验耗时、耗资 ，虽然台架试验所能模拟的工况有限 。但它可以避免实车道路试验的缺点，并且可以采集所需检测对象的试验数据。对于工业生产AMT产品而言，台架试验可以降低AMT检测和生产成本 .对 于批量生产 AMT有着重要的作用。 目前国内已有的变速器试验台自动化程度较低。人机界面友好性欠佳，并且无法保证测量精度圆，针对以上需求，本文设计并开发了 AMT换挡性能试验台。

修稿 日期 ：2013-O8-O1作者简 介 ：张寇 1980-，男，山东济南人 ，硕 士研 究生，工程师。研究方向：工业 自动化；马林娜 1987-，女，河北保定人，北京理工大学研究生。研究方向：检测技术、传动控制。

1021 AMT换挡性能检测指标1.1 换挡时间换挡时间 ta，是车辆换挡质量 的技术经济指标 ，它引起的功率中断使车辆的速度下降，直接影响车辆 的动力性 .同时引发的加速度变化会影响车辆的乘坐舒适性l引。

换挡时间的数学表达式为：t8htl十t2t3t4 1式中：tl-换档开始时，离合器分离及发动机减少供油时间 ；t2-换置空档时间 ；t3-挂新档时间 ；t厂 结合离合器与增加发动机供油时间。

由式1可看出 t。和 是由离合器操作引起 ，t：和 t3是变速器 自身的机械动作引起 。好的换挡品质要求在平顺换挡的基础上 ，换挡时间尽量少 ，但换挡越快 ，将会产生较大的换挡冲击 。t 是产生换挡冲击 的时间段 ，在· 测试与控制·此将换挡时间为定义为从摘空挡时刻开始到完全挂上 目标挡所经历的时间回，即不考虑 t4，而 t∠小也无需考虑 ，因此 以 t 、t 之和说 明变速箱器本身换挡性能的优劣 ，因此可以说 t 、t，之和越小，代表换挡品质越高，AMT换挡性能越好。

1.2 换挡力换挡过程中 ，换挡力作用在同步器工作锥面的摩擦力矩 如图 1所示。

式 中：F -作用在～ 。 。～ ，。l 、 结合套 上的换挡力 ；- - c-工作锥面间的摩擦、 ， 系数 ；R 锥面的有效～ 半径 ；p-锥面角度。

图1摩擦力矩作用图 预使 结 合 套 与 同Fig.1 Thefriction torque diagram 步环 顺利 结合 ，其 临界条件为摩擦力矩等于转动惯量产生的力矩 ，根据动量矩定理得：dt 3 SlnD l其中：J-与变速箱输出轴相连的各旋转构件向输出 l轴转换到的变速箱同步器被动部分的转动惯量为 ： 1J∑粤 4 J lq l其 中：Ji-各旋转构件绕其 自身轴线旋转 的转动惯量；i -输出轴至该构件的传动比；n-输出轴上旋转构 l件的数量。 l设从x档换至Y档，在Y档同步器输入端与输出端 l的相对加速度为△1，同步时间为 t，因此平均角加速度为 ： ：dt t 5f l将式4、5代人式3中得： JAtosinq 鲁 FBt- 6换挡力的大小直接影响同步器 的同步品质 ，进而影响变速箱的换挡性能。由式2可以看出当换挡力较大时，同步力矩会增大.会破坏同步器锁环内锥面与输入轴常啮合齿轮外锥面之间的摩擦油膜 .因此造成同步器的磨损 ；从式 6中可看出，在其他参数均不变的情况下 ，换挡力较小时 ，同步器 的同步时 间增加 ，即换挡时 间增长。对同步器换挡来说 ，既省力又迅速的达到同步是最理想 的，也就是说换挡力 与换挡时 间 t的乘积越小说明换挡性能越好。试验台检测这两个指标可以从换挡冲量方面进-步分析变速箱 的换挡性能 。

1.3 鸦挡位移图2为某手动变速箱换挡过程中，换挡力～换挡位移曲线示意图句，图中出现 3个换挡力的峰值 ，在退档时互 锁 、 自锁装 置 的 阻碍 使得 换 挡力 增 加产生峰值 1，在 同步器同步过程 中产 生 的最 大换挡力为峰值 2，当结合套和齿轮端面接触后 ，结 合 套 受 阻使 换 图2挡力增加产生峰值 3。

这说 明在换 挡过 程 中换 挡位 移 的变 化会 出换挡力-换挡位移关系示意图Fig.2 The sketch map ofrelationship between shifting forceand shifting displacement现换挡阻力的变化。AMT只是对传统机械式变速器对换挡执行机构 的动力装置进行改装 ，所以在换挡过程中，换挡位移的变化也会有换挡阻力的变化 。

通过检测换挡位移可以得到在不同换挡力下结合套的实际位置 .从而可 以推断换挡是否成功：如果换挡成功，则可以通过逐渐减谢挡力进行重复换挡试验，从而试验得出退档力和最大换挡力；如果换挡失败，通过换挡位移可以推断该换挡力不能克服哪-阶段 的换挡阻力从而造成换挡失败。鸦挡位移值也可反映位移传感器是否工作正常。

2 AMT试验台系统组成与工作原理2.1 被测 AMT系统工作原理AMT是在传统的固定轴式变速器基础上进行改造 .

采用气动、液动或电动方式代替驾驶员在换挡过程中对离合器和变速器的操纵 ，从而实现 自动换挡 。AMT系统的工作原理为 ：变速箱 电控单元 TCU根据 驾驶员操纵和 当前汽车运行状态判定驾驶员意图 ，采用 TCU中存储的最佳控制规律 ，对油门、离合器及换挡执行机构进行控制 。从而实现最佳 自动换挡 。

2.2 AMT试验台功能及工作原理试验 台完成 AMT自动换挡 的功能性验证和换挡性能测试 ，其主要功能有 ：进行给定次数 的换挡循环 实验.检查是否有换挡失败现象 ；在设定转速 、设定换挡力下 ，完成各档位鸦挡 位移和换挡时间的检测 。

工控机控制夹 紧送进机构将 变速箱固定 。然 后对变 频器”算机 l三兰墨 竺三：：嚣匝 审 匝 - 叫试验 台部分图3 AMT试验台工作原理Fig.3 The working principle of AMTtest benchl03戮 上㈣、， .