論汽車(chē)自動(dòng)變速器技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

林葉青　梅東方

摘要：本文對(duì)汽車(chē)自動(dòng)變速器技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用進(jìn)行了探討，文章從闡述汽車(chē)變速器的主要作用入手，進(jìn)一步介紹了幾種主要的汽車(chē)自動(dòng)變速器技術(shù)，最后對(duì)汽車(chē)自動(dòng)變速器的發(fā)展趨勢(shì)展開(kāi)了研究。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)自動(dòng)變速器技術(shù);發(fā)展與應(yīng)用;主要作用;未來(lái)趨勢(shì)

前言

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，汽車(chē)行業(yè)也涌現(xiàn)出了越來(lái)越先進(jìn)的設(shè)備與技術(shù)，汽車(chē)自動(dòng)變速器技術(shù)就是一個(gè)典型的案例，這包括建模技術(shù)、仿真技術(shù)、試驗(yàn)技術(shù)等不同類(lèi)型。而變速器技術(shù)未來(lái)將走向何方，也是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。

1.汽車(chē)變速器的主要作用

汽車(chē)變速器的重要功能表現(xiàn)在對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和車(chē)輪的現(xiàn)實(shí)運(yùn)行速率加以控制和調(diào)節(jié)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)能充分體現(xiàn)其功能價(jià)值。由于汽車(chē)的行駛面對(duì)著相對(duì)復(fù)雜甚至是難以把握的行車(chē)環(huán)境，因此其速度也會(huì)根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要出現(xiàn)相應(yīng)的改變，盡管汽車(chē)可采取調(diào)整油量的辦法控制速度，但在汽車(chē)日益智能化、自動(dòng)化的背景下，加強(qiáng)對(duì)變速器的有效利用，能夠更高效便捷地控制速度。總體而言，汽車(chē)變速的功能可以概括為以下幾點(diǎn)，其一是調(diào)整汽車(chē)的傳動(dòng)比，進(jìn)而保證汽車(chē)輪轉(zhuǎn)的速度和轉(zhuǎn)矩得到改變，最終使得行車(chē)途中的自由變速成為可能，并且確保汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)性得到完美體現(xiàn);其二是變速器能夠在保證發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)方向一定的背景下，起到倒退的性能，在不具備變速器的情況下，汽車(chē)倒退就只能依靠發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向的變化來(lái)實(shí)現(xiàn);其三是確保發(fā)揮汽車(chē)的空檔作用。

2.主要的汽車(chē)自動(dòng)變速器技術(shù)

2.1建模技術(shù)

在針對(duì)自動(dòng)變速器建立模型的情況下，可以彰顯對(duì)自動(dòng)變速器概念及深層功能的把握，更全面地闡釋出變速器的多種功能和特征，進(jìn)而使得變速器與整個(gè)汽車(chē)結(jié)構(gòu)保持均衡協(xié)調(diào)，最大程度上優(yōu)化汽車(chē)的性能。但是，尋求精確化需要在基礎(chǔ)上提升模型的復(fù)雜性，這也增加了時(shí)間和資金方面的成本。當(dāng)然，在某些特殊情況下，必須對(duì)模型做一定的簡(jiǎn)化處理，其基本要求是確保經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化的模型可以達(dá)到人們對(duì)行車(chē)的需求，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)的功能和特征加以預(yù)估。其中，數(shù)學(xué)建模作為一種基本的建模方法，數(shù)學(xué)模型作為是現(xiàn)實(shí)生活中事物的數(shù)學(xué)簡(jiǎn)化形式，是用數(shù)學(xué)語(yǔ)言展示實(shí)際現(xiàn)象的過(guò)程，具備極其的邏輯性、客觀性和可重復(fù)性。其次，就圖形建模來(lái)看，它作為系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建立模型的辦法，它的顯著優(yōu)勢(shì)在于可以把由一系列復(fù)雜能量范疇結(jié)合構(gòu)成的統(tǒng)一系統(tǒng)中的眾多物理量，根據(jù)不同能量單元所含的內(nèi)在聯(lián)系，用一組相對(duì)合適的元件構(gòu)成一定的動(dòng)態(tài)綜合模型，以此為基礎(chǔ)展開(kāi)分析。

2.2仿真技術(shù)

仿真技術(shù)又可以分成有限元法仿真、傳動(dòng)系統(tǒng)軟件仿真、硬件在環(huán)仿真等不同類(lèi)型，其中有限元法因?yàn)榫邆淇梢蕴幚斫Y(jié)構(gòu)形狀和邊界條件等任意力學(xué)問(wèn)題的優(yōu)勢(shì)，在汽車(chē)自動(dòng)變速器中被大范圍推廣。當(dāng)前，行業(yè)內(nèi)存在一系列發(fā)展相當(dāng)成熟的通用化有限元軟件，包括ANSYS、NASTRAN等。其次，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)軟件仿真而言，在對(duì)傳動(dòng)系或整體自動(dòng)變速器進(jìn)行仿真時(shí)，往往需要借助MatlabSimulink、SimulationX、Cruise和Advisor等手段，其中Simulink是運(yùn)用范圍最廣的一種軟件系統(tǒng)，它本身是MATLAB集成的一個(gè)用來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件系統(tǒng)，具備模塊化、可重載、可封裝、面向結(jié)構(gòu)圖編程及可視化等優(yōu)勢(shì)。硬件在環(huán)仿真（hardware-in-the-loopsimulation，簡(jiǎn)稱(chēng)HILS）對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)構(gòu)件涵蓋了車(chē)輛模型、軟硬件接口模型、HIL系統(tǒng)硬件等重要成分，HIL系統(tǒng)管理與應(yīng)用軟件，部分真實(shí)車(chē)輛零部件負(fù)載和需要測(cè)試的控制器。HIL基本原理是利用車(chē)輛實(shí)時(shí)仿真模型代替實(shí)車(chē)，仿真模型運(yùn)行于實(shí)時(shí)處理器中，通過(guò)電氣I/O接口與實(shí)際控制器相連接，實(shí)現(xiàn)控制器測(cè)試，HIL系統(tǒng)為控制器提供了等同于實(shí)際車(chē)輛的運(yùn)行環(huán)境。

2.3試驗(yàn)技術(shù)

臺(tái)架試驗(yàn)?zāi)軌蚋庇^、形象地體現(xiàn)汽車(chē)自動(dòng)變速器的使用功能，其結(jié)果相對(duì)可觀、真實(shí)。數(shù)學(xué)建模和仿真操作的結(jié)論是否具備足夠的科學(xué)性，通常需要由臺(tái)架試驗(yàn)的方法加以驗(yàn)證。除此之外，臺(tái)架試驗(yàn)還在新品開(kāi)發(fā)、變速器功能測(cè)驗(yàn)及設(shè)備故障診斷等領(lǐng)域具有重要作用。一般而言，試驗(yàn)臺(tái)架往往包含動(dòng)力單元、加載設(shè)備、變速器及其裝夾部件、能量回饋系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等重要成分。在系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，工作人員傾向于用測(cè)功機(jī)對(duì)系統(tǒng)的整體負(fù)荷進(jìn)行測(cè)試;控制系統(tǒng)所含內(nèi)容相對(duì)繁雜，需要同時(shí)完成信息收集與輸送、變速器和加載電機(jī)的操控等工作任務(wù)。在搭建試驗(yàn)臺(tái)架的過(guò)程中，需要重點(diǎn)關(guān)注傳動(dòng)裝置的適應(yīng)能力、動(dòng)力與負(fù)載的典型性和控制系統(tǒng)的兼容性等方面內(nèi)容。

3.汽車(chē)自動(dòng)變速器的發(fā)展趨勢(shì)

3.1汽車(chē)自動(dòng)變速自身的小型化

由于汽車(chē)的運(yùn)轉(zhuǎn)和行使會(huì)消耗大量的能源，為有效控制能耗，通常會(huì)采取降低汽車(chē)總重的方法，進(jìn)而降低運(yùn)動(dòng)的傳遞速率，毫無(wú)疑問(wèn)，自動(dòng)變速器的運(yùn)用與發(fā)展要在這些角度上入手，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)型號(hào)的縮小化、耗油量的最低化。然而縮小汽車(chē)型號(hào)不應(yīng)該對(duì)汽車(chē)的性能有不利影響，而應(yīng)該將自動(dòng)化、智能化發(fā)展作為主要追求目標(biāo)，確保汽車(chē)的安全度。

3.2汽車(chē)自動(dòng)變速器的噪音進(jìn)一步降低

汽車(chē)會(huì)造成一定規(guī)模的噪音，而其中的發(fā)動(dòng)機(jī)則是形成噪音的關(guān)鍵部分。為有效控制噪音，需要在變速器噪音上做出努力，進(jìn)而優(yōu)化元件的功能，最大程度地減少噪音污染。汽車(chē)變速器的噪音從其產(chǎn)生來(lái)源看，重點(diǎn)在于齒輪間的互相摩擦上。在研究不斷深入的情況下，要不斷提高齒輪重合度。從客觀來(lái)看，噪音已經(jīng)變成了現(xiàn)代環(huán)境污染中的關(guān)鍵成分，控制噪音不只是保護(hù)環(huán)境的需要，也能提升用戶的體驗(yàn)感。

3.3汽車(chē)自動(dòng)變速的無(wú)級(jí)化發(fā)展

隨著汽車(chē)自動(dòng)變速器擋位的持續(xù)提升，汽車(chē)的自動(dòng)變速范圍已經(jīng)得到了普遍的拓展，但這還不算徹底的自動(dòng)變速，更多的屬于一種有級(jí)、無(wú)級(jí)變速之間的切換。最佳效果的無(wú)級(jí)變速是在全部變速范圍內(nèi)都可以持續(xù)、無(wú)擋別地變換變速比，確保變速器一直按照最佳換擋的規(guī)律進(jìn)行自動(dòng)換擋。

3.4汽車(chē)自動(dòng)變速器的電子化控制

和傳統(tǒng)的液壓控制方式比較而言，電子控制無(wú)疑具有無(wú)可超越的優(yōu)點(diǎn)。這種控制辦法能夠發(fā)揮更為復(fù)雜、高級(jí)的控制作用，優(yōu)化變速器的功能。在汽車(chē)電子化不斷涌現(xiàn)的背景下，推廣傳動(dòng)系統(tǒng)電子控制模式無(wú)疑勢(shì)在必行。在以后一段較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，汽車(chē)自動(dòng)變速器的電子化控制的便捷程度將得到進(jìn)一步提升，其整體性能也能更加自動(dòng)化。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，加強(qiáng)對(duì)汽車(chē)自動(dòng)變速器技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用的探討，意義重大。相關(guān)工作人員需要明確汽車(chē)變速器的主要作用;同時(shí)把握幾種主要的汽車(chē)自動(dòng)變速器技術(shù);在此基礎(chǔ)上，對(duì)汽車(chē)自動(dòng)變速器的發(fā)展趨勢(shì)展開(kāi)研究，毫無(wú)疑問(wèn)，汽車(chē)自動(dòng)變速將向著自身小型化、噪音進(jìn)一步降低、自動(dòng)變速的無(wú)級(jí)化、自動(dòng)變速器的電子化控制方向進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李茂生，杜群貴，賈繼欣.汽車(chē)自動(dòng)變速器油的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].潤(rùn)滑與密封，2014（01）：104.

[2] .程廣偉等.履帶車(chē)輛液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)研究[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（交通科學(xué)與工程版），2007（4）：656-659.

[3] .桑楠.汽車(chē)自動(dòng)變速器實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)[J].長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008（6）：28-30.

（作者單位：陜西法士特汽車(chē)傳動(dòng)集團(tuán)公司）