論汽車自動變速器技術(shù)的發(fā)展與應用獲獎科研報告

論汽車自動變速器技術(shù)的發(fā)展與應用獲獎科研報告摘要：本文對汽車自動變速器技術(shù)的發(fā)展與應用進行了探討，文章從闡述汽車變速器的主要作用入手，進一步介紹了幾種主要的汽車自動變速器技術(shù)，最后對汽車自動變速器的發(fā)展趨勢展開了研究。

關(guān)鍵詞：汽車自動變速器技術(shù);發(fā)展與應用;主要作用;未來趨勢

前言

隨著社會的不斷進步，汽車行業(yè)也涌現(xiàn)出了越來越先進的設(shè)備與技術(shù)，汽車自動變速器技術(shù)就是一個典型的案例，這包括建模技術(shù)、仿真技術(shù)、試驗技術(shù)等不同類型。而變速器技術(shù)未來將走向何方，也是一個值得研究的問題。

1.汽車變速器的主要作用

汽車變速器的重要功能表現(xiàn)在對汽車發(fā)動機的轉(zhuǎn)動速度和車輪的現(xiàn)實運行速率加以控制和調(diào)節(jié)，使得發(fā)動機能充分體現(xiàn)其功能價值。由于汽車的行駛面對著相對復雜甚至是難以把握的行車環(huán)境，因此其速度也會根據(jù)現(xiàn)實需要出現(xiàn)相應的改變，盡管汽車可采取調(diào)整油量的辦法控制速度，但在汽車日益智能化、自動化的背景下，加強對變速器的有效利用，能夠更高效便捷地控制速度?？傮w而言，汽車變速的功能可以概括為以下幾點，其一是調(diào)整汽車的傳動比，進而保證汽車輪轉(zhuǎn)的速度和轉(zhuǎn)矩得到改變，最終使得行車途中的自由變速成為可能，并且確保汽車的運動性得到完美體現(xiàn);其二是變速器能夠在保證發(fā)動機轉(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，汽車倒退就只能依靠發(fā)動機轉(zhuǎn)向的變化來實現(xiàn);其三是確保發(fā)揮汽車的空檔作用。

2.主要的汽車自動變速器技術(shù)

2.1建模技術(shù)

在針對自動變速器建立模型的情況下，可以彰顯對自動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，進而使得變速器與整個汽車結(jié)構(gòu)保持均衡協(xié)調(diào)，最大程度上優(yōu)化汽車的性能。但是，尋求精確化需要在基礎(chǔ)上提升模型的復雜性，這也增加了時間和資金方面的成本。當然，在某些特殊情況下，必須對模型做一定的簡化處理，其基本要求是確保經(jīng)過簡化的模型可以達到人們對行車的需求，進而對系統(tǒng)的功能和特征加以預估。其中，數(shù)學建模作為一種基本的建模方法，數(shù)學模型作為是現(xiàn)實生活中事物的數(shù)學簡化形式，是用數(shù)學語言展示實際現(xiàn)象的過程，具備極其的邏輯性、客觀性和可重復性。其次，就圖形建模來看，它作為系統(tǒng)動力學建立模型的辦法，它的顯著優(yōu)勢在于可以把由一系列復雜能量范疇結(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，用一組相對合適的元件構(gòu)成一定的動態(tài)綜合模型，以此為基礎(chǔ)展開分析。

2.2仿真技術(shù)

仿真技術(shù)又可以分成有限元法仿真、傳動系統(tǒng)軟件仿真、硬件在環(huán)仿真等不同類型，其中有限元法因為具備可以處理結(jié)構(gòu)形狀和邊界條件等任意力學問題的優(yōu)勢，在汽車自動變速器中被大范圍推廣。當前，行業(yè)內(nèi)存在一系列發(fā)展相當成熟的通用化有限元軟件，包括ANSYS、NASTRAN等。其次，對傳動系統(tǒng)軟件仿真而言，在對傳動系或整體自動變速器進行仿真時，往往需要借助MatlabSimulink、SimulationX、Cruise和Advisor等手段，其中Simulink是運用范圍最廣的一種軟件系統(tǒng)，它本身是MATLAB集成的一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、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。硬件在環(huán)仿真（hardware-in-the-loopsimulation，簡稱HILS）對應的系統(tǒng)構(gòu)件涵蓋了車輛模型、軟硬件接口模型、HIL系統(tǒng)硬件等重要成分，HIL系統(tǒng)管理與應用軟件，部分真實車輛零部件負載和需要測試的控制器。HIL基本原理是利用車輛實時仿真模型代替實車，仿真模型運行于實時處理器中，通過電氣I/O接口與實際控制器相連接，實現(xiàn)控制器測試，HIL系統(tǒng)為控制器提供了等同于實際車輛的運行環(huán)境。

2.3試驗技術(shù)

臺架試驗能夠更直觀、形象地體現(xiàn)汽車自動變速器的使用功能，其結(jié)果相對可觀、真實。數(shù)學建模和仿真操作的結(jié)論是否具備足夠的科學性，通常需要由臺架試驗的方法加以驗證。除此之外，臺架試驗還在新品開發(fā)、變速器功能測驗及設(shè)備故障診斷等領(lǐng)域具有重要作用。一般而言，試驗臺架往往包含動力單元、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)的正常運轉(zhuǎn)過程中，工作人員傾向于用測功機對系統(tǒng)的整體負荷進行測試;控制系統(tǒng)所含內(nèi)容相對繁雜，需要同時完成信息收集與輸送、變速器和加載電機的操控等工作任務。在搭建試驗臺架的過程中，需要重點關(guān)注傳動裝置的適應能力、動力與負載的典型性和控制系統(tǒng)的兼容性等方面內(nèi)容。

3.汽車自動變速器的發(fā)展趨勢

3.1汽車自動變速自身的小型化

由于汽車的運轉(zhuǎn)和行使會消耗大量的能源，為有效控制能耗，通常會采取降低汽車總重的方法，進而降低運動的傳遞速率，毫無疑問，自動變速器的運用與發(fā)展要在這些角度上入手，實現(xiàn)汽車型號的縮小化、耗油量的最低化。然而縮小汽車型號不應該對汽車的性能有不利影響，而應該將自動化、智能化發(fā)展作為主要追求目標，確保汽車的安全度。

3.2汽車自動變速器的噪音進一步降低

汽車會造成一定規(guī)模的噪音，而其中的發(fā)動機則是形成噪音的關(guān)鍵部分。為有效控制噪音，需要在變速器噪音上做出努力，進而優(yōu)化元件的功能，最大程度地減少噪音污染。汽車變速器的噪音從其產(chǎn)生來源看，重點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環(huán)境的需要，也能提升用戶的體驗感。

3.3汽車自動變速的無級化發(fā)展

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

3.4汽車自動變速器的電子化控制

和傳統(tǒng)的液壓控制方式比較而言，電子控制無疑具有無可超越的優(yōu)點。這種控制辦法能夠發(fā)揮更為復雜、高級的控制作用，優(yōu)化變速器的功能。在汽車電子化不斷涌現(xiàn)的背景下，推廣傳動系統(tǒng)電子控制模式無疑勢在必行。在以后一段較長時間內(nèi)，汽車自動變速器的電子化控制的便捷程度將得到進一步提升，其整體性能也能更加自動化。

結(jié)語

綜上所述，加強對汽車自動變速器