人工换挡过程分析

在试验车辆上（装备手动机械变速器）安装信号采集系统，对人工换挡过程的试验数据进行采集，其中人工换挡曲线如图2.11所示。

图2.11　人工换挡曲线

（a）第一次换挡过程；（b）第二次换挡过程

综合图2.11 （a）、（b）的共同特征，换挡过程中换挡力均出现三个峰值，第一峰值出现在摘挡期间，为摘挡力；第二峰值出现在同步期间，并且是换挡过程中换挡力的最大峰值，用于为同步器提供同步力矩；第三峰值出现在换挡行程到位后，驾驶员继续施加换挡力，当感觉换挡行程不能再增加时，便确认换挡已经到位。从换挡行程的变化过程可知，挂挡过程中，换挡行程可以被描述为“快—慢—快”三个阶段：第一阶段，换挡行程变化迅速，用于消除结合套、同步器等部件之间的间隙，变速器输入轴的转速不受换挡行程的影响；第二阶段，换挡行程缓慢变化或保持不变，这一阶段同步器开始起作用，从图2.11 （a）、（b）中可以看出这一阶段输入轴转速受同步器的作用而快速地变化；第三阶段，换挡行程变化最为迅速，幅值也最大，此阶段是同步过程结束后的结合套和齿圈的快速接合的过程。

另外，从图2.11 中可以直观地看出同步期间换挡力和换挡时间的对应关系，图2.11 （a）中同步期间换挡力的峰值达1 380 N，同步时间0.2 s，而图2.11 （b）中同步期间换挡力峰值为630 N，同步时间则长达0.6 s。(www.xing528.com)

图2.12所示为换挡过程中的顶齿现象。

图2.12　换挡过程中的顶齿现象

如图2.12所示，同步过程结束后，结合套和齿圈相接合的时候，在17.3 s处，当换挡当量行程运动到740 时，结合套和齿圈的齿尖相顶，换挡行程不能继续变化，此时又出现了一个较大的换挡力峰值，用以推动变速器的输入轴部分转动一个小的角度，以满足结合套与齿圈啮合的需要。换挡过程中结合套与齿圈存在齿尖相顶的可能，但这一现象的出现有一定的概率，受机构位置影响，图2.11 中的两次换挡均没有出现，但在图2.12所示的换挡过程就存在此现象。

通过对人工换挡过程的数据采集和分析，为换挡过程的自动控制策略设计提供了依据。