汽车变速器试验台的发展简史及国内外发展现状

1.1.1 发展简史

作为现代汽车的重要组成部分之一，汽车变速箱具有结构复杂、使用条件复杂、可靠性要求高等诸多要求。其性能的优异直接决定了汽车的动力性能、可靠程度以及经济性。目前，在市场上流行的变速箱可以大致分为五类：手动变速器（MT）、自动机械式变速器（AMT）、无级变速器（CVT）、双离合器变速器（DCT）、和自动变速器（AT），各个变速箱具有各自独特的结构及应用场合^【1】。而其中自动变速器是今后变速器发展的主流及方向。然而据调查显示，目前使用自动变速器的高档汽车占全球总量的近九成，在中高档汽车中，这一比例约占总量的四成至六成之间，相对而言国内乘用车使用自动变速箱的比例仅占总数的三成，因此我国应在提高手动式变速箱性能质量的同时，应大力发展自动式变速箱^【2】。

作为一个由众多零部件所组成的复杂机械系统，汽车变速器在产品研发的过程中需要许多的技术资料作为参考，这些都需要通过实验的方法来获取。目前汽车变速箱性能测试的方法主要有两种，一种是道路行驶测试，另一种是台架测试。由于道路行驶测试存在测试周期长，成本高，外界干扰因素过多等各方面的影响，因此台架测试逐渐取代道路行驶测试成为主流^【3】。随着电子技术及微机技术的蓬勃发展，台架试验已在汽车整车及零部件性能测试中占主要地位。汽车变速器试验台能在为变速箱测试的过程中获取各种参考数据，主要包括检测汽车变速器特征参数及系统油压、流量温度等数据；模拟加载汽车在行驶过程中的道路行驶阻力；提供动力模拟汽车使用工况。汽车变速器试验台一般由四部分组成，分别是驱动装置，测控装置，加载装置，及实验变速器。驱动装置为试验台提供运行的整体动力，测控装置负责测试并获取所需各类数据并协调各部分工作，加载装置则负责模拟汽车在实际道路行驶中负载工况。

1.1.2 国内外发展现状

伴随着电子技术、计算机技术、自动化控制技术、传感技术的发展的不断发展，高新技术不断改进和完善汽车变速箱检测设备。人们对于汽车检测技术主要从多功能、小型化、数字化、智能化和综合化五个方面进行改进。汽车变速器疲劳寿命试验台也主要分化为三类，分别是开式功率流试验台，电封闭式试验台机和机械封闭式试验台^【4】。开式功率流试验台结构简单，加载稳定，成本低，但耗能过大，实验成本高；电封闭式试验台机与开式功率流试验台机械结构大致相同，但加载装置改为了加载电机，造价相对较高，但实验成本低廉；机械封闭式试验台机械结构复杂，但造价适中，试验成本低，因此许多工厂和企业多用其进行疲劳寿命实验。

国外汽车变速器研发起步较早，伴随着变速箱试验台发展迅速。日本丰田汽车公司，美国通用公司，德国伦克公司等都进行了不同程度的研究。在国外，D.J.Hargreaves 等采用机械封闭式试验台研究在不同润滑油下，齿轮的传动效率的改变规律，但其加载器最大加载力矩仅为534NM，不适合大功率变速器的加载^【5】；G.Carbone等对 V 形带式无级变速器进行加载试验，试验台采用液压封闭式试验台，测试带轮对变速器工作性能的影响^【6】；Mauro Velardocchia 等通过所提出的集总参数模型的实验测试台来研究汽车变速器系统的扭转振荡^【7】。

我国汽车行业在全世界范围内都属于旭日东升，朝气蓬勃的类型，然而和国外发达国家相比，我国汽车行业开始于二十世纪五十年代，各方面技术研究及发展仍起步较晚，与全世界汽车先进水平还存在相当大的差距，相应的，各项汽车性能测试技术还存在着落后。近年来，国家相关部门及科研机构高度重视汽车行业的发展，并制定了相关措施开展研究汽车性能测试技术，并联合各高等院校展开研究，取得了极大的成果。冯瑞设计了机械封闭式试验台，采用电液比例技术作用于变速箱疲劳寿命实验的实验转矩，实现了其平稳加载，具有良好的稳定性及安全性，提高了寿命测试的准确性，但对液压油的品质要求较高^【8】；王细洋等在电能回送式齿轮诊断中使用变频器控制电机的运行转速，实现了实验转速的平稳性，同时使控制系统更简便，提高了其稳定性^【9】；武汉理工大学的孙仲立研发一套EMT变速器试验台测控系统，该系统基于LabVIEW虚拟仪器，能结合采集来的数据对EMT变速器进行性能分析^【10】。

对于新兴的新能源汽车领域，国内各大科研机构也存在着相关研究。2017年11月8日，重庆市科研院就宣布该院汽摩中心团队研发出国内第一台最高转速的新能源汽车变速器高速试验台架，成功打破了国际垄断。该汽车变速器高速试验台主要针对汽车AT、AMT/EMT、CVT和DCT等自动变速器及新能源减速器寿命和性能试验而开发，可对自动变速器进行匹配标定测试和耐久性能测试，能模拟整车发动机工况，也能模拟电动汽车驱动电机工况，为自动变速器快速开发、测试和评估提供了有力试验手段。该款汽车变速器高速试验台性能国内领先，造价仅相当于国外同类设备的60%。