论汽车自动变速器技术的发展与应用

林叶青　梅东方

摘要：本文对汽车自动变速器技术的发展与应用进行了探讨，文章从阐述汽车变速器的主要作用入手，进一步介绍了几种主要的汽车自动变速器技术，最后对汽车自动变速器的发展趋势展开了研究。

关键词：汽车自动变速器技术;发展与应用;主要作用;未来趋势

前言

随着社会的不断进步，汽车行业也涌现出了越来越先进的设备与技术，汽车自动变速器技术就是一个典型的案例，这包括建模技术、仿真技术、试验技术等不同类型。而变速器技术未来将走向何方，也是一个值得研究的问题。

1.汽车变速器的主要作用

汽车变速器的重要功能表现在对汽车发动机的转动速度和车轮的现实运行速率加以控制和调节，使得发动机能充分体现其功能价值。由于汽车的行驶面对着相对复杂甚至是难以把握的行车环境，因此其速度也会根据现实需要出现相应的改变，尽管汽车可采取调整油量的办法控制速度，但在汽车日益智能化、自动化的背景下，加强对变速器的有效利用，能够更高效便捷地控制速度。总体而言，汽车变速的功能可以概括为以下几点，其一是调整汽车的传动比，进而保证汽车轮转的速度和转矩得到改变，最终使得行车途中的自由变速成为可能，并且确保汽车的运动性得到完美体现;其二是变速器能够在保证发动机转方向一定的背景下，起到倒退的性能，在不具备变速器的情况下，汽车倒退就只能依靠发动机转向的变化来实现;其三是确保发挥汽车的空档作用。

2.主要的汽车自动变速器技术

2.1建模技术

在针对自动变速器建立模型的情况下，可以彰显对自动变速器概念及深层功能的把握，更全面地阐释出变速器的多种功能和特征，进而使得变速器与整个汽车结构保持均衡协调，最大程度上优化汽车的性能。但是，寻求精确化需要在基础上提升模型的复杂性，这也增加了时间和资金方面的成本。当然，在某些特殊情况下，必须对模型做一定的简化处理，其基本要求是确保经过简化的模型可以达到人们对行车的需求，进而对系统的功能和特征加以预估。其中，数学建模作为一种基本的建模方法，数学模型作为是现实生活中事物的数学简化形式，是用数学语言展示实际现象的过程，具备极其的逻辑性、客观性和可重复性。其次，就图形建模来看，它作为系统动力学建立模型的办法，它的显著优势在于可以把由一系列复杂能量范畴结合构成的统一系统中的众多物理量，根据不同能量单元所含的内在联系，用一组相对合适的元件构成一定的动态综合模型，以此为基础展开分析。

2.2仿真技術

仿真技术又可以分成有限元法仿真、传动系统软件仿真、硬件在环仿真等不同类型，其中有限元法因为具备可以处理结构形状和边界条件等任意力学问题的优势，在汽车自动变速器中被大范围推广。当前，行业内存在一系列发展相当成熟的通用化有限元软件，包括ANSYS、NASTRAN等。其次，对传动系统软件仿真而言，在对传动系或整体自动变速器进行仿真时，往往需要借助MatlabSimulink、SimulationX、Cruise和Advisor等手段，其中Simulink是运用范围最广的一种软件系统，它本身是MATLAB集成的一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件系统，具备模块化、可重载、可封装、面向结构图编程及可视化等优势。硬件在环仿真（hardware-in-the-loopsimulation，简称HILS）对应的系统构件涵盖了车辆模型、软硬件接口模型、HIL系统硬件等重要成分，HIL系统管理与应用软件，部分真实车辆零部件负载和需要测试的控制器。HIL基本原理是利用车辆实时仿真模型代替实车，仿真模型运行于实时处理器中，通过电气I/O接口与实际控制器相连接，实现控制器测试，HIL系统为控制器提供了等同于实际车辆的运行环境。

2.3试验技术

台架试验能够更直观、形象地体现汽车自动变速器的使用功能，其结果相对可观、真实。数学建模和仿真操作的结论是否具备足够的科学性，通常需要由台架试验的方法加以验证。除此之外，台架试验还在新品开发、变速器功能测验及设备故障诊断等领域具有重要作用。一般而言，试验台架往往包含动力单元、加载设备、变速器及其装夹部件、能量回馈系统、控制系统等重要成分。在系统的正常运转过程中，工作人员倾向于用测功机对系统的整体负荷进行测试;控制系统所含内容相对繁杂，需要同时完成信息收集与输送、变速器和加载电机的操控等工作任务。在搭建试验台架的过程中，需要重点关注传动装置的适应能力、动力与负载的典型性和控制系统的兼容性等方面内容。

3.汽车自动变速器的发展趋势

3.1汽车自动变速自身的小型化

由于汽车的运转和行使会消耗大量的能源，为有效控制能耗，通常会采取降低汽车总重的方法，进而降低运动的传递速率，毫无疑问，自动变速器的运用与发展要在这些角度上入手，实现汽车型号的缩小化、耗油量的最低化。然而缩小汽车型号不应该对汽车的性能有不利影响，而应该将自动化、智能化发展作为主要追求目标，确保汽车的安全度。

3.2汽车自动变速器的噪音进一步降低

汽车会造成一定规模的噪音，而其中的发动机则是形成噪音的关键部分。为有效控制噪音，需要在变速器噪音上做出努力，进而优化元件的功能，最大程度地减少噪音污染。汽车变速器的噪音从其产生来源看，重点在于齿轮间的互相摩擦上。在研究不断深入的情况下，要不断提高齿轮重合度。从客观来看，噪音已经变成了现代环境污染中的关键成分，控制噪音不只是保护环境的需要，也能提升用户的体验感。

3.3汽车自动变速的无级化发展

随着汽车自动变速器挡位的持续提升，汽车的自动变速范围已经得到了普遍的拓展，但这还不算彻底的自动变速，更多的属于一种有级、无级变速之间的切换。最佳效果的无级变速是在全部变速范围内都可以持续、无挡别地变换变速比，确保变速器一直按照最佳换挡的规律进行自动换挡。

3.4汽车自动变速器的电子化控制

和传统的液压控制方式比较而言，电子控制无疑具有无可超越的优点。这种控制办法能够发挥更为复杂、高级的控制作用，优化变速器的功能。在汽车电子化不断涌现的背景下，推广传动系统电子控制模式无疑势在必行。在以后一段较长时间内，汽车自动变速器的电子化控制的便捷程度将得到进一步提升，其整体性能也能更加自动化。

结语

综上所述，加强对汽车自动变速器技术的发展与应用的探讨，意义重大。相关工作人员需要明确汽车变速器的主要作用;同时把握几种主要的汽车自动变速器技术;在此基础上，对汽车自动变速器的发展趋势展开研究，毫无疑问，汽车自动变速将向着自身小型化、噪音进一步降低、自动变速的无级化、自动变速器的电子化控制方向进步。

参考文献：

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（作者单位：陕西法士特汽车传动集团公司）