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汽车换挡技巧同步器被广泛应用于现代汽车变速器中，不同档位的两个待啮合部件在它的作用下可以以同样的速度啮合，将换挡时的齿间冲击和噪音消除。变速器换挡性能的好坏决定于同步器性能的好坏，电惯量和换挡机械手两面是同步器试验台研发工作的核心技术[1]。
顾名思义，换挡机械手就是模仿驾驶员驾驶汽车时的换挡行为，来达到将汽车变速器换档到指定档位的目的。换挡机械手要同时拥有人类驾驶员换挡时肌肉的弹性和柔顺性，还要有协调性，同时要对不同操纵类型的变速器具有良好的适应性[2]，机械手操纵原理图如图1所示。档位之间的任意运动，都可以根据结构视为机械手在换挡方向和选档方向的简化移动。因此，机械手的运动轨迹可以被简化成如图2的两种运动形式。
1 换挡机械手驱动系统
在换挡机械手控制方面，主要有液压、气动以及电机三种驱动方式。不同的驱动方式，会产生不同形状的换挡力曲线，进而直接影响同步器锥面产生的同步转矩。换挡力过小会造成同步时间过长，加快同步环的
磨损，换挡力过大会产生强迫换挡，引
起锥面摩擦副变形，降低同步器寿命[3]。1.1液压驱动系统
液压系统结构如图3所示。两个油缸通过机械滑台结构十字交叉的连接在一起，装置中的伺服系统提供反馈，用来控制操作杆的选挡运动和换挡运动。同时油缸旁固定的位移传感器在油缸运动时实时地采集位移信号，传送到计算机系统中。机械手是一个非线性的控制对象，单纯的伺服反馈控制难以满足模拟人手换挡时的动态性能及稳态精度的要求。因此，在计算机检测系统中有时也加入直接数字控制系统中常用的PID控制算法，从而很好地模拟人手换挡的功能[4]。
1.2气动驱动系统
气动驱动具有运动速度快、可压缩和抗冲击的特性，与人肌肉的弹性和柔顺性比较吻合。换挡机械手控制气路图如图4所示:
气动驱动系统工作原理[5]如下：首先，换向阀8关闭，选挡气缸锁住，打开换向阀6，这时三位五通阀7处于关闭状态，因而对选挡气缸的两个腔体进行充气，延迟一段时间，然后关闭换向阀6，在打开换向阀8的同时，控制三位五通阀7,C 口进气,D 口与大气连通，气缸伸长。当运动到目标位置时，关闭换向阀8，停止运动。由于阀的响应滞后，气缸实际停下的位置与目标位置有误差，必须进行位置校正。在
一定的气压和预充气时间下，定位误差基本恒定，只要通过简单的自学习过程获得提前量，提前发出对阀8断电指令，即可保证选挡运动的定位精度。
在挂挡运动中，通过调节气缸的供气压力和气缸排气口的开度，可实现换挡力和换挡速度的调节。图4中，调压阀1和2设定气缸的供气压力，调流阀3和4调节排气开度。挂挡时，首先关闭换挡阀5，然后调流阀3和4全开，控制调压阀1和2的压力，平衡气缸两端压力。控制调压阀1进气，调流阀3全开，调压阀2处于中位，调节调流阀4的驱动电压值改变气缸运动的速度，调节调压阀1的设定电压改变气压，从而实现换挡速度和力量的调整。1.3电机驱动系统
在电机驱动系统中，由两个伺服电机
汽车同步器换挡机械手驱动方式比较研究
张洪艳
(吉林化工学院机电工程学院 吉林吉林 132022)
摘 要：本文通过对同步器换挡机械手气动、液压以及电机三种驱动方式的性能比较，分析各种驱动方式工作原理，归纳其优缺点，从而为同步器性能测试实验台驱动方式的选取提供参考。关键词：同步器 换挡机械手 驱动方式中图分类号:TH 16文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)10(c)-0089-02
图1 机械手操纵原理图
(a)直线运动 (b)曲线运动
图
2
机械手的基本运动
图
3
液压系统结构
1
、2—调压阀;3、4—节流阀;5—换挡阀;6,8—换向阀;7—三位五通阀
图4 换挡机械手控制气路图
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分别控制机械手沿X 、Y 方向的运动，即控制操纵杆的前进后退和左右两个方向运动，此时操纵杆的下端就会控制变速箱的选挡和换挡。在机械手下部安装两个力传感器，分别测量变速箱在选挡和换挡时，操纵杆的选挡力和换挡力。机械手和变速杆
则由万向节进行连接[6]
。
控制流程图如图5图5 控制流程图
表1 驱动方式性能比较
所示。
2 性能比较
三种驱动方式性能比较如表1所示。
3 结语
同步器作为变速器的一个重要总成,
其性能优劣决定了变速器换挡性能的好坏。换挡机械手驱动方式的选取对同步器测试系统尤为重要，驱动方式的好坏直接影响测试系统的性能。
参考文献
[1]李靖.机械式变速器用同步器同步性能
测试试验台设计与研究[D].武汉理工大学,2011.
[2]赵马泉，张为公，等.基于PLC的同步器
性能与寿命试验系统的研制[J].工业仪表与自动化装置,2008(5)：52-54.
[3]兰燕东.汽车换挡同步器试验的研究
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[4]陈福恩.同步器操作性能与寿命测试系
统的研究[D].吉林大学,2005.
[5]陈晓冰，张为公.同步器试验中气动七
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[6]于志新.汽车同步器性能及寿命试验技
术的研究[D].大连理工大学,2006.
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