一、引言

汽車工業領域各項新技術蓬勃發展，但始終未變的是車輛為人服務，因此駕駛感受和乘坐感受始終是車輛性能的兩個重要指標。

漢航NTS.LAB TSA換擋性能測試系統適用于乘用車、商用車的手動擋與自動擋車型，車輛換擋性能的測試是評價整車技術水平和用戶體驗的重要環節之一。換擋性能直接影響駕駛操控性、動力傳遞效率、舒適性以及燃油經濟性，是變速系統設計與優化的核心指標。通過科學化的測試流程與高精度數據分析，可確保變速器在不同工況下的穩定性與可靠性，為車輛性能的持續改進提供技術支撐。

二、系統組成

漢航NTS.LAB TSA換擋性能測試系統適用于乘用車、商用車的手動擋與自動擋車型，涵蓋選/換擋行程-力測試、擋位剛度測試、斜向換擋測試、擋位間隙測試、離合特性測試等十余項關鍵測試項目。該系統通過漢航高精度數據采集硬件Hunter Box與漢航NTS.LAB多功能軟件平臺協同工作，實現從數據采集到分析的全程閉環，為換擋性能的量化評價與優化提供完整解決方案。

1.漢航獵人列高精度數據采集硬件Hunter Box

基于LXI A類總線架構，配備8個模擬量輸入通道、4個信號源輸出通道及4個轉速輸入通道，支持最高204.8kHz獨立采樣率。內置FPGA模塊與DSP處理器，同步采集CAN、CAN-FD及IMU慣導信號，確保動態數據的高效傳輸與實時處理。

2.專用傳感器組

a) 力傳感器：精確測量換擋桿與踏板的操作力。

b) 位移傳感器：記錄換擋桿、踏板的行程軌跡與位置變化。

c) 車速、加速度傳感器：監測換擋過程中車輛的速度及加速度波動。

3.系統工裝

包含支撐工裝、換擋工裝、踏板工裝等模塊化組件，通過高剛度固定支架確保傳感器在動態測試中的穩定性，消除振動干擾對數據精度的影響。通過漢航專用的傳感器工裝將各類傳感器部署在各類型測試車輛中，使測試更加便捷、可靠。

4.多功能軟件平臺 漢航NTS.LAB TSA

漢航NTS.LAB TSA軟件集成數據采集、處理與分析功能，支持換擋力-行程曲線擬合、動態沖量計算、離合特性曲線提取等高級算法。通過多維度數據可視化與量化指標輸出，可快速定位變速系統的設計缺陷或裝配誤差，為工程優化提供明確方向。

三、測試流程

1. 靜態測試

靜態測試包括以下測試內容：

（1）選/換擋行程-力測試：量化換擋桿的行程范圍與操作力，評估選擋復位簧與鎖止銷的匹配效果。

（2）變速系統剛度測試：分析選擋與換擋方向的剛度特性，驗證機械結構的可靠性。

（3）斜向換擋測試：檢測換擋桿斜向運動的軌跡精度與操作流暢性。

（4）擋位間隙測試：通過自由間隙值評估擋位分布對稱性與清晰度，確保駕駛員操作的準確性。

2. 動態測試

動態測試為被測車輛在駕駛狀態下的測試類型，針對動態換擋力、動態換擋行程、怠速換擋力、脫擋評價、離合特性分析等測試進行數據采集，具體包含：

（1）Sport模式測試：采集車輛行駛中的換擋力、行程及離合踏板數據，分析動態工況下的換擋平順性。

（2）怠速測試：模擬1擋、2擋及倒擋的怠速起步工況，檢測變速器在低轉速下的響應特性。

（3）離合特性測試：結合分離點、結合點、自由行程點等關鍵參數，生成離合踏板特性曲線曲線，評估離合系統的工作效率與耐久性。

四、數據分析與評價

NTS.LAB TSA系統通過換擋軌跡與力值分析，量化換擋遲滯、吸入感等多個指標，實現換擋性能的全面診斷，優化擋位分布設計。

分析功能：

? 選擋力、選擋軌跡、換擋遲滯、換擋力（進擋力與退檔力）、換擋軌跡、擋位分布清晰度

用于分析擋位分布的對稱性、清晰度，通過對靜止狀態下換擋桿選換擋力和行程的測量，能夠反映出鎖止銷和選擋復位簧對選換擋性能的影響，以及其擋位區域提醒和吸入感等特性是否得到了充分的體現，對變速器的鎖止銷和選擋復位簧的特性做出評價。

? 選擋剛度、換擋剛度（進擋剛度與退擋剛度）

對變速操縱系統進行選擋與換擋方向剛度的測量，目的主要是評價其選換擋功能的可靠性。

? 斜向換擋軌跡、斜向換擋力

通過對斜向換擋測試的數據分析，得出換擋桿斜向通過的范圍以及角度。理想的斜向換擋主要特點是換擋路線清晰、順暢、無阻滯，能夠快速準確地換入目標擋位，據此可判斷相關結構的設計及工藝水平是否符合要求。

? 擋位間隙分析

擋位間隙的設定可根據擋位間隙測試的力值數據來進行劃分，通過自由間隙值測試就可以了解測試車輛的擋位清晰度，并分析各擋位的空間對稱性，最終準確評估測試車輛的選（換）擋行程和選（換）擋軌跡。擋位清晰度和擋位的空間對稱性，對駕駛員的擋位感培養非常重要。在復雜的路況中，擋位感清晰的車輛，駕駛員不需要目測就可判斷出車輛目前的擋位，清晰的擋位也可避免入錯擋的現象，從而提高行駛安全性。

? 離合器特性曲線分析,及關鍵點獲取

（1）自由行程、儲備行程、調節行程、踏板做功效率

（2）離合器踏板工作特征提取（結合點、分離點、自由行程點、熄火點、最小進程力、最小回程力、自由行程，遲滯力、踏板做功、踏板遲滯計算）

踏板力特性曲線反映了整個分離系統的工作情況，離合器分離系統存在的大部分問題可以直接從踏板力特性曲線中看出。

? 動態選/換擋力與行程、二次沖擊分析、換擋沖量分析（同步沖量）

由于駕駛員的駕駛習慣和狀態等都有差別，在換擋過程中，換擋速度是不相同的，因此作用在接合套上的作用力大小也是不同的。單純用換擋力或者換擋力與行程的關系無法完全表現換擋性能的優劣，因為駕駛員可以用大換擋力在短時間內達到同步，也可以用小換擋力在長時間內來達到同步。漢航 NTS.LAB TSA 軟件采用整個換擋過程或某個換擋區域內換擋力和換擋時間的積分來計算換擋沖量，以此來評價換擋質量。

五、總結

車輛換擋性能測試是確保汽車駕駛平順性和效率的關鍵環節。通過科學、嚴謹細致的測試方法和全面的數據分析評價，可以有效診斷和解決問題，從而提升車輛的整體性能。優化換擋性能不僅能夠提升駕駛舒適性、享受駕駛的樂趣，還能提高燃油經濟性，對用戶而言具有重要的實際經濟意義。

漢航（北京）科技有限公司研制開發的車輛換擋性能測試系統，經過大量實地測試和優化迭代，現已經成功應用于汽車行業用戶的換擋性能測試，漢航NTS.LAB TSA以提升車輛換擋性能與可靠性為目標，利用先進的傳感技術與數據分析算法，實現對換擋速度、換擋平順性等多維度的多維度檢測與評價。

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