1.1.研究背景及意义

近年来，随着人民生活水平的提高，汽车保有量急剧增加。人们对汽车的强烈需求极大地促进了汽车行业的发展。先进的汽车生产技术的广泛应用，使得汽车产业迅速发展，汽车行业产生的经济效益巨大。汽车行业的发展，一定程度上可以代表着一个国家工业是生产水平，同时对国民经济产生直接影响作用。汽车生产商为了能够在激烈的竞争中生存下来，吸引消费者，必须提高产品的竞争力，改善产品的性能和质量，在传动系统、制动系统和行驶系统等方面必然会更多的要求。变速器作为汽车结构中的重要组成部件，主要解决作为动力源的发动机提供的扭矩、速度范围较小和实际环境所需要的汽车驱动力、速度变化范围大之间的矛盾。变速器的质量好坏是直接影响着汽车的动力性能和驾驶舒适程度，同时也会对油耗有显著影响。因此，改善变速器的性能对于提高汽车产品竞争力有着重要影响。

变速器按照操纵方式的划分，可分为自动挡变速器、半自动变速器和手动挡变速器三种。自动挡变速器的换挡操纵是自动进行的，不需要手动去进行换挡操纵，未来的汽车变数器发展趋势是自动变速器，目前，在相同的条件下的自动挡变速器比手动挡的油耗会更高。半自动变速器有两种类型，一种是预先选定档位，在松开加速踏板或踩下离合时，相关的换挡装置会进行自动换挡操作；另外一种是一些常用档位自动换挡，驾驶员操作其他的档位进行手动换挡。手动变速器依靠驾驶员根据实际车况进行手动换挡操作，由于目前的手动变速器技术成熟，市场上大多都是手动挡变数器的汽车，所以手动挡变速器的性能研究是非常有意义的。

汽车变速器是传动系统中极其重要的一环，是一个复杂的机械系统，从理论上不能给变速器的部分技术研发提供依据，所以只能通过实验测试获得。换挡性能是变速器研究的重要组成部分，换挡试验不仅可以检测变速器的优劣，控制产品质量，还可以减少研发成本，加快产品研发周期。

在传统的换挡实验中，选挡、换挡的动力来源是人，不仅效率低，而且不同人的操作方式和习惯不一样，对选换挡力、位移的把握都不同，直接影响了对变速器换挡品质的客观评价，因此设计自动换挡试验台是非常有必要的。

1.2国内外相关研究现状及分析

由于国外的汽车发展相对比较早，国外对变速器换挡试验的研发比国内相对更早。日本作为科技强国，对试验台的各种性能测试的研究起步早，现在已经完成了变速器的各种性能测试试验台的设计。特机株式会社设计的手动变速试验台，机械结构简单，可以测试多种变速器性能，比如变速器换挡性能、噪声测试和同步器耐久测试等。在20世纪90年代初，德国大众汽车公司已经开始对变速器试验台进行研究，该试验台不仅可以对变速器的换挡性能测试，还可以同时进行离合器、后桥的使用寿命测试。在自动换挡机械手方面技术比较成熟的公司：美国宝克公司生产的交流电机驱动的换挡机械手，运动控制精度高；日本automax公司设计了一种具有柔性好，驱动力大的液压驱动换挡机械手。

在国内，对变速器换挡试验台进行研究的有苏州博泰测控、湖南湘仪动力等公司。其中苏州博泰测控技术有限公司与东南大学等研究机构进行合作，开发出了变速器综合试验台，它可进行变速器、主减速器的齿轮、轴承、油封等疲劳耐久性试验，也可以实现差速器齿轮疲劳耐久性测试。国内的一些高校也开始研究变速器换挡试验台，如武汉理工大学、吉林大学、重庆大学等。吉林大学周洪旋采用双闭环直流调速技术进行惯量模拟，提出了基于单神经元自适应PID系统的电机控制策略。2004年，上汽公司研发出了气动驱动的自动换挡机械手，该机械手通过PLC控制实现自动换挡操作，具有操作简单、稳定性好等特点。

纵观国内外变速器换挡试验台的研究成果，由于国外的汽车工业兴起较早，国外的变速器换挡试验台技术较为成熟。伴随着国内的汽车行业的发展，对变速器试验台研究不断深入，已经取得了一定的成果，但研发出的试验台存在着稳定性较差、精度不高的问题。