福特汽车公司(Ford Motor Company)的汽车工程师最近利用先进的仿真和建模技术，开发了一种方法，可以模拟不同变矩器设计的影响，从而在原型设计阶段之前就可以计算出滑移和锁紧之间的权衡。
通过义金粉场和武通太阳
拖延是一种熟悉和不受欢迎的挑战，象征着今天的机动车设计中燃油经济性和噪音，振动和噪声（NVH）之间的紧张挑战。当车辆在高速档位和低发动机速度低于2,000rpm的低发动机速度时发生拉伸 - 并且驾驶员击中加速器。
当发动机努力以更高的速度移动负载时，高速齿轮中缺乏扭矩导致动力传动系统导致动力传动系统振动。噪音和振动通过转向柱和座椅轨道进入乘客舱。
工程师可以调整车辆的变速器，使其在高速档位平稳加速——这一过程被称为“打滑”——但这样做会降低汽车的燃油经济性。冲突就在这里。消费者想要更平稳的行驶，从而降低变速器的产量，但汽车工程师面临着巨大的压力，要提高燃油效率，以满足越来越严格的政府里程要求。
在工程师以盎司计算重量节省的环境中，传输的每一点效率都是至关重要的。然而，调整滑差在很大程度上是一个反复试验的过程，很少能在不损失大量时间和金钱的情况下产生最佳结果。
福特汽车公司(Ford Motor Company)最近开发了一种方法，可以在不降低设计速度或增加成本的情况下优化调整汽车的变速器。基于先进的仿真和建模技术，福特的方法使汽车工程师能够在原型设计阶段之前调整滑移设置。
此图显示福特的ADAMS和AMESIM FMI共仿真过程。
拉扣和扭矩转换器
当一个被称为锁定离合器接合并在发动机和变速器之间提供直接物理连接时，车辆的发动机和动力传动系统提供最大的燃油经济性。锁定离合器是变矩器的一部分，流体联接器，其将扭矩从发动机传递到变速器。
当车辆以恒定速度行驶时，通常是在平坦的公路上行驶时，锁紧离合器最常启动。离合器锁紧是滞后的根源;闭锁离合器直接将发动机扭矩波动传递给变速器，使变速器产生振动和噪声。
“滑动”锁定离合器 - 或将其调节以提供发动机与动力传动系统之间的较小的100％连接 - 减少振动。然而，滑动降低了动力总成的效率。
它导致从摩擦和“流体耦合”的能量损失，这是当变速器中的液体提供发动机和传动系统之间的连接而不是锁定离合器提供直接物理连接。流体耦合比物理耦合更低，因此它提供较低的燃料经济性。
准确的计算滑动手段已经完成了汽车工程师多年。“测试”滑动的唯一方法是提交原型车辆中的设置。如果工程师在第一次尝试时对其滑动计算中没有正确，如果设置没有提供所需的滑动 - 它几乎无法调整它们。车辆的设计基本上在原型阶段冻结，这使得变化昂贵且可能延迟生产。在原型阶段，才能解决最令人震惊的问题。
福特的解决方案：虚拟原型设计
福特想要模拟不同变矩器设计的效果，这样工程师就可以在原型设计阶段之前计算出滑移和锁紧之间的权衡。该解决方案结合了仿真和建模技术以及一种名为功能模型接口(FMI)的联合仿真开放标准。
FMI使工程师能够从一组物理法律和控制系统创建虚拟产品。它还支持不同仿真应用之间的模型交换和共模。FORD使用FMI将滑动控制器，动力传动系统和全车辆的模拟结合到一个仿真中，使工程师能够准确地预测离合器滑动设置如何影响燃油经济性和NVH。
福特在MSC软件的ADAMS多体动态软件中创建了动力传动系统和整个车辆的详细3D模型。传动系统模型包括涡轮增压汽油发动机，具有锁定离合器，六速齿轮箱和具有差动轴，恒定速度接头和轮子的前传动系的变矩器。
该车型包括底盘、悬架、转向、制动和车轮子系统。福特工程师还利用AMESim多域仿真软件建立了单独的变矩器一维模型。这两个应用程序都支持FMI标准，这使得它们的模型能够在一个仿真中协同工作。
工程人员对不同的期望滑移值运行模型。AMESim模型作为FMI联合仿真从站，对锁紧离合器的受力情况进行了仿真。MSC Adams模型作为FMI联合仿真大师，模拟不同的滑移设置会在车辆的其余部分产生多少NVH。
仿真结果表明，30 rpm的滑动将无法满足NVH靶，而40 rpm或更大的滑动将满足目标。仿真表明，40 rpm滑动是NVH和燃油经济性之间的最佳权衡。工程师还研究了相关的组件，以衡量滑倒乘客舒适的影响。它们在没有滑动和40rpm（滑动设置）的方向盘和座椅轨道上比较了振动，并发现了将离合器滑动到40rpm的NVH的显着改进。
将来，福特计划用物理测试结果验证模型，然后将仿真集成到设计过程中，因此可以在开发周期中提前优化变矩器设计。该公司还计划建立更复杂的变矩器模型，描绘了其液压系统以及锁定离合器。更详细的是帮助工程师开发能够提供吸引客户所需的舒适性和表现的车辆以及满足日益严格的燃料经济性标准的效率。
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