几何稳定性二力杆受力分析图？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-10-30 10:22 标签： 二力杆受力分析图

从2008年前的4AT，再到2010年到现在仍为主流的6AT，自动变速箱在燃油经济性和平顺性得到了极大的进步，当然，6AT已经远远不能达到人们对于平顺和经济性的日益增长的需求，所以更高档位的自动变速箱势在必行。

目前，大于6档的主流的自动变速箱主要有爱信8AT以及采埃孚9AT自动变速箱，主要装备在豪华车上，随着8AT/9AT的需求越来越旺盛，和自动变速箱的成本越来越低，8AT和9AT等自动变速箱一定会在3-5年内普及到更大众和国产品牌上。

采埃孚9AT自动变速箱2013年一推出就迅速占领了世界豪华车市场，BMW，路虎，Jeep等品牌争相装备，可谓风光。

爱信8AT继承了爱信6AT的巨大优势，及其好的平顺性，稳定性，和经济性，让这款变速箱受到了Volvo, BMW，凯迪拉克等的青睐，同时，越来越多的 国产车也竞相装备，大有超越采埃孚之势！

但到底两款变速箱有什么区别，哪个更好一些，且看下文分析：

从两款变速器的参数来看:

平台：两款均为市场主流的变速箱，爱信8AT主要装备Volvo 全系， ULK平台等；

两款发动机均为发动机横置平台，实现前驱或者四驱。并无区别。

宽度：爱信8AT宽度比采埃孚9AT在宽度上小9mm，不要小看这区区9mm，可以让Volvo XC40或更小的车型将直列4缸发动机和358mm款的变速箱布置到发动机舱，甚至尺寸更小的A0+级车也有布局的可能。

Volvo全系使用爱信8AT变速箱的原因，除了和爱信有更早更好的合作之外，相信爱信8AT的宽度尺寸一定是Volvo考虑的重点因素。Volvo上一代S60L使用的EUCD的平台如此大的转弯半径，就是受制于直列5缸/6缸发动机再加上横置变速箱的总体宽度，实现小转弯半径则会出现干涉。

在Volvo开发SPA平台和CMA平台时，得益于全系直列4缸机，加上如此段的8AT变速箱，使得Volvo不仅可以在SPA平台上布置双叉臂的前悬，还能够让更小的CMA平台布局这套动力总成，而能够实现非常小的转弯半径。

赤比范围=1挡传动比/最高档传动比，代表了一款变速箱可允许变速的范围大小。当然，赤比范围越大，代表在最低速档拥有越好的加速性能；相反，在高速巡航时，相同速度下，发动机拥有更低的转速，也拥有越好的燃油经济性。

我们再详细对比一下最低和最高档的传动比。

同时采埃孚9AT有多达4个超速档，所以燃油经济性要好于爱信8AT，但是，ZF 9AT要挂到9档需要车速大于120km/h.

当然，由于中国高速普遍限速120km/h的情况下，ZF 9AT无法使用到最高档9档，无法实现改款变速箱最经济的档位，再加上爱信8AT的中低速加速优势，所以这也是大多数中国车企选择爱信8AT变速箱的一大原因。

ZF 9AT使用了2组摩擦离合器，2组制动器，最特别的是还使用了2组爪形/狗牙离合器(dog clutch)，爪形离合器是手动变速箱的设置，它可让自动变速箱设计得非常紧凑。

相对于普通摩擦片离合器靠摩擦力实现逐渐线性的结合，爪形离合器是通过一组爪牙去嵌套另一组爪牙，只有连接和断开两种状态，所以，爪形离合器的结合需要同步过程，这使得在涉及到爪牙离合器的几档换挡时存在一定的延时。

大家都知道315晚会对于路虎极光ZF 9AT变速箱的投诉，还有Jeep 自由光同款9AT的投诉非常之多。当然，在美国 市场搭载这款ZF 9AT变速箱的车型也非常之多，本田Pilot，讴歌TLX，MDX, 等等，这款变速箱得到了数以千计的投诉，名声可以说盖过了双离合变速箱。

由于这款变速箱的狗牙设计问题，再加上ZF 9AT作为非常开放的平台，允许不同车厂做更大的自由调校。这款变速箱的主要投诉问题如下：

貌似，全球只有同为德国人的BMW才能驾驭这款变速箱。

相比ZF 9AT，这款爱信8AT就表现好很多，除了由于不同车厂的调校水平不一造成的部分顿挫问题，这款变速箱就像市场上广受好评的6AT一样，受到了大部分人的好评。

本人车上也装备了这款爱信8AT的变速箱，加速时的顿挫基本感觉不到，平顺性非常好，唯一感觉到的问题是刹车时变速箱的突然跳档造成会造成发动机的突然转速增加。

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在研读《钢结构设计标准》时，曾一度对“截面板件宽厚比等级”感到困惑，问了问其他做设计的朋友，也都有相似的感觉，于是寻找相关资料，终于弄清楚了原委，准备分三篇文章呈现，愿对各位有所帮助！

《钢结构设计标准》GB（以下简称“新标准”）在第3章“基本设计规定”中，专门用3.5节引入一个全新的概念“截面板件宽厚比等级”（以下简称“截面等级”），并给出了S1~S5共5个截面等级，针对不同的截面等级，不同截面类型的不同位置的板件的宽厚比有一个限值。而且在“新标准”的条文说明中，还给出了这些分级界限值的计算由来。《钢结构设计规范》GB（以下简称“老规范”）中没有这个概念，可能这些对于规范标准的编制者来说了然于胸的内容，却使我们这些规范的使用者一度产生困惑，因此有必要进行系统地梳理，最初接触到“截面等级”概念时，可能会产生下面这样一些疑问，比如：

疑问一：为什么要用专门的“截面板件宽厚比等级”这个概念名词？在钢结构设计过程有什么新的特殊意义？

疑问二：“老规范”中的“翼缘宽厚比限值”、“腹板高厚比限值”似乎与它有关，但是为什么要分5个等级？

疑问三：具体哪些设计流程会用到“截面等级”？都怎样使用？

是首先根据使用条件指定构件需要具备的“截面等级”，在表3.5.1查得相应等级的板件宽厚比限值，然后验算截面的板件宽厚比是否超限？还是就像截面惯性矩等几何特性那样，“截面等级”是截面的一种能力体现，直接根据截面的宽厚比，根据表3.5.1的限值得出该构件的截面能达到的截面等级？然后不同“截面等级”的截面构件在不同的验算过程中享有不同的待遇，采用不同的参数或公式。

注意，疑问三是一个一定要弄清楚的核心问题！

疑问四：“新标准”表3.5.1只有受弯和压弯构件，为什么没有轴心受压构件的截面板件宽厚比等级？

疑问五：“新标准”表3.5.1仅给了有限的几种截面类型，其它类型的截面怎么办？

疑问六：其它国家或地区的钢结构规范有“截面等级”这个概念吗？具体是怎样的？

疑问七：“新标准”是否实现了“截面等级”这个概念的初衷？

如果你也有同样的疑惑，那么请静下心来，听我慢慢道来~~

一、“截面等级”到底是什么？

下图是“新标准”在3.5节中的表3.5.1，它给出了压弯构件和受弯构件的截面板件宽厚比等级及相应的限值，不过只有几种特定的截面类型：

猛然间看到“截面等级”这个概念，会让我们这些标准使用者感到无所适从，因为我们虽然知道板件的宽厚比是不能超过一定的限值的，这在老规范基本构件的局部稳定的相关章节里有提到，但是似乎没有上升到划分等级这个高度。

所以首先得弄清楚这个等级的意义，于是从标准的条文说明中继续寻找线索，根据条文说明中的意思，“截面等级”的分类应该是反映截面受弯及压弯的塑形转动变形的能力，也就是说，不同的等级体现的是一种不同的能力，甚至有具体对应的名称，S1级是“一级塑形截面”，S2级是“二级塑形截面”，S3级是“弹塑性截面”，S4级是“弹性截面”，S5级是“薄壁截面”。为了帮助理解（可能不严谨），可以通俗地以好坏的角度来说，S1级是最好的，所谓最好就是说，不至于某些板件的局部屈曲让整个截面丧失了设计意义上的承载力，而且能走到全塑性阶段，因为S5级截面甚至是边缘都没能达到屈服时板件就已经屈曲了。

从这里我们可以得出结论，“截面等级”应该是一种截面能力的评估，S1是最高级别，因此如果要验算，应该从是否满足S1的宽厚比限值开始，不能满足再看是否满足S2，如此这样来评定截面的等级。而不再是像老规范那样，在既定的“截面等级”下（其实主要是S3级），仅仅验算“宽厚比”及“高厚比”是否达到类似构造措施的限值要求。认清这一点其实是非常重要的，而“新标准”自身在这一点都还存在着一种混乱感，我后面会讲到。

这样我们就回答了文章开始的“疑问三”里的部分疑问。

既然“截面等级”是一种能力的评估级别，那么当我们已经有了一个构件的截面几何信息时，就应该像计算“惯性矩”等截面几何特性一样，算出它的板件宽厚比等级，在新版的“钢构地图”的云计算的截面特性里，增加了这种输出，虽然不一定合适，我取了个自己定义的名词叫“截面承载特性”，与“截面积”、“惯性矩”等属于的“截面几何特性”相对应，当然需要给出截面构件的材质，而且同时还给出了这个截面所能承受的拉力、弯矩等。我将在后续的“钢构设计解惑之“宽厚比等级”（三）”给出几个具体的计算案例。

“新标准”虽然给出了“截面等级”这样一个属性名词，但究竟在哪些设计流程中会用到呢？

二、用到“截面等级”的标准条文

为了更清楚地理解标准编制者的意图，也为了更透彻地了解“截面等级”的概念，我将“新标准”的条文从头梳理了一遍，发现有这些条跟“截面等级”相关，摘录如下，并作适当的相关注解：

第5章“结构分析稳定性设计”


本条与“截面等级”的概念一致。

本条涉及的是弹塑性分析，更加明确高等级截面的意义所在。

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