換擋規(guī)律通過(guò)研究拖拉機(jī)變速箱廠家各擋位自動(dòng)換擋時(shí)刻與控制參數(shù)(如作業(yè)速度、負(fù)荷程度、滑轉(zhuǎn)率、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩等)之問(wèn)的關(guān)系，并經(jīng)過(guò)性能仿真優(yōu)化后，確定最佳換擋點(diǎn) ，避免換擋循環(huán)。 目前手扶變速箱拖拉機(jī)自動(dòng)變速器換擋規(guī)律是從汽車(chē)傳動(dòng)系所采用的以車(chē)速和油門(mén)開(kāi)度為控制參數(shù)的“兩參數(shù)換擋規(guī)律”基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。但這些傳統(tǒng)的換擋規(guī)律是建立在被控對(duì)象精確數(shù)字模型基礎(chǔ)上，對(duì)于拖拉機(jī)和工程車(chē)輛，由于工況復(fù)雜，負(fù)荷變化劇烈，建立其精確模型比較困難，使基于數(shù)學(xué)模型的各類(lèi)控制方法難以解決這一問(wèn)題。因此近年來(lái)許多研究將智能控制理論應(yīng)用于換擋規(guī)律，如I．Sakai等提出了模糊換擋策略 J，K．Hayashi等提出了根據(jù)輸入轉(zhuǎn)速和加速踏板位置變化量利用模糊邏輯判斷車(chē)輛負(fù)載和駕駛員意圖、根據(jù)車(chē)輛速度、負(fù)載、駕駛員意圖和加速踏板位置利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理決策換擋位置的智能控制策略 。Jonas Fredrikson采用自適應(yīng)反饋方法構(gòu)建控制器，并提出將發(fā)動(dòng)機(jī)作為主動(dòng)控制一部分的非線性換擋控制方法 ?，F(xiàn)代控制方法的引入，并增加能夠反映具體作業(yè)狀態(tài)和環(huán)境狀態(tài)的參數(shù)，使得換擋時(shí)機(jī)和擋位分布更加合理，可以大大提高了車(chē)輛的燃油經(jīng)濟(jì)性和作業(yè)效率。

當(dāng)手扶變速箱變速箱掛入某一擋位，要知道是哪一根軸、哪些軸承、哪些齒輪受力，哪些不受力，哪些是主動(dòng)，哪些是被動(dòng)，這就可縮小異響原因的查找范圍。變速箱廠家變速箱異響，主要是承受負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)件不良所致。如 CA141 型汽車(chē)變速箱在空擋工況時(shí)，參與運(yùn)轉(zhuǎn)的有第一軸、常嚙合齒輪副、三四擋嚙合齒輪副、倒擋齒輪組，中間軸及有關(guān)軸承，但承受負(fù)荷的僅有第一軸常嚙齒輪及軸承;直接擋工作時(shí)，中間軸和第二軸前端滾針軸承并不承受負(fù)荷，而其它擋位工作時(shí)，二者均有負(fù)荷;擋位越低，第二軸后軸承和中間軸后軸承承受負(fù)荷越大。這樣可根據(jù)其不同擋位，判斷是哪—對(duì)齒輪、哪根軸或哪只軸承受力。

拖拉機(jī)變速箱是拖拉機(jī)的關(guān)鍵部件之一 ,手扶變速箱和后橋 、動(dòng)力輸出軸傳動(dòng) 、四輪驅(qū)動(dòng) (前橋除外) 、制動(dòng)器及其他部件組成傳動(dòng)系 ,其功能是將柴油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)橋和動(dòng)力輸出軸的低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩 。以變速箱為核心的傳動(dòng)系 , 其變速箱廠家成本約占拖拉機(jī)總成本的 25 %～30 % ,比發(fā)動(dòng)機(jī)的成本高得多 。變速箱性能的好壞對(duì)拖拉機(jī)的燃油 經(jīng)濟(jì)性 、乘座舒適性 、牽引力特性和可靠性等關(guān)鍵性能 指標(biāo)有著重要的影響 ,拖拉機(jī)生產(chǎn)企業(yè)不惜投入大量的人力物力 ,用于拖拉機(jī)變速箱的設(shè)計(jì) 、制造以及質(zhì)量 控制 。研究人員也高度重視拖拉機(jī)變速箱的研究 ,致力于傳統(tǒng)拖拉機(jī)變速箱的性能改進(jìn)和新型拖拉機(jī)變速 箱的研發(fā) 。經(jīng)過(guò)一百多年的發(fā)展 ,拖拉機(jī)變速箱從初 期的手動(dòng)換擋機(jī)械變速箱 、同步套換擋變速箱發(fā)展到今天的動(dòng)力換擋變速箱和無(wú)級(jí)變速箱 ,變速箱的換擋品質(zhì)不斷提高 ,對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)復(fù)雜多變工況的適應(yīng)性不斷增強(qiáng)。

車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)是決定大功率車(chē)輛性能的關(guān)鍵部件。我國(guó)目前使用的手扶變速箱拖拉機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)大多采用的是固定軸式齒輪變速器，它具有效率高、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，從而獲得廣泛應(yīng)用。但這種手動(dòng)機(jī)械式變速器屬于非動(dòng)力換擋，輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速變化比較大，換擋時(shí)首先分離主離合器以切斷動(dòng)力傳遞，然后操縱換擋同步器進(jìn)行擋位變換，需要駕駛員憑經(jīng)驗(yàn)決定換擋時(shí)刻，換擋最佳時(shí)機(jī)不易把握，而且由于頻繁換擋操作，易使駕駛員疲勞，進(jìn)而影響行駛安全 。此外，拖拉機(jī)作業(yè)環(huán)境惡劣，外界負(fù)荷波動(dòng)頻繁，這就要求發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱變速箱廠家能適時(shí)地變更轉(zhuǎn)速和扭矩以適應(yīng)負(fù)荷和行駛阻力的不斷變化，這些通過(guò)僅僅依靠駕駛員操縱傳統(tǒng)的機(jī)械式變速器來(lái)實(shí)現(xiàn)，難以保證拖拉機(jī)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，而且增加了勞動(dòng)強(qiáng)度。

動(dòng)力換擋變速器變速箱廠家是通過(guò)液壓操縱離合器的接合和分離來(lái)實(shí)現(xiàn)換擋的，但由于液體的不可壓縮性，換擋操縱液壓系統(tǒng)剛度較大，如果換擋元件接合過(guò)猛，會(huì)產(chǎn)生換擋沖擊，使傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生較大的動(dòng)載荷，加劇零部件的磨損，降低使用壽命，而且易使駕駛員疲勞。良好的換擋品質(zhì)要求換擋迅速、平穩(wěn)、無(wú)沖擊，且對(duì)動(dòng)力傳遞影響小，盡量使動(dòng)力不中斷。在實(shí)際換擋過(guò)程中，各擋位離合器大多是由單向開(kāi)關(guān)閥控制，當(dāng)開(kāi)關(guān)閥打開(kāi)時(shí)，離合器內(nèi)壓力只能增加，而當(dāng)開(kāi)關(guān)閥處于關(guān)閉位置，離合器內(nèi)液體壓力為零，因此原離合器分離的準(zhǔn)確時(shí)間無(wú)法確定，另外離合器液壓還受溫度、離合器盤(pán)磨損以及轉(zhuǎn)速影響，不能有效測(cè)定實(shí)際的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，這些都對(duì)閉環(huán)控制形成障礙，使換擋過(guò)程受溫度與負(fù)荷影響顯著減小。國(guó)內(nèi)用試驗(yàn)的方法研究了手扶變速箱動(dòng)力換擋變速箱換擋過(guò)程中，換擋離合器壓力變化過(guò)程對(duì)旋轉(zhuǎn)速度的影響，發(fā)現(xiàn)在理想換擋點(diǎn)變速箱換擋最平穩(wěn) 。

在我國(guó)，手扶變速箱動(dòng)力換擋變速器最早是在工程機(jī)械上得到應(yīng)用，如1966年柳工Z435裝載機(jī)上使用的定軸式變速器，隨后在1970年開(kāi)始在ZL50裝載機(jī)上使用行星式變速器。此后在80年代又先后引入了日本TCM叉車(chē)的變速器和德國(guó)ZF公司電液控制定軸式變速器變速箱廠家等先進(jìn)技術(shù)，使我國(guó)這一行業(yè)水平有了較大的提高 。目前動(dòng)力換擋變速器主要在裝載機(jī)、推土機(jī)、叉車(chē)、平地機(jī)和壓路機(jī)上得到廣泛的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)以吉林大學(xué)、北京理工大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)為主的各科研院所機(jī)構(gòu)均對(duì)液力自動(dòng)變速控制技術(shù)進(jìn)行了研究，并取得了一些科研成果。但這些研究主要集中在汽車(chē)和工程機(jī)械上，而在農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)上的應(yīng)用研究較少。此后直到2010年，中國(guó)一拖集團(tuán)公司與國(guó)外合作，逐步研發(fā)了東方紅IJz、LA、LF等系列重型動(dòng)力換擋拖拉機(jī)，才實(shí)現(xiàn)我國(guó)大功率拖拉機(jī)在該項(xiàng)目上零的突破。