汽車雙質量飛輪設計特性與理論初探

王凱+孫富強

摘要：LUK汽車制造公司首次提出了雙質量飛輪的扭振減振器，它提高了汽車在運行時候的舒適性。減振器也是汽車產生動力的重要部件之一，這種新的雙質量飛輪的出現和應用在降低振動和噪音的同時，還能起到舒緩沖擊的作用。文章針對雙質量飛輪進行研究，主要介紹它的特性、工作原理及這項技術應用的發展。

關鍵詞：減振器；雙質量飛輪；傳動系扭振；研發測試

中圖分類號：TK413文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）24-0033-02

減振器作為汽車中十分重要的一部分，一直是汽車制造商和相關技術人員的研究對象，希望能夠找出最穩當、最合適的減振器。之前，傳統的汽車中，采用的是離合器動盤式的扭振減振器，但是很難滿足減振與降低噪音的功能和要求，而到了20世紀80年代中期，一直被稱為汽車之國的德國LUK汽車制造公司首次提出了這雙質量飛輪的扭振減振器，它給汽車在運行時候的舒適性帶來了很大的貢獻。另外，減振器也是汽車產生動力的重要部件之一，這種新的雙質量飛輪的出現和應用在降低振動和噪音的同時，還能起到舒緩沖擊的作用。雖然雙質量飛輪的質量和減振性能都非常好，但是目前我國的大部分設備都是依靠進口得來的，這使得國內汽車的制造成本較高，所以為了采用自主的知識產權開發，就要積極的研制出屬于我們自己的雙質量飛輪。

1雙質量飛輪的扭振特性分析

1.1傳動系扭振分析

在汽車的傳動系中，扭振的激振源是非常多的，包括引擎的軸轉波動，主要減振器的扭振，離合器在接觸時產生的不均勻接合，行駛路面的情況，還有驅動輪胎的彼此不平衡等。通常情況下，離合器后面的部件剛度要低于發動機的曲軸系統，所以在實際的分析中，忽略曲軸的影響，只是單純的把它作為以中度激勵源或者說是慣量來看待即可，可以結合驅動的情況，平速行駛的情況，滑行時的情況，怠速時的情況等來進行詳細的分析。

1.2扭振噪聲協調特性分析

汽車行業在最初的發展時期，主要的部分像變速器，驅動軸，齒輪等都是單獨發展和優化的，以此來滿足自己部分設計的要求，所以整個的傳動系統功能就會因為這樣的發展狀況而決定了它的一些特點。其中要想對發動機和變速器進行設計改變是不現實的，也是不可能的，有限的時間里可以對離合器的一些項目進行改進，以此來提高扭轉的振動特性，可以改變離合器中的彈簧剛度，摩擦片以及最大角的變形等。但是一直都沒有好的方式來緩解汽車在運行時所產生的噪聲，或者是來進一步改善扭轉振動。其中的噪聲就包括如下幾種：

驅動噪聲。要想弄清楚優化驅動的具體條件，首先必須對發動機的運行扭矩曲線進行分析，通常情況下，汽車在高檔位的低速行駛時比較容易產生齒輪間的摩擦噪聲，發動機在平時運轉的時候多數都是處于接近全扭矩的狀態，即使有的司機會認為處在低扭矩水平的

時候。

滑行噪聲。汽車在下坡路行駛的時候，扭矩明顯要小于驅動時的扭矩，若是在此時產生了齒輪噪聲這樣的問題，就可以通過降低一側的彈簧彈性系數來解決，采用獨立工作的摩擦裝置對下坡滑行和驅動時都是適用的，此時齒輪間的噪聲也會因為下坡的扭矩能力不夠，彈簧的彈性系數不同步等問題而引起。

穩速行駛噪聲。穩速行駛就是驅動時非常低的扭矩時候的狀況，一般時候，汽車穩速行駛的噪聲主要是因為低扭矩時的低彈簧系數快速的過渡到了高彈簧系數的狀態。這種情況下的噪聲可以進行柔化或者是通過消除當前的快速過渡來緩和。

怠速噪聲。在變速器處于空擋，離合器接合的時候，產生了噪聲主要是因為發動機裝置的點火脈沖扭振。用變速器來隔離好這些脈沖可以消除被他們稱為是旋轉噪聲的嘎嘎聲。當離合器減振處于比較低的初始階段時，彈簧的剛度在其正常工作的情況下時可以實現所需要的隔離效果。另外，為了盡量減小剛度的要求量以及造成變速器的共振可能性，這時的減振器的滯后值應該相應的增加。當彈簧的剛度達到50%～80%的水平上是正常的。

在旋轉的調諧中，在第一階段采用零彈性剛度和低摩擦值的時候已經取得了一些成功，但這樣彈簧剛度的弧形功能就會損失，所以在零剛度階段的拖拉，對于變速器來說拖拽力下的怠速質量變化可能是太過于敏感了，也容易使驅動側變形。

反向負載噪聲。在扭轉的反向負載的情況下，汽車在變擋時會產生噪聲，此時，除了會產生大扭轉減振角以及低水平的彈簧剛度外，反向負載會變得惡化和嚴重。一個光滑的不斷漸進的彈簧剛度及減振的形成是十分容易導致光滑的換擋噪聲。要想調整這樣的問題，可以在怠速和反向負載的可行水平上采用這種的設計

方案。

2工作原理

汽車中主要的飛輪殼是和法蘭盤鉚接在一起的，主飛輪殼上還裝有齒圈，同時蓋盤是扣在主飛輪殼上的，在其內部上半滑動腔和主要飛輪殼上的下半滑動腔共同形成了彈簧式滑動腔，在滑動腔的里面存在兩個凸臺，主要是用來傳遞動力的。把主要飛輪殼和蓋盤以及連接環通過焊接技術連接起來，從而使得主飛輪殼與蓋盤可以達到相對固定的狀態?；朗乔对谏鲜隹酆铣傻幕瑒忧焕锩娴?，用來束縛和引導彈簧的運動。實際上扭振減振器是由兩個不同長度，直徑也不相同的弧狀彈簧安裝在一起的，這樣的組合使得其具有二級的剛度，它們是浮動的安裝在充滿了粘性油脂物質的滑動腔中，其中一端與滑道內部的凸臺相接，而另一端是與盤的端部相接觸的，在發動機運行時，曲軸帶動法蘭盤的運動，法蘭盤又帶動主要飛輪轉動，這樣其內部的凸臺就會壓縮彈簧在滑道內滑動，而彈簧的另外一端就可以帶動和副飛輪盤連接在一起的盤轂盤發生轉動，這樣就會將動力輸出出來。但是因為在主飛輪上有扭轉減振器，而從動盤中卻沒有安裝，這樣就會使得轉動的慣量比較小，換擋也比較容易，從而保證了旋轉角的速度和扭矩的盡可能平衡和均勻，并且在一定程度上是有可能克服較短時間內的超載荷現象。所以，雙質量的飛輪是可以有效地降低發動機變速器的振動頻率的，這樣就可以避免在怠速情況時的共振現象，可是同時實現降低油耗，改善了操作性能等優點。

采用雙質量飛輪技術的發動機在點火或者是熄火的時候，可以通過它來降低其與變速器之間的共振點，盡管共振點在很多情況下是低于發動機的怠速的。當產生共振的是大質量的飛輪時，它會產生高于發動機扭矩幾倍多的能量。這時產生的能量是絕對具有完全損壞扭轉減振器的能力的，所以將這種能量吸收或緩解的任務就交給了雙質量飛輪結構。在緊靠減振器末端的高彈簧剛度與摩擦，以及扭矩的限制裝置可以允許減振器對主要飛輪的旋轉，即有高容量的粘質的減振器是可以用來解決共振現象的不同方案。

3結語

現在汽車的國內外市場競爭正在日益加劇，所以就會迫使很對汽車企業找出最低的成本投入以及最短的時間消耗來提升自己的質量和設計舒適的產品。當然，為了能盡快的適應這種市場上的生存要求，每一個國家都投入了大量的精力來研究解決對策，并且不久之后也提出了很多先進的制造技術。同時，在這些新興技術的基礎上，又提出了很多新的概念，其中就有雙質量飛輪的相關內容，一般來說，雙質量飛輪的產品開發流程主要是：確定基本規劃，以相關專業人員為主，其他部門人員為輔，一同進行產品的開發和制造，在此基礎之上經過合理的工藝，熟練的技術，對雙質量的飛輪進行上線生產，成品之后還要對其性能進行測試，合格的才可以運用到汽車的裝配中，同時還要繼續投入研發資金，在原有技術的基礎之上繼續進行開發和研究，相信在不久的將來，雙質量飛輪技術可以有更大的進步和發展，給我們的汽車生活帶來更多的便利。

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