傳動系統(tǒng)NVH和換檔性能的改善方案

潘文軍，蔣 政，陳富強(qiáng)，牟一今

（東風(fēng)柳州汽車有限公司，廣西 柳州545005）

隨著人民生活水平的提高，對于車輛品質(zhì)的追求也不斷提升。經(jīng)過市場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)很大一部分用戶對于NVH的要求擺在了很高的位置。NVH（Noise Vibration and Harshness）性能也是主機(jī)廠在車型開發(fā)過程中的一項核心指標(biāo)，該指標(biāo)的達(dá)成與否直接影響整車的品質(zhì)。

然而在從事的項目過程中，其中一款車的加速噪音過大、換檔力重，直接影響了產(chǎn)品定位。為了解決該問題，從理論上進(jìn)行了分析。并通過采用雙質(zhì)量飛輪替代單質(zhì)量飛輪，以及對應(yīng)的離合器也相應(yīng)地進(jìn)行了更換。從主觀感受來評估，雙質(zhì)量飛輪的方案在加速噪音改善方面有明顯效果。優(yōu)化后的離合器，也使得各檔位換檔力有所改善。

1　傳動系統(tǒng)共振分析

傳動系統(tǒng)的共振頻率與其固有頻率相同，如圖1所示，一般取決于以下公式[1]：

式中：Wr為共振轉(zhuǎn)速（rpm）；We為固有轉(zhuǎn)速（rpm）；c為傳動系統(tǒng)剛度（Nm/°）；j為傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量（kg·m2）。

圖1　傳動系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)共振示意圖

在傳統(tǒng)傳動系統(tǒng)中，為了減少發(fā)動機(jī)扭振，離合器從動盤配備了減振彈簧[2]。傳動系統(tǒng)所能傳遞的扭矩可由以下公式表征：

式中：Ttm為傳動系統(tǒng)傳遞的扭矩（Nm）；c為傳動系統(tǒng)剛度（Nm/°）；θ為允許擺動的角度（°）；

為了消除傳動系統(tǒng)的共振，最有效的辦法就是通過降低傳動系統(tǒng)的剛度，將共振轉(zhuǎn)速降到怠速轉(zhuǎn)速以下。由于結(jié)構(gòu)限制，離合器減振彈簧所能允許擺動的角度θ角度增加幅度有限。另外離合器還需要需要實現(xiàn)傳遞扭矩的功能，所以傳動系統(tǒng)剛度c也就不能減小到目標(biāo)值。換言之，離合器配備的減振彈簧并不能完全消除傳動系統(tǒng)的共振問題。

2　傳動系統(tǒng)NVH的改善

雙質(zhì)量飛輪的出現(xiàn)，解決了之前提到的技術(shù)難題。雙質(zhì)量飛輪相比離合器，擁有更大的物理空間以增大旋轉(zhuǎn)角度，從而在實現(xiàn)同樣扭矩傳遞的前提下，減小傳動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)剛度。

為了驗證這一理論，進(jìn)行了試驗車試制和測試，采集了單質(zhì)量飛輪狀態(tài)和雙質(zhì)量飛輪狀態(tài)的整車NVH數(shù)據(jù)，并進(jìn)行了對比，如圖2所示。

單質(zhì)量飛輪方案，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速n＞1 100 rpm，噪聲均超過 70 dB（A）；在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速n=1 100、1 800、2 200、2 600～3 000 rpm 出現(xiàn)峰值，最大噪聲達(dá)到75.38 dB（A），存在共振現(xiàn)象。

雙質(zhì)量飛輪方案，在全油門加速工況下，低速段（n=900～1 350 rpm）噪聲改善效果顯著，最高降幅達(dá)到8.3 dB（A）；各測試點在n=1 800～2 200 rpm峰值明顯降低，共振消失；在n=2 600～3 000 rpm轉(zhuǎn)速段的峰值也明顯降低，降幅在3～5 dB（A）.

圖2　三檔全油門加速NVH測試數(shù)據(jù)

3　傳動系統(tǒng)換檔性能改善

動態(tài)換檔過程中，依靠同步器產(chǎn)生的摩擦力矩改變輸入端零部件轉(zhuǎn)速。同步?jīng)_量與輸入端轉(zhuǎn)動慣量成正比，換檔力與同步?jīng)_量有直接關(guān)系，同步?jīng)_量越小，換檔力越小。

由于雙質(zhì)量飛輪具備了減振彈簧，本文提出了一種取消離合器的減振裝置的優(yōu)化方案。該方案降低離合器從動盤的轉(zhuǎn)動慣量，也就是減小了各檔位同步?jīng)_量。

從實際測試數(shù)據(jù)來看，優(yōu)化后的各檔位換檔力都有一定的降幅。其中N-R降低了17.9%，4-3降低了5%，改善了換檔力重的問題，提升了換檔舒適性。

圖3　換檔力對比

4　結(jié)束語

本文從實際工作中遇到的加速NVH及換檔力重的問題出發(fā)，對傳動系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析并提出了現(xiàn)實可行的解決方案。并通過實際車輛試制、對比測試分析，驗證了理論分析。通過采用雙質(zhì)量飛輪降低傳動系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)剛度，將傳動系統(tǒng)共振轉(zhuǎn)速降低到怠速以下，改善了全油門加速的NVH問題。同時通過取消離合器的減震裝置，降低了離合器的轉(zhuǎn)動慣量和各檔位的同步?jīng)_量，減少了各檔位換擋力，改善了換擋力重的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國汽車工程學(xué)會.汽車工程手冊4：動力傳動系統(tǒng)設(shè)計篇[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2010.

[2]陳家瑞．汽車構(gòu)造[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.