新型三級剛度扭轉減振器設計開發及性能分析

韋任麒

摘 要：本文主要是對一種新型的三級剛度從動盤扭轉減振器設計開發及性能進行了分析，這一種新型的設計開發相比較于傳統的二級剛度扭轉減振器設計來說有著更為良好的減震效果，尤其是在小轉矩工況之下；而且該設計結構十分的簡單，相比較于其它多級減振器來說成本上也具有顯著的優勢。

關鍵詞：新型三級剛度；扭轉減振器；設計開發；性能分析

0.引言

在社會不斷發展過程中，汽車工業發展速度也變得越發的迅速，人們生活質量的不斷提升更是促使其對汽車舒適性以及振動噪聲控制有著更高的要求。在這種時代背景之下，汽車廠商也越發的重視變速器敲齒噪聲以及汽車減振效果，也正是因為如此也產生了具備較為良好減振效果的雙質量飛輪，相比較于傳統的二級扭轉減振器來說，新型的雙質量飛輪在使用過程中能夠促使減振彈簧前后慣量重新分配變速器輸入軸端慣量也會因此而得到顯著增加，而且減振彈簧大多是布置在飛輪外側，彈簧空間也就能夠因此而增大，這個時候就能使用剛度較小的彈簧，也正是因為如此汽車才具備較為良好的隔離扭振作用。可是，雙質量飛輪因為在性能方面較為良好，其在成本上也就比傳統二級從動盤減振器成本要高的多，而為了能夠更好地改善成本與性能之間的問題，本文也對其進行了以下研究。

1.新型三級剛度扭轉減振器設計概述

在汽車開發與設計過程中經常會使用到的二級剛度從動盤減振器性能曲線，該減振器主要有兩個工作區域，其分別是預減振以及主減振，其中預減振主要的作用就是滿足怠速等極小轉矩的工況，而主減振主要的做工就是滿足于加速等較大轉矩工況。可是相對于小轉矩的工況來說，想是冷車怠速、爬行等，通常情況下減振器工作區域都是在預減振區域，而這一區域并不是在任何時候都能夠很好的滿足小轉矩工況需求，需要從動盤減振器中引進新的針對于小轉矩工況的工作區域[1]。

下圖1 則是一個三級剛度從動盤扭轉減振器性能曲線，在這一設計開發過程中，其在主減振、預減振兩者之間增加了一個過渡區域，有這一區域一旦負載屬于小轉矩的時候，從動盤減振器工作也就會在這一區域，這樣也就能夠獲得較為良好的減振效果，常見的三級剛度減振器有LUK、Valeo 的大轉角減振器等等。

本文在新型三級剛度扭轉減振器設計開發過程中，主要是在常用的二級剛度從動盤扭轉減振器基礎上，增加了一個額外的二級套板，以此來構成了一個新型的三級剛度減振器，而且還在主減振區域上新增加了一個小轉矩減振彈簧，軸向空間也就變得較大，彈簧剛度范圍也具備較為良好的可調性，這一設計與開發因為是在原二級剛度基礎上進行開發的，所以在成本方面也具備較為良好的優勢。

2.新型三級剛度扭轉減振器設計開發及性能分析

2.1車輛相關信息

本次設計開發通過對某研發車型的理論計算以及整車扭振測試，選擇出了恰當的從動盤減振器參數以此來實現傳動系統匹配。

2.2二級剛度從動盤扭轉減振器初選

2.2.1預減振

在怠速工況之下，從動盤通常情況下工作區域都是預減振區域，而其轉矩容量則是由變速器拖曳轉矩而決定，在熱車條件之下，變速器拖曳轉矩通常都需要控制在1-1.5 N？m。預減振剛度C1則為C1= TD /β1，其中，TD則為車輛空擋怠速工況下變速器的拖曳轉矩，這個時候取1. 5N？m；β1為預減振工況下彈簧的極限轉角，因為結構限制通常情況下不會大于8度。從減振這一角度出發的話，在滿足轉矩容量的前提之下，彈簧剛度越小其扭轉隔離也就會越有利。

2.2.2主減振

主減振剛度通常情況下都是由汽車發動機最大轉矩而決定，通常主減振的轉矩容量都會取最大發動機轉矩的1.3倍，所以我們能夠得到C2 = 1. 3Temax /β2，其中Temax主要指的是發動機輸出的最大轉矩，為如果是135N？m； β2為主減振彈簧的轉角，其通常會是 15°左右。

2.3冷車怠速工況改善情況

這一新型三級剛度扭轉減振器在使用過程中，其對于其它小轉矩工況也存在較為良好的隔振效果，像是冷車怠速工況上就有著較為良好的改善效果。因為冷車狀態下的變速器拖曳轉矩相比較于熱車狀態下的變速器拖曳轉矩明顯要大的多，按照我們所測量得到的變速器轉動慣量以及角加速度，我們能夠估算出該變速器拖曳轉矩為 2. 48N？m，相比較于熱車狀態下的1. 2N？m而言明顯要大的多。在冷車怠速工況之下，因為拖曳轉矩本身就已經超過了預減振的轉矩容量，這個時候從動盤在預減振機構以及主減振機構之間就會出現往復擺動的情況，這個時候也就會促使變速器產生較大的噪聲。可是，在應用新型三級剛度扭轉減振器之后，汽車冷車怠速過程中變速器的敲齒噪聲得到了較為顯著的改善。

變速器輸入軸角加速度/發動機角加速度比為 504. 57 /1383. 01 = 0. 36，由此可見，從動盤對于發動機的扭轉振動有著較為顯著的改善。此外，在對所測量得到的輸出曲線進行階次分析，在使用新型三級剛度扭轉減振器之后，其改進之后的1階振動已經明顯的得到了消除，而在2階扭轉振動上則有著較為顯著的改善。

總而言之，這一新型三級剛度扭轉減振器在設計與開發過程中，使用lCAE 仿真技術來對汽車變速器NVH 性能進行了研究，同時也對汽車傳動系統疲勞耐久性、變速器潤滑系統流場模擬與效果進行了評價，另外還使用了剛柔耦合多體動力學對駐車系統性能進行了評價，借助AMESIM 一維仿真對企業液壓系統進行了合理評價，最終驗證了CAE的可靠性。最終得出該新型三級剛度扭轉減振器在使用過程中具備較為良好的性能。

3.結語

綜上所述，本研究提出了一種結構較為簡單的三級剛度從動盤減振器，在經過整車測試之后，我們發現其相比較于傳統的二級剛度從動盤減振器而言，其能夠具備更為良好的隔振效果，而且在設計開發過程中也十分的簡單，只需要在傳統二級剛度從動盤減振器上進行簡單的開發與設計就能實現，所以在成本控制上也有著較為顯著的優勢

參考文獻：

[1] 李偉， 史文庫， 龍巖. 雙質量飛輪——四連桿-彈簧機構型扭振減振器彈性特性分析與優化設計[J]. 汽車技術， 2008（9）：17-21.

[2] 呂振華， 吳志國， 陳濤. 雙質量飛輪-周向短彈簧型扭振減振器彈性特性設計原理及性能分析[J]. 汽車工程， 2003， 25（5）：493-497.