離合器從動(dòng)盤性能對(duì)汽車聳車的影響

易濟(jì)武

摘 要：起步抖動(dòng)（judder）和聳車（shuffle）是汽車起步階段兩種常見的NVH問題，嚴(yán)重的影響了汽車的舒適性。汽車離合器是控制傳動(dòng)系動(dòng)力傳輸?shù)年P(guān)鍵部件，摩擦式離合器是最常見的離合器類型，其作用是控制傳動(dòng)系動(dòng)力的通斷，減少換擋沖擊，保證汽車平穩(wěn)起步。但在起步過程中，由于摩擦式離合器摩擦副的摩擦系數(shù)負(fù)梯度的存在，可能導(dǎo)致自激振動(dòng)，從而引起起步抖動(dòng)。基于此，本文主要對(duì)離合器從動(dòng)盤性能對(duì)汽車聳車的影響進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：離合器;從動(dòng)盤性能;汽車聳車;影響

1 前言

聳車現(xiàn)象是指在汽車起步過程中，車輛以較低的頻率在行駛方向上前、后振蕩。產(chǎn)生聳車的原因有：a.汽車起步、離合器接合，傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)的激勵(lì)頻率接近而產(chǎn)生的振動(dòng);b.由于離合器在結(jié)合過程中，離合器的主動(dòng)部分和從動(dòng)部分是摩擦傳動(dòng)，由于摩擦因數(shù)與相對(duì)滑移速度的關(guān)系可能是負(fù)梯度，這樣摩擦過程中，會(huì)產(chǎn)生自激振動(dòng)，從而引起聳車;c.由于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)，導(dǎo)致動(dòng)力總成的抖動(dòng)，從而引起整車的聳車。聳車振動(dòng)的頻率一般在2～8Hz范圍內(nèi)，它嚴(yán)重影響了汽車傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲性能（noisevibrationharsh-ness，簡(jiǎn)稱NVH）。對(duì)于安裝有干式摩擦離合器的汽車來說，在起步過程中，離合器接合速度快，傳動(dòng)系統(tǒng)負(fù)載變化快，接合產(chǎn)生的沖擊較大，因此，聳車振動(dòng)現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。

2 試驗(yàn)

對(duì)于汽車起步產(chǎn)生的聳車振動(dòng)，一般采取主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)兩種方法。主觀評(píng)價(jià)是駕駛員和乘員在車輛起步過程中測(cè)試人員的感受，客觀評(píng)價(jià)則通過測(cè)量離合器接合過程中發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱1軸轉(zhuǎn)速和車身縱向加速度振動(dòng)幅值來進(jìn)行評(píng)定。在測(cè)試過程中，將轉(zhuǎn)速傳感器置于飛輪和變速箱1軸處，將加速度傳感器置于駕駛員座椅導(dǎo)軌上。先后將2個(gè)2級(jí)扭轉(zhuǎn)剛度分別為1000，600Nm/rad的離合器安裝在同一輛汽車上，分別進(jìn)行測(cè)試。

離合器接合完成后，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與變速器1軸出現(xiàn)了非常明顯的轉(zhuǎn)速波動(dòng)。同時(shí)，車身也在行駛方向上出現(xiàn)了明顯的加速度波動(dòng)。兩次測(cè)試，汽車都出現(xiàn)了聳車現(xiàn)象。降低離合器從動(dòng)盤2級(jí)扭轉(zhuǎn)剛度，車身加速度的幅值有了明顯的降低，說明降低離合器從動(dòng)盤扭轉(zhuǎn)剛度可以有效地抑制聳車振動(dòng)。根據(jù)實(shí)際測(cè)試結(jié)果，聳車振動(dòng)的頻率約為2.8Hz，而計(jì)算的聳車振動(dòng)頻率為6Hz（傳動(dòng)系統(tǒng)的第2階固有頻率）。產(chǎn)生誤差的主要原因是在仿真過程中，一些阻尼被忽略，用于計(jì)算的部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和扭轉(zhuǎn)剛度等參數(shù)與實(shí)車有一定的區(qū)別。此外，在汽車起步的過程中，輪胎與地面存在相對(duì)滑動(dòng)，這同樣也會(huì)降低聳車振動(dòng)的頻率。但是，利用建立的模型可以模擬與實(shí)際測(cè)試趨勢(shì)一致的聳車振動(dòng)現(xiàn)象，因此，驗(yàn)證了所建立的模型的有效性。

3 從動(dòng)盤性能對(duì)聳車的影響

離合器從動(dòng)盤是離合器的主要性能部件，它在飛輪和壓盤間形成一個(gè)摩擦系統(tǒng)，依靠摩擦將動(dòng)力傳遞給變速器輸入軸。同時(shí)，相對(duì)于傳動(dòng)系統(tǒng)其他部件，離合器的性能參數(shù)比較好調(diào)整，因此，筆者將研究的重點(diǎn)放在離合器從動(dòng)盤性能參數(shù)對(duì)聳車振動(dòng)的影響。

3.1 摩擦因數(shù)及摩擦因數(shù)梯度

離合器主、從動(dòng)盤之間的靜摩擦因數(shù)μ是離合器重要的性能參數(shù)，直接決定了離合器接合時(shí)間，而摩擦因數(shù)梯度μ′對(duì)汽車傳動(dòng)系的振動(dòng)有著很大的影響。利用建立的模型，計(jì)算在不同靜摩擦因數(shù)和摩擦因數(shù)梯度對(duì)離合器接合過程中從動(dòng)盤振動(dòng)的影響情況，靜摩擦因數(shù)的增大會(huì)使整個(gè)離合器接合時(shí)間減少，對(duì)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生較大的沖擊，因此在接合后聳車振動(dòng)出現(xiàn)的振動(dòng)峰值較大;但是，相對(duì)于較小的靜摩擦因數(shù)，較大的摩擦因數(shù)可以對(duì)聳車振動(dòng)實(shí)現(xiàn)更為有效的衰減。因此，適當(dāng)增加靜摩擦因數(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)離合器較快的接合，而且可以有效地抑制聳車振動(dòng)。

當(dāng)傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)摩擦因數(shù)負(fù)梯度的時(shí)候，不僅離合器接合時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，使聳車振動(dòng)現(xiàn)象更加明顯，在離合器接合過程中也會(huì)出現(xiàn)非常明顯的抖動(dòng)，加劇傳動(dòng)系的振動(dòng)。因此，在離合器設(shè)計(jì)開發(fā)的過程中，應(yīng)適當(dāng)提高靜摩擦因數(shù)，并避免摩擦因數(shù)負(fù)梯度的現(xiàn)象發(fā)生。

3.2 從動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和扭轉(zhuǎn)剛度

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J4和離合器第2級(jí)扭轉(zhuǎn)剛度kc2是離合器從動(dòng)盤重要的性能參數(shù)，利用建立的模型計(jì)算得到離合器從動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和扭轉(zhuǎn)剛度對(duì)聳車振動(dòng)的影響，從動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的減小，可以在一定程度上抑制聳車振動(dòng)。但是由于離合器結(jié)構(gòu)緊湊，安裝空間較小，因此調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的空間不大。

當(dāng)從動(dòng)盤扭轉(zhuǎn)剛度降低時(shí)，可以對(duì)聳車振動(dòng)產(chǎn)生有效的衰減，這一計(jì)算結(jié)果與上面測(cè)試的結(jié)果一致。由于離合器從動(dòng)盤扭轉(zhuǎn)剛度僅由安裝在從動(dòng)盤盤轂上的螺旋彈簧剛度決定，調(diào)節(jié)方便。因此，適當(dāng)降低從動(dòng)盤扭轉(zhuǎn)剛度可以有效地改善聳車振動(dòng)。但是，從動(dòng)盤扭轉(zhuǎn)剛度不能太小，這是因?yàn)椋篴.扭轉(zhuǎn)剛度太小，會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的起步抖動(dòng)現(xiàn)象，不利于傳動(dòng)系零部件壽命以及車輛的舒適性;b.扭轉(zhuǎn)剛度的降低，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)固有頻率改變，可能會(huì)使得系統(tǒng)的某階固有頻率對(duì)應(yīng)的共振轉(zhuǎn)速落在發(fā)動(dòng)機(jī)的常用轉(zhuǎn)速之內(nèi)，傳動(dòng)系會(huì)發(fā)生共振。

3.3 波形片軸向剛度

離合器波形片對(duì)于離合器接合過程中產(chǎn)生的振動(dòng)主要有兩個(gè)方面的影響：a.波形片的軸向彈性特性會(huì)影響離合器在接合過程中壓緊力上升;b.離合器在接合過程中壓緊力波動(dòng)的大小。由于作用在波形片壓緊力在離合器設(shè)計(jì)階段已經(jīng)確定，不易改變，因此可以通過改變其軸向剛度來改善起步過程中離合器接合的沖擊。

圖1所示為波形片軸向剛度κ分別為3000和4500N/mm時(shí)，汽車起步車身縱向加速度隨時(shí)間變化曲線。

4 結(jié)語

從動(dòng)盤2級(jí)扭轉(zhuǎn)剛度的減小可以有效衰減聳車振動(dòng)。同時(shí)，減小從動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高離合器靜摩擦因數(shù)，也可以在不同程度上改善聳車振動(dòng)現(xiàn)象，減少汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)。此外，在離合器設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，離合器的摩擦因數(shù)梯度為正。

參考文獻(xiàn)

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