雙質量飛輪減振性能對整車NVH 影響的研究

談麗華　王旭東

摘 要：雙質量飛輪作為汽車傳動系統中的重要部件，主要功能就是減振降噪，提升整車NVH水平，本文通過整車測試及傳動系統模擬仿真計算，對雙質量飛輪減振性能進行優化，進一步提升整車NVH水平。

關鍵詞：雙質量飛輪 仿真計算 參數優化

1 引言

隨著汽車行業的飛速發展，人們對車輛乘坐的舒適性要求也越來越高，雙質量飛輪作為汽車傳動系統的重要部件，其功能是衰減整車振動與噪音，使發動機動力平穩傳遞到變速箱。本文為了分析通過調整雙質量飛輪減振性能參數對整車NVH的影響，建立了汽車傳動系統模型，并通過整車WOT工況對比分析發動機和變速箱輸入軸的扭振情況，同時結合整車實際測試結果，進一步確定雙質量飛輪減振參數優化方向。

發動機動力通過曲軸傳遞到雙質量飛輪，經過雙質量飛輪減振后傳遞給變速箱。因雙質量飛輪內部有減振系統，在傳遞發動機動力的同時，對發動機自身的扭振進行衰減，使發動機的動力更平穩過渡到變速箱，提升了整車NVH水平，也改善了變速箱的工作環境。

雙質量飛輪內部結構參考考圖2。

發動機動力通過曲軸傳遞到主飛輪體，再由主飛輪體傳遞到弧形彈簧，弧形彈簧作為減振元件通過不斷壓縮、伸展將發動機扭矩波動進行衰減，使動力更平穩傳遞到驅動盤，驅動盤與盤轂通過鉚釘固定，盤轂內花鍵與變速箱輸入軸外花鍵嚙合，動力通過盤轂內花鍵傳遞到變速箱。在整個動力傳遞過程中，雙質量飛輪主要功能是傳遞扭矩、減振。

以某搭載1.5T發動機的車型為例，通過測試整車各檔位WOT工況的NVH水平如下：

通過測試輸入軸2階角加速度，4擋、5擋、6擋不滿足整車NVH要求（≤500rad/s2）需要對雙質量飛輪性能進行優化。

雙質量飛輪性能優化方向需要運用LMS? Amesim軟件搭建整車傳動系統模型，模擬整車在行駛過程中傳動系統的扭振狀態，通過不斷匹配雙質量飛輪的性能找到最優方案。

傳動系統模型的組成主要分為：前端附件模型、發動機模型、雙質量飛輪模型、變速箱模型、主減速器、半軸、車輪模型

在搭建前端附件模型時應考慮：前端旋轉件的剛度、阻尼及轉動慣量；搭建發動機模型時要考慮發動機的缸體數、曲軸活塞等旋轉件的剛度、阻尼、轉動慣量、發動機缸壓特性及油門開度信號；搭建雙質量飛輪模型時要考慮雙質量飛輪的減振彈簧剛度、減振角度、阻尼、初級飛輪轉動慣量、次級飛輪轉動慣量；搭建變速箱模型時要考慮變速箱特定檔位的剛度、阻尼、轉動慣量、速比；搭建整車模型時要考慮整車主減速器、半軸、輪胎的剛度、轉動慣量、整車質量、迎風面積、道路阻尼等。

以某搭載1.5T發動機的車型為例，對雙質量飛輪的減振性能進行分析及優化：

發動機、雙質量飛輪和變速箱參數分別如表2、表3、表4：

初始模型建立

發動機缸壓特性可以模擬發動機實際使用過程中的轉速波動，計算中通常以角加速度來衡量發動機轉速波動量；雙質量飛輪作為減振元件，將發動機的轉速波動衰減后傳遞給變速箱。通過仿真計算可以得到發動機的角加速度、變速箱輸入軸的角加速度（圖5）；兩者差值與發動機角加速度的比值就是雙質量飛輪的隔振率。

仿真模擬中，雙質量飛輪模型參數有兩個重要指標：弧形彈簧剛度、初次級飛輪轉動慣量。以下通過調整弧形彈簧角剛度，驗證其變化對整車NVH性能的影響。

該車型匹配的雙質量飛輪內部含有兩組彈簧：兩只外弧形彈簧、兩只內弧形彈簧，見圖6弧形彈簧結構圖，該布置構成了雙質量飛輪總成減振性能的一級減振剛度、二級減振剛度。

通過調整內弧形彈簧參數，將雙質量飛輪二級剛度由原來15.7Nm/°降低為12.8Nm/°。運用LMS? Amesim軟件模擬傳動系統扭振，得到各檔位WOT工況下變速箱輸入軸角加速度均小于500rad/S2

調整后，雙質量飛輪總成減振性能及4擋WOT仿真效果變化如下：

弧形彈簧角剛度調整后實際裝車測試情況如表6所示。從該表以及可看出各擋位發動機與輸入軸加速度均減小，證明調整有效，同時也符合仿真結果。

通過本文的研究可得出以下結論：

（1）雙質量飛輪的減振性能對整車NVH影響較大，匹配過程中可能會出現傳動系統扭振超標現象，部分車型具有性能優化的過程。

（2）通過調整雙質量飛輪減振性能可以優化整車NVH水平，調整幅度及具體參數需要根據仿真計算，同時也要考慮彈簧參數調整對彈簧本身應力的影響。

（3）運用LMS? Amesim模擬計算傳動系統扭振情況與實際測試結果相符，可采用理論計算方式找到雙質量飛輪調整最優方向，提高產品驗證的成功率。