燕逸飛，鄒文迅，楊允輝

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

微型汽車傳動(dòng)系扭振解析及解決方法

燕逸飛，鄒文迅，楊允輝

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

隨著汽車工業(yè)的進(jìn)步，人們對(duì)汽車乘坐的舒適性要求越來(lái)越高，這成為推動(dòng)業(yè)內(nèi)對(duì)汽車振動(dòng)和噪聲的控制措施進(jìn)行廣泛研究的主因。產(chǎn)生汽車振動(dòng)和噪聲的因素較為復(fù)雜，其中動(dòng)力傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是引起汽車振動(dòng)和噪聲的主要原因之一[1]。文章以公司自產(chǎn)某前置后驅(qū)微型貨車為例，經(jīng)過(guò)對(duì)該車傳動(dòng)系統(tǒng)采點(diǎn)試驗(yàn)測(cè)試，明確了傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是導(dǎo)致該車發(fā)動(dòng)機(jī)一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)產(chǎn)生車內(nèi)振感和噪聲的原因，進(jìn)而采取相關(guān)措施降低扭振幅值，改善整車NHV性能。

傳動(dòng)系；振動(dòng)；扭振；NVH

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.09.040

CLC NO.: U463.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)09-122-04

引言

隨著人們生活水平的提高，載貨汽車在日常生活中的角色不再限于貨運(yùn)工具，其轎車化的駕乘體驗(yàn)、高NVH性能及結(jié)構(gòu)安全性成為日益凸顯的隱形需求。傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)、噪聲成為的破壞駕駛乘員的乘坐舒適性重要因素之一。

前置后驅(qū)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)一般由發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速器、傳動(dòng)軸、后橋等部件組成，這些具有一定轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及扭轉(zhuǎn)剛度的部件共同形成了一個(gè)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)，具有特定的扭振模態(tài)[2]。汽車在行駛過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩波動(dòng)、傳動(dòng)件扭轉(zhuǎn)沖擊及行駛阻力等因素都會(huì)激發(fā)傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)模態(tài)，出現(xiàn)不同程度的共振現(xiàn)象。

公司自產(chǎn)某微型貨車反饋傳動(dòng)系統(tǒng)存在明顯扭振：全油門加速工況飛輪端面波動(dòng)較大，飛輪經(jīng)離合器傳遞到變速箱輸入軸，扭矩波動(dòng)不能有效減弱，引起車輛明顯的振動(dòng)和噪聲現(xiàn)象，給駕乘感受帶來(lái)惡劣的影響。

1、汽車動(dòng)力傳動(dòng)系的介紹

汽車動(dòng)力傳動(dòng)系：指動(dòng)力裝置輸出的動(dòng)力，經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)到達(dá)驅(qū)動(dòng)車輪之間的一系列部件的總和，它使汽車實(shí)現(xiàn)起步、變速、減速、差速、變向等功能，為汽車提供良好的動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性能。其可簡(jiǎn)化如下模型，其中發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、驅(qū)動(dòng)橋、車輪和車身，共7個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，各慣量之間用具有扭轉(zhuǎn)剛度的彈簧連接，且不考慮其他分總成的耦合效果，見圖1所示。

2、傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)測(cè)試及改進(jìn)

2.1測(cè)試條件描述

項(xiàng)目組針對(duì)試制車實(shí)施了傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)測(cè)試，測(cè)試工況：3、4、5、6檔全油門加速和怠速；測(cè)試場(chǎng)地：某汽車研究院整車NVH轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)室；測(cè)試設(shè)：LMS 數(shù)采前端、磁電傳感器、光電傳感器；試驗(yàn)測(cè)試點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪、變速箱輸入軸、傳動(dòng)軸前端以及傳動(dòng)軸后端，具體測(cè)試點(diǎn)見表1。

表1 扭振點(diǎn)測(cè)試說(shuō)明

2.2測(cè)試結(jié)果及分析

綜合各檔位測(cè)試數(shù)據(jù)，可以得出以下結(jié)論：

1）該微型貨車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)存在明顯扭振，各檔位扭振峰值對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速分別為3檔1760rpm、4檔1480rpm、5檔1400rpm，6檔1300rpm；

2）全油門加速工況發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪端轉(zhuǎn)速波動(dòng)偏大(30rpm～50rpm)，高于設(shè)定目標(biāo)值：主階次低于 25rpm；

3）飛輪經(jīng)離合器傳遞至變速箱輸入軸，扭矩波動(dòng)顯著放大(110rpm～150rpm)，離合器未起到減振作用，反而有放大效果；

4）該微型貨車怠速狀態(tài)飛輪波動(dòng)范圍690rpm～795rpm，較對(duì)同平臺(tái)車（波動(dòng)范圍為710～770rpm）差。

2.3整改方案及分析

以上分析結(jié)果，各檔位均存在不同程度的扭振峰值，且離合器并未起到吸收發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力扭矩波動(dòng)的作用，需要從改變離合從動(dòng)盤滯后扭矩或選裝雙質(zhì)量飛輪等扭轉(zhuǎn)減振器方向整改：

方案一：在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上，調(diào)整離合從動(dòng)盤扭轉(zhuǎn)彈簧滯后扭矩，減弱或消除發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩波動(dòng)；

方案二：在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上，增加雙質(zhì)量飛輪，可有效較弱傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)；

方案三：在變速箱輸出端增加扭轉(zhuǎn)減震器，消弱傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)；

兼顧車型開發(fā)進(jìn)度需求及整改難度大小，以下重點(diǎn)驗(yàn)證方案一。

2.3.1從動(dòng)盤性能參數(shù)測(cè)試

對(duì)NVH測(cè)試從動(dòng)盤進(jìn)行拆解并測(cè)試，與批產(chǎn)抽樣件性能做對(duì)比，結(jié)果如下表2所示。

表2

結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下飛輪轉(zhuǎn)速波動(dòng)時(shí)域數(shù)據(jù)，該微型貨車怠速狀態(tài)飛輪波動(dòng)范圍 690rpm～795rpm，較對(duì)同平臺(tái)車（波動(dòng)范圍為710～770rpm）稍差，說(shuō)明從動(dòng)盤1M滯后扭矩不是最主要影響因素；而3、4、5、6擋主階次扭振均存在峰值，振動(dòng)幅度較大，可得從動(dòng)盤2M滯后扭矩較小，不能有效吸收發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩波動(dòng)，才是造成加速行駛時(shí)車輛振動(dòng)和噪聲的主要因素；繼而制作離合器整改樣件，調(diào)整從動(dòng)盤二階滯后扭矩，并實(shí)車驗(yàn)證整改效果。

2.4整改方案驗(yàn)證

換裝整改離合器樣件，并按照上述測(cè)試方法對(duì)該車輛發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪、變速箱輸入軸、傳動(dòng)軸前端以及傳動(dòng)軸后端重新測(cè)量；測(cè)量結(jié)果如下：

2.4.1整改前、后各檔位變速箱輸出端及主減輸入端扭振

圖7：粗實(shí)線為整改前測(cè)試數(shù)據(jù)，細(xì)實(shí)線為提高離合器阻尼后測(cè)試數(shù)據(jù)，結(jié)果顯2檔全油門工況飛輪轉(zhuǎn)速波動(dòng)減小，變速箱輸出及主減速輸入測(cè)點(diǎn)扭振消失。

圖8：粗實(shí)線為整改前測(cè)試數(shù)據(jù)，細(xì)實(shí)線為提高離合器阻尼后測(cè)試數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示3檔全油門工況飛輪轉(zhuǎn)速波動(dòng)減小，變速箱輸出位置轉(zhuǎn)速波動(dòng)由114rpm降低至 27rpm，主減速輸入位置轉(zhuǎn)速波動(dòng)由 100rpm 降低至 31rpm。

圖9：粗實(shí)線為整改前測(cè)試數(shù)據(jù)，細(xì)實(shí)線為提高離合器阻尼后測(cè)試數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示4檔全油門工況飛輪轉(zhuǎn)速波動(dòng)減小，變速箱輸出位置轉(zhuǎn)速波動(dòng)由 98rpm降低至 50rpm，主減速輸入位置轉(zhuǎn)速波動(dòng)由 92rpm 降低至 50rpm。

圖10：粗實(shí)線為整改前測(cè)試數(shù)據(jù)，細(xì)實(shí)線為提高離合器阻尼后測(cè)試數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示5檔全油門工況飛輪轉(zhuǎn)速波動(dòng)減小，變速箱輸出位置轉(zhuǎn)速波動(dòng)由125rpm降低至 70rpm，主減速輸入位置轉(zhuǎn)速波動(dòng)由 111rpm 降低至 70rpm。

圖11：提高離合器阻尼后，怠速飛輪波動(dòng)范圍由 690 rpm～795rpm 略微降低到691rpm～785rpm。

2.4.2整改前、后車內(nèi)噪聲及變速箱噪聲

圖11：提高離合器阻尼后，對(duì)車內(nèi)噪聲進(jìn)行了驗(yàn)證測(cè)試，以3檔為例，扭振對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速 1875rpm 位置，更換前車內(nèi)噪聲存在“rattle”現(xiàn)象，更換后該現(xiàn)象消失，上圖為整改前測(cè)試數(shù)據(jù)，下圖為更換離合器后測(cè)試數(shù)據(jù)。

圖12、13：提高離合器阻尼后，對(duì)變速箱近場(chǎng)噪聲及變速箱中間軸端振動(dòng)水平進(jìn)行了驗(yàn)證測(cè)試，以3檔為例，扭振對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速 1875rpm 位置，變速箱振動(dòng)噪聲明顯降低，“rattle”現(xiàn)象顯著改善。

3、小結(jié)

1）提高離合器阻尼后，2 檔扭振消失，3、4、5 檔扭振顯著減小，各檔扭振對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速基本保持不變；

2）全油門加速工況發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪端轉(zhuǎn)速波動(dòng)由 25rpm～40rpm 減小到 25rpm～35rpm；

3）車內(nèi)噪聲及變速箱振動(dòng)噪聲在扭振對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速均有明顯降低，變速箱“rattle”現(xiàn)象顯著改善。

4、結(jié)論

汽車傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)會(huì)引起汽車整車振動(dòng)和噪聲，在整車NVH轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)室經(jīng)通過(guò)采點(diǎn)測(cè)試，可以計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩波動(dòng)隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速曲線圖，初步分析傳動(dòng)系扭振是引起整車振動(dòng)和噪聲的原因。根據(jù)分析及試驗(yàn)結(jié)果，離合從動(dòng)盤滯后扭矩的調(diào)整可有效吸收發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩的波動(dòng)，使傳動(dòng)系扭振現(xiàn)象顯著減弱，實(shí)現(xiàn)整車噪聲和振動(dòng)的有效降低，并為此類問(wèn)題提供一種解決方法。

[1] 吳旭靜.王軍梅等某輕型客車動(dòng)力傳動(dòng)系扭振控制研究 [J].輕型汽車技術(shù),2013.

[2] 徐紅亮,龔憲生等.新型汽車扭振減震器扭振特性試驗(yàn)研究[J].振動(dòng)與沖擊,2013(06).

[3] 李紅庚,何森東等.微車FR型動(dòng)力傳動(dòng)系扭振特性及其控制方法評(píng)述[J].大眾科技,20140(11).

[4] 周斌,曾榮.雙質(zhì)量飛輪式扭振減震器性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械制造,2013.

[5] 孫麗.振動(dòng)在汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中的研究[J].價(jià)值工程,2013.

[6] 康強(qiáng),吳昱東等.前置后驅(qū)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的扭振模態(tài)分析[J].噪聲與振動(dòng)控制,2015(01).

[6] 康強(qiáng),吳昱東等.前置后驅(qū)乘用車傳動(dòng)系統(tǒng)的扭振模態(tài)計(jì)算及測(cè)試方法[J].基礎(chǔ)研究,2014.

[7] 吳旭靜,王軍梅等.某輕型客車動(dòng)力傳動(dòng)系扭振控制研究[J].輕型汽車技術(shù),2013.

Analysis of torsional of micro motor drive system and its solution

Yan Yifei, Zou Wenxun, Yang Yunhui
（Anhui Jianghuai automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）

With the development of automobile industry, people’s requirement for vehicle ride comfort is more and more high, witch promotes the industry of automobile vibration and noise control measures of a wide range of research. Factors can produce automobile vibration and noise, the torsional vibration of power transmission system is one of the main cause of automobile vibration and noise .In this paper, the company produced affer the front drive mini truck as an example. After picking point test of the vehicle transmission system, torsional vibration is clear about the transmission system result in the vehicle engine speed range causes of vibration and noise inside the car, and then take relevant measures to reduce the torsional vibration amplitude, improve vehicle harshness (NVH) performance.

power transmission system; vibration; torsional vibration; NVH

U463.4

A

1671-7988（2015）09-122-04

燕逸飛，就職于安徽江淮汽車股份有限公司。