趙忠偉，張曉明Zhao Zhongwei，Zhang Xiaoming

DCT變速箱齒輪敲擊改進(jìn)及優(yōu)化

趙忠偉，張曉明
Zhao Zhongwei，Zhang Xiaoming

（泛亞汽車技術(shù)中心有限公司，上海 201206）

介紹DCT（Dual Clutch Transmission，雙離合自動(dòng)變速箱）的工作原理，建立了雙離合器變速箱簡(jiǎn)化多體動(dòng)力學(xué)模型，分析齒輪敲擊產(chǎn)生的機(jī)理以及雙離合器自動(dòng)變速箱容易產(chǎn)生齒輪敲擊的原因，通過(guò)對(duì)踩松加速踏板時(shí)雙離合變速箱齒輪敲擊問(wèn)題的分析和解決，說(shuō)明利用標(biāo)定（發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩控制、變速箱離合器和換擋控制等）手段改善齒輪敲擊激勵(lì)源和產(chǎn)生過(guò)程，提供一種快速高效低成本解決敲擊問(wèn)題的方法。

敲擊；雙離合器變速箱；DCT；標(biāo)定

0 引 言

DCT（Dual Clutch Transmission，雙離合器式自動(dòng)變速箱）是指具備2個(gè)離合器的自動(dòng)換擋變速箱，2個(gè)離合器分別連接奇數(shù)擋輸入軸和偶數(shù)擋輸入軸，需要換擋時(shí)，通過(guò)對(duì)離合器和換擋撥叉的精確控制，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力不中斷且平順換擋，同時(shí)可以通過(guò)預(yù)選策略預(yù)先結(jié)合下一個(gè)非承載軸擋位的撥叉，提前掛擋，減少換擋動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)快速換擋。其基本結(jié)構(gòu)類似手動(dòng)變速箱，因此傳動(dòng)效率同手動(dòng)變速箱基本一致[1]。DCT不僅繼承了手動(dòng)變速箱結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)[2]，還兼具自動(dòng)變速箱換擋快速、舒適、無(wú)動(dòng)力中斷等優(yōu)點(diǎn)[3]，已在國(guó)內(nèi)外各大整車廠商中得到非常廣泛的應(yīng)用。隨著DCT變速箱的廣泛應(yīng)用，其NVH（Noise、Vibration、Harshness，噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度）問(wèn)題越來(lái)越凸顯，從第三方平臺(tái)售后抱怨數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果中可以清晰看出，中國(guó)區(qū)域的客戶對(duì)汽車的振動(dòng)噪聲表現(xiàn)尤為關(guān)注[4]，對(duì)于DCT變速箱，齒輪敲擊是一種最為常見(jiàn)的噪聲，被客戶密切關(guān)注。對(duì)齒輪敲擊產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行深入分析，針對(duì)分析結(jié)果，通過(guò)標(biāo)定手段快速改進(jìn)及優(yōu)化噪聲激勵(lì)源和產(chǎn)生過(guò)程，為解決此類問(wèn)題提供了一種解決思路。

齒輪敲擊是車輛傳動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)行為，常出現(xiàn)在匹配手動(dòng)變速箱、AMT（Automated Manual Transmission，電控機(jī)械自動(dòng)變速箱）、DCT的車型中[5]，近些年國(guó)內(nèi)外對(duì)齒輪敲擊的研究涉及敲擊機(jī)理、激勵(lì)源、傳遞路徑、多體動(dòng)力學(xué)仿真和解決措施及評(píng)價(jià)方法等，王波[5]等對(duì)非承載齒輪敲擊進(jìn)行了深入分析，建立了動(dòng)力學(xué)求解模型仿真及優(yōu)化，解決了某車型加速時(shí)的非承載齒輪敲擊問(wèn)題；熊秀文[6]等從敲擊機(jī)理入手建立了齒輪敲擊的多體動(dòng)力學(xué)仿真模型，并進(jìn)行了臺(tái)架和整車試驗(yàn)，建立了客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法，并驗(yàn)證了其有效性；陳偉[7]、田雄[8]等通過(guò)對(duì)敲擊傳遞路徑的分析，從改善結(jié)構(gòu)傳遞的方向提出了敲擊消減方法；王從鶴[9]等對(duì)變速器齒輪敲擊噪聲的傳播過(guò)程進(jìn)行研究，認(rèn)為齒輪的敲擊振動(dòng)一部分通過(guò)空氣和車身縫隙傳遞到駕駛艙，另一部分通過(guò)換擋拉索傳遞至駕駛艙；BLANKENSHIP、SINGH[10]等人提出了一種新齒輪嚙合動(dòng)態(tài)模型，該模型建立了6個(gè)自由度，能夠更準(zhǔn)確地模擬齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特征；KNABE[11]等在半消聲室內(nèi)的單軸底盤測(cè)功機(jī)上進(jìn)行實(shí)車試驗(yàn)，對(duì)主、客觀評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行回歸分析，建立主、客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)定量關(guān)系。

提出一種不同于以往的改進(jìn)方法，通過(guò)對(duì)車輛行駛過(guò)程中踩松加速踏板時(shí)雙離合變速箱出現(xiàn)的非承載軸齒輪敲擊問(wèn)題的分析和解決，探討雙離合自動(dòng)變速箱非承載軸敲擊問(wèn)題的激勵(lì)源和產(chǎn)生過(guò)程，通過(guò)標(biāo)定手段優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩波形、離合器接合控制、預(yù)選擋策略及換擋控制策略，低成本高效解決敲擊噪聲問(wèn)題。

1 DCT變速箱工作原理及預(yù)選擋策略

1.1 DCT的基本結(jié)構(gòu)及工作原理

圖1為典型的多片式DCT結(jié)構(gòu)原理示意圖[1]。為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)力換擋，將奇數(shù)擋和倒擋與離合器C1相連，偶數(shù)擋與離合器C2相連，換擋控制機(jī)構(gòu)推動(dòng)SYN（Synchronizer，同步器系統(tǒng)）掛入或摘下相應(yīng)擋位，同時(shí)控制兩個(gè)離合器的切換，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力不中斷。C2連接的輸入軸2為一個(gè)實(shí)心軸，C1連接的輸入軸1為套在C2實(shí)心輸入軸外的一個(gè)空心軸。正常行駛過(guò)程中始終有一套傳動(dòng)齒輪傳遞動(dòng)力，另外一套傳動(dòng)齒輪根據(jù)預(yù)選擋策略預(yù)先掛入下一個(gè)即將工作的擋位或者空擋。。

圖1 DCT傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

一般稱正在傳遞動(dòng)力的齒輪軸為承載軸，另外一套不傳遞動(dòng)力的齒輪軸為非承載軸，非承載軸按預(yù)選策略掛入擋位或者不掛擋。

1.2 預(yù)選策略介紹

預(yù)選策略，即根據(jù)車輛實(shí)時(shí)工況和駕駛員意圖的判斷等，設(shè)定最佳的預(yù)選策略，考慮到不同變速箱的物理特性，如NVH、耐久性等，不同的變速箱預(yù)選擋策略也不同，主要考慮因素有加速踏板、車速/輸入軸轉(zhuǎn)速以及擋位，為了避免過(guò)多的預(yù)選造成噪聲特別是嘯叫和敲擊問(wèn)題，在一定的范圍內(nèi)會(huì)取消預(yù)選。預(yù)選原則是當(dāng)擋位固定、車速/轉(zhuǎn)速較低時(shí)，先預(yù)選低擋位，上升到一定車速/轉(zhuǎn)速后，取消預(yù)選，車速/轉(zhuǎn)速再升高時(shí)會(huì)預(yù)選高擋位。當(dāng)擋位固定、車速/轉(zhuǎn)速較高時(shí)，一般預(yù)選高擋位，下降到一定車速/轉(zhuǎn)速時(shí)，取消預(yù)選，車速/轉(zhuǎn)速再降低時(shí)會(huì)預(yù)選低擋位。這樣做主要考慮轉(zhuǎn)速低的時(shí)候降擋概率較高，轉(zhuǎn)速高時(shí)升擋概率較高。

一般情況下，預(yù)選低擋位、空擋、高擋位的轉(zhuǎn)速閾值隨著加速踏板的增大而增加，同換擋策略一致，主要考慮加速踏板越大，則保持在低擋位的需求越大，動(dòng)力性越好。

2 DCT變速箱非承載軸齒輪敲擊原理及分析

2.1 非承載軸齒輪敲擊原理分析

齒輪敲擊的激勵(lì)源是發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩突變及波動(dòng)，來(lái)自氣缸內(nèi)燃?xì)鈮毫Φ牟▌?dòng)和曲軸、曲柄活塞機(jī)構(gòu)及飛輪軸的往復(fù)慣性力、相關(guān)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的不平衡力等，以及踩松加速踏板后，為了達(dá)到目標(biāo)扭矩，點(diǎn)火角、噴油量、進(jìn)氣量等的控制穩(wěn)定性。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過(guò)雙質(zhì)量飛輪傳遞到變速箱的離合器，通過(guò)輸入軸、齒輪副、輸出軸、差速器，最終到達(dá)輪胎。在這一傳遞過(guò)程中，變速箱預(yù)選擋位時(shí)，駕駛員踩下或者松開(kāi)加速踏板，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩會(huì)快速變化，承載軸在傳遞動(dòng)力時(shí)通過(guò)齒輪副將這一變化傳遞到非承載軸，并根據(jù)速比放大或縮小。由于非承載軸存在嚙合間隙且同承載軸不同的是無(wú)持續(xù)動(dòng)力輸入，導(dǎo)致非承載軸齒輪副的主、從動(dòng)齒面無(wú)法壓緊，從而產(chǎn)生來(lái)回敲擊，表現(xiàn)為非承載軸轉(zhuǎn)速明顯波動(dòng)以及清脆的金屬撞擊聲。

圖2為DCT傳動(dòng)系統(tǒng)多體動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)化模型，由于4擋和6擋共用一個(gè)輸入軸齒輪，為清晰展示，將輸入軸齒輪分為4擋和6擋，4擋采用實(shí)線，6擋采用虛線；省略掉1擋、5擋和倒擋的齒輪副，均設(shè)置為空套狀態(tài)，其也會(huì)產(chǎn)生一定敲擊，但相對(duì)來(lái)說(shuō)聲音較小，暫時(shí)忽略。

注：JE、wE為發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸端等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和曲軸轉(zhuǎn)速；JF1、wF1、JF2、wF2、KF、CF分別為雙質(zhì)量飛輪的初級(jí)和次級(jí)質(zhì)量的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、轉(zhuǎn)速及其剛度和阻尼。JI、wI為變速箱輸入端轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及轉(zhuǎn)速；JC1、wC1、JC2、wC2分別為離合器1和離合器2的慣量和轉(zhuǎn)速；分別為2、3、4、6擋齒輪副的主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及轉(zhuǎn)速和從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及轉(zhuǎn)速；K2、K3、K4、K6、C2、C4、C6分別為2、3、4、6擋齒輪副嚙合剛度和2、4、6擋齒輪副嚙合間隙；JO1、wO1、JO2、wO2、KO2、CO2分別為輸出軸1和輸出軸2的慣量、轉(zhuǎn)速及其嚙合剛度，以及輸出軸2的嚙合間隙；JP、wP、JH、wH、JW、wW、KH、CH分別為主減及差速器、半軸和輪胎的慣量、轉(zhuǎn)速及半軸剛度和阻尼；TDrag4，TDrag6分別為4、6擋空套齒輪受到的拖曳扭矩。

結(jié)合圖1、圖2中離合器C1接合狀態(tài)，則SYN13左移接合3擋、SYN24右移預(yù)選2擋，這是敲擊問(wèn)題發(fā)生的典型工況。在這一工況下輸入軸1為承載軸，輸入軸2為非承載軸。動(dòng)力通過(guò)離合器C1經(jīng)過(guò)3擋的齒輪副傳遞到輸出軸1，輸出軸1齒輪接合差速器的主減齒輪，將動(dòng)力通過(guò)差速器、半軸傳遞給輪胎；同時(shí)，2擋從動(dòng)齒輪通過(guò)撥叉連接到輸出軸1，輸出軸1的扭矩變化通過(guò)2擋齒輪副反饋到非承載輸入軸2上，引起4擋和6擋的主動(dòng)齒輪動(dòng)力波動(dòng)，當(dāng)非工作齒輪的拖曳扭矩小于主動(dòng)齒輪工作面扭矩波動(dòng)時(shí)，會(huì)引起齒輪工作面和非工作面的頻繁敲擊，通常使用式（1）對(duì)模型中空套齒輪副是否發(fā)生敲擊進(jìn)行判斷[12]。

雙離合變速箱的特點(diǎn)是會(huì)預(yù)選擋位，當(dāng)踩下加速踏板時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩變化會(huì)通過(guò)預(yù)選路徑傳遞到空套齒輪，特別是共用主動(dòng)齒輪的4、6擋的空套齒輪，敲擊力必然產(chǎn)生。根據(jù)式（1）可知，從動(dòng)齒輪處于空套狀態(tài)，其傳遞的僅為拖曳力矩，當(dāng)空套齒輪角加速度增大，其產(chǎn)生的慣性力矩(敲擊力)也會(huì)增大，當(dāng)敲擊力越大時(shí)越容易產(chǎn)生齒輪敲擊，當(dāng)敲擊力較小時(shí)產(chǎn)生單面敲擊甚至無(wú)敲擊。

2.2 敲擊產(chǎn)生和傳播路徑

從圖2中可以看出，敲擊的激勵(lì)來(lái)源主要是發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩突變，通過(guò)變速箱輸入端、離合器傳遞到輸入軸，經(jīng)過(guò)輸入軸齒輪傳遞到輸出軸，最終經(jīng)過(guò)主減齒輪、差速器和半軸傳遞到車輪。期間由于存在預(yù)選擋，會(huì)將扭矩變化通過(guò)預(yù)選齒輪副傳遞到空套齒輪，從而產(chǎn)生敲擊。

齒輪敲擊聲音通過(guò)相關(guān)軸再傳遞到變速箱殼體，通過(guò)懸置、換擋拉索及半軸軸頭等傳遞到車身或車內(nèi)部件，再通過(guò)空氣傳遞到車內(nèi)，產(chǎn)生噪聲[7]。

從敲擊產(chǎn)生的激勵(lì)和過(guò)程入手，通過(guò)標(biāo)定控制手段來(lái)控制激勵(lì)源和產(chǎn)生過(guò)程，解決踩松加速踏板時(shí)變速箱齒輪敲擊問(wèn)題。

3 DCT非承載軸齒輪敲擊問(wèn)題解決及優(yōu)化

3.1 問(wèn)題復(fù)現(xiàn)及原因分析

經(jīng)過(guò)問(wèn)題復(fù)現(xiàn)分析發(fā)現(xiàn)，將加速踏板踩至不同深度后松開(kāi)都會(huì)聽(tīng)見(jiàn)比較明顯的敲擊聲，根據(jù)是否需要換擋可以分為2類。

第1類為輕踩加速踏板后松開(kāi)，不觸發(fā)換擋，變速箱控制器內(nèi)部數(shù)據(jù)如圖3所示，包括發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、離合器1和2的壓力、輸入軸1和2的轉(zhuǎn)速、加速踏板開(kāi)度、擋位和殼體振動(dòng)加速度；從圖3中可知，無(wú)換擋時(shí)，變速箱殼體加速度幅度最大為34，伴隨多次振蕩，對(duì)應(yīng)的輸入軸2轉(zhuǎn)速波動(dòng)明顯，最大幅度為270 r/min，隨時(shí)間振蕩減弱，敲擊噪聲明顯。

圖3 輕踩加速踏板松開(kāi)后無(wú)換擋時(shí)敲擊工況

第2類為深踩加速踏板后松開(kāi)，觸發(fā)換擋，如圖4所示。深踩加速踏板后觸發(fā)動(dòng)力降擋，然后松開(kāi)加速踏板觸發(fā)升擋，可以看出踩松加速踏板后，變速箱殼體加速度波動(dòng)明顯，最大幅值為17.5，伴隨多次振蕩，對(duì)應(yīng)輸入軸2的轉(zhuǎn)速波動(dòng)明顯，且不斷振蕩，最大幅度為220 r/min，敲擊噪聲明顯，且踩松加速踏板時(shí)都可聽(tīng)到，難以接受。

圖4 深踩加速踏板后松開(kāi)有換擋時(shí)敲擊工況

分析產(chǎn)生敲擊的主要原因，從變速箱標(biāo)定控制角度來(lái)看，主要有以下幾項(xiàng)：

（1）離合器壓力控制不穩(wěn)定，離合器壓力在踩下制動(dòng)踏板時(shí)有泄壓，后快速增壓，導(dǎo)致輸入軸波動(dòng)；

（2）換擋工況判斷時(shí)機(jī)不好，踩下制動(dòng)踏板后松開(kāi)再踩下，導(dǎo)致頻繁換擋，整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)頻繁波動(dòng)；

（3）預(yù)選擋會(huì)放大抖動(dòng)幅度。

3.2 問(wèn)題的解決目標(biāo)

根據(jù)敲擊噪聲和抱怨情況，確定解決目標(biāo)主要有以下幾項(xiàng)：

（1）使輸入軸轉(zhuǎn)速波動(dòng)的最大幅值降到150 r/min以下，主觀評(píng)估敲擊噪聲可接受；

（2）動(dòng)力響應(yīng)，按照客觀駕駛性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從踩下加速踏板到車輛主駕駛座椅導(dǎo)軌處的最大縱向加速度達(dá)到1 m/s2的時(shí)間小于1.5 s，則可以接受，主觀評(píng)估無(wú)動(dòng)力延遲抱怨；

（3）換擋平順性，即踩下加速踏板的過(guò)程不出現(xiàn)沖擊和抖動(dòng)，主觀評(píng)估無(wú)抱怨；

（4）時(shí)間和人工成本，即更改的標(biāo)定量可控，更改的標(biāo)定控制量影響面不太廣，數(shù)量不太多，否則會(huì)涉及大量驗(yàn)證試驗(yàn)，影響開(kāi)發(fā)周期。

3.3 解決方案確定及驗(yàn)證

3.3.1 解決方案

針對(duì)問(wèn)題發(fā)生的主要原因，確定4個(gè)方面的改進(jìn)方案：

（1）離合器壓力控制，踩下加速踏板時(shí)離合器控制穩(wěn)定性及接合速率，改進(jìn)離合器端扭矩加載平順性，降低沖擊能量；

（2）取消預(yù)選擋，規(guī)避非承載軸齒輪敲擊；

（3）更改控制邏輯，減少頻繁踩松加速踏板時(shí)的換擋次數(shù)，降低敲擊發(fā)生的機(jī)率；

（4）踩下加速踏板時(shí)控制離合器不泄壓，并降低其接合速率的同時(shí)減少踩松加速踏板時(shí)的換擋次數(shù)，即方案（1）和（3）同時(shí)實(shí)施。

3.3.2 方案對(duì)比

（1）輸入軸轉(zhuǎn)速波動(dòng)。

各解決方案對(duì)比見(jiàn)表1。方案（2）由于無(wú)預(yù)選擋，因此無(wú)預(yù)選軸轉(zhuǎn)速波動(dòng)，但會(huì)帶來(lái)其他噪聲；方案（3）在踩下加速踏板時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大，松開(kāi)加速踏板由于無(wú)升擋所以無(wú)轉(zhuǎn)速波動(dòng)值；方案（1）、（4）的轉(zhuǎn)速波動(dòng)降到150 r/min以內(nèi)，但方案（1）在松開(kāi)加速踏板時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大。

（2）動(dòng)力響應(yīng)。

各解決方案對(duì)比見(jiàn)表1。方案（2）響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，不滿足動(dòng)力響應(yīng)目標(biāo)要求，容易引起客戶抱怨；方案（1）、（4）處于同一水平，比方案（2）稍好，勉強(qiáng)滿足目標(biāo)要求；方案（3）動(dòng)力響應(yīng)時(shí)間最短。

表1 各方案轉(zhuǎn)速波動(dòng)和動(dòng)力響應(yīng)對(duì)比

（3）換擋平順性。

客戶進(jìn)行主觀評(píng)估結(jié)果見(jiàn)表2，方案（1）、（4）處于同一水平，方案（3）稍差，但可以接受，方案（2）由于取消了預(yù)選擋，會(huì)導(dǎo)致?lián)懿娴膭?dòng)作及離合器接合控制的變化，從而引起換擋沖擊。表2中6分代表大部分人能感受到且有抱怨，7分代表大部分人能感受到且不抱怨。

表2 駕駛平順性主觀評(píng)估

（4）時(shí)間和人工成本。

4個(gè)方案更改的標(biāo)定量都不多，方案（4）更改數(shù)目是方案（1）和方案（3）的總和，但涉及的實(shí)車驗(yàn)證工況同方案（3）基本相同，能滿足項(xiàng)目開(kāi)發(fā)周期。

3.3.3 方案確定。

根據(jù)以上4種方案的對(duì)比，方案（4）在踩松加速踏板時(shí)能夠降低轉(zhuǎn)速波動(dòng)，對(duì)于改善噪聲效果最好，需要更多的標(biāo)定時(shí)間，但時(shí)間可控；方案（4）的動(dòng)力響應(yīng)時(shí)間雖不是最好，但能夠滿足需求；因此從改善噪聲角度，選擇方案（4）作為最終方案。

整車試驗(yàn)得出，輸入軸轉(zhuǎn)速波動(dòng)控制在150 r/min以內(nèi)，主觀評(píng)估基本接受；動(dòng)力響應(yīng)時(shí)間受離合器接合速度較慢的影響，為1.6 s左右，會(huì)使駕駛員感覺(jué)踩下加速踏板后動(dòng)力稍有延遲。

3.4 優(yōu)化及驗(yàn)證

由于方案（4）的動(dòng)力響應(yīng)時(shí)間不滿足要求，分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前離合器接合速率較慢，雖然可以改善齒輪敲擊，但影響了動(dòng)力響應(yīng)，引入發(fā)動(dòng)機(jī)在踩下加速踏板時(shí)的初始扭矩上升速率，配合離合器接合時(shí)機(jī)及接合速率的方法，對(duì)2個(gè)控制模塊聯(lián)合標(biāo)定。

如圖5所示，引入發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩上升速率（分2個(gè)階段：階段1、階段2，階段2基本不變，以最快速率上升，保證動(dòng)力響應(yīng)）、離合器壓力接合時(shí)機(jī)和離合器接合速率共3個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，采用正交列表方法進(jìn)行優(yōu)化。

3.4.1 優(yōu)化參數(shù)及正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

利用田口優(yōu)化法來(lái)確認(rèn)控制因子和噪聲因子，如圖6所示，包含控制因子，即標(biāo)定調(diào)整的關(guān)鍵參數(shù)，噪聲為不同車輛和變速箱，癥狀為變速箱出現(xiàn)的問(wèn)題，即齒輪敲擊和動(dòng)力響應(yīng)速度，響應(yīng)為主觀感受，包含噪聲和駕駛平順性。

圖5 優(yōu)化的3個(gè)關(guān)鍵參數(shù)

圖6 參數(shù)圖

（1）控制因子和水平。

按照表3原則分別設(shè)置3參數(shù)3水平的標(biāo)定量。

表3 控制因子和水平

（2）噪聲因子和水平。

不同的車輛存在硬件配置差異，例如離合器半接合點(diǎn)學(xué)習(xí)的差異（離合器片彈簧的細(xì)微差異、離合器注油容積的差異），標(biāo)定需要具有很好的魯棒性，在不同的使用環(huán)境和制造公差范圍內(nèi)能保持換擋的一致性，選擇2輛不同的車輛做為噪聲因子，而且2輛車的初始狀態(tài)不同，一輛狀態(tài)較好敲擊噪聲較小且動(dòng)力響應(yīng)時(shí)間稍快，另一輛狀態(tài)較差敲擊噪聲較大且響應(yīng)相對(duì)較慢，可以認(rèn)為是2個(gè)水平。

（3）試驗(yàn)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。

按照正交列表的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，2輛車共進(jìn)行18組試驗(yàn)，針對(duì)敲擊噪聲、動(dòng)力響應(yīng)和駕駛平順性，邀請(qǐng)客戶進(jìn)行主觀評(píng)分，評(píng)分越高則越好，屬于望大特性，見(jiàn)表4。通過(guò)試驗(yàn)得出計(jì)算結(jié)果，、、分別為3個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，是為了方便計(jì)算代入的不影響試驗(yàn)結(jié)果的參數(shù)，通過(guò)18組試驗(yàn)結(jié)果可以計(jì)算出各參數(shù)的信噪比（S/N）和平均值（Mean），見(jiàn)表5。

表4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表5 試驗(yàn)結(jié)果分析

進(jìn)一步分析信噪比和平均值如圖7和圖8所示，可以得出優(yōu)化方案為A1/B2/C2。

優(yōu)化后的收益見(jiàn)表6，主觀打分平均值均提高了0.8分，試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果同預(yù)測(cè)結(jié)果基本一致，優(yōu)化方案中減小發(fā)動(dòng)機(jī)初始扭矩上升速率，可以理解為踩下加速踏板開(kāi)始時(shí)以較慢的速率控制發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩上升，同時(shí)離合器以較慢速率壓緊非承載軸齒輪副，緩慢消除嚙合間隙后，再以更高的速率提升發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和離合器接合速率，保證動(dòng)力響應(yīng)，符合預(yù)期。

3.4.2 批量驗(yàn)證

當(dāng)車輛進(jìn)行批量生產(chǎn)時(shí)，隨機(jī)抽取10輛車，采集的輸入軸轉(zhuǎn)速波動(dòng)均降低到150 r/min以下，敲擊噪聲微弱，動(dòng)力響應(yīng)時(shí)間均在1.5 s以內(nèi)，無(wú)換擋沖擊，可以認(rèn)為問(wèn)題得到有效改善。

圖7 信噪比

圖8 平均值

表6 預(yù)測(cè)和試驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)比

4 結(jié) 論

（1）介紹了DCT的工作原理及預(yù)選策略，建立了雙離合器變速箱簡(jiǎn)化多體動(dòng)力學(xué)模型，分析了非承載軸容易產(chǎn)生敲擊的機(jī)理；

（2）在不改變發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱硬件的情況下，通過(guò)標(biāo)定手段優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩控制、離合器接合控制以及換擋策略控制等，對(duì)敲擊的激勵(lì)源及產(chǎn)生過(guò)程進(jìn)行了優(yōu)化，快速有效解決了敲擊問(wèn)題；

（3）提出并證明了標(biāo)定控制是一種快速有效解決NVH問(wèn)題的方法，具有較好的工程開(kāi)發(fā)意義。

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2021-04-09

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A

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1002-4581（2021）04-0024-07