談麗華　王旭東

摘 要：雙質(zhì)量飛輪作為汽車傳動(dòng)系統(tǒng)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(guò)整車測(cè)試及傳動(dòng)系統(tǒng)模擬仿真計(jì)算，對(duì)雙質(zhì)量飛輪減振性能進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提升整車NVH水平。

關(guān)鍵詞：雙質(zhì)量飛輪 仿真計(jì)算 參數(shù)優(yōu)化

1 引言

隨著汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，人們對(duì)車輛乘坐的舒適性要求也越來(lái)越高，雙質(zhì)量飛輪作為汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的重要部件，其功能是衰減整車振動(dòng)與噪音，使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力平穩(wěn)傳遞到變速箱。本文為了分析通過(guò)調(diào)整雙質(zhì)量飛輪減振性能參數(shù)對(duì)整車NVH的影響，建立了汽車傳動(dòng)系統(tǒng)模型，并通過(guò)整車WOT工況對(duì)比分析發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱輸入軸的扭振情況，同時(shí)結(jié)合整車實(shí)際測(cè)試結(jié)果，進(jìn)一步確定雙質(zhì)量飛輪減振參數(shù)優(yōu)化方向。

發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力通過(guò)曲軸傳遞到雙質(zhì)量飛輪，經(jīng)過(guò)雙質(zhì)量飛輪減振后傳遞給變速箱。因雙質(zhì)量飛輪內(nèi)部有減振系統(tǒng)，在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的同時(shí)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)自身的扭振進(jìn)行衰減，使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力更平穩(wěn)過(guò)渡到變速箱，提升了整車NVH水平，也改善了變速箱的工作環(huán)境。

雙質(zhì)量飛輪內(nèi)部結(jié)構(gòu)參考考圖2。

發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力通過(guò)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(guò)不斷壓縮、伸展將發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩波動(dòng)進(jìn)行衰減，使動(dòng)力更平穩(wěn)傳遞到驅(qū)動(dòng)盤(pán)，驅(qū)動(dòng)盤(pán)與盤(pán)轂通過(guò)鉚釘固定，盤(pán)轂內(nèi)花鍵與變速箱輸入軸外花鍵嚙合，動(dòng)力通過(guò)盤(pán)轂內(nèi)花鍵傳遞到變速箱。在整個(gè)動(dòng)力傳遞過(guò)程中，雙質(zhì)量飛輪主要功能是傳遞扭矩、減振。

以某搭載1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)的車型為例，通過(guò)測(cè)試整車各檔位WOT工況的NVH水平如下：

通過(guò)測(cè)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(duì)雙質(zhì)量飛輪性能進(jìn)行優(yōu)化。

雙質(zhì)量飛輪性能優(yōu)化方向需要運(yùn)用LMS? Amesim軟件搭建整車傳動(dòng)系統(tǒng)模型，模擬整車在行駛過(guò)程中傳動(dòng)系統(tǒng)的扭振狀態(tài)，通過(guò)不斷匹配雙質(zhì)量飛輪的性能找到最優(yōu)方案。

傳動(dòng)系統(tǒng)模型的組成主要分為：前端附件模型、發(fā)動(dòng)機(jī)模型、雙質(zhì)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(shí)應(yīng)考慮：前端旋轉(zhuǎn)件的剛度、阻尼及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；搭建發(fā)動(dòng)機(jī)模型時(shí)要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體數(shù)、曲軸活塞等旋轉(zhuǎn)件的剛度、阻尼、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、發(fā)動(dòng)機(jī)缸壓特性及油門(mén)開(kāi)度信號(hào)；搭建雙質(zhì)量飛輪模型時(shí)要考慮雙質(zhì)量飛輪的減振彈簧剛度、減振角度、阻尼、初級(jí)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、次級(jí)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；搭建變速箱模型時(shí)要考慮變速箱特定檔位的剛度、阻尼、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、速比；搭建整車模型時(shí)要考慮整車主減速器、半軸、輪胎的剛度、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、整車質(zhì)量、迎風(fēng)面積、道路阻尼等。

以某搭載1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)的車型為例，對(duì)雙質(zhì)量飛輪的減振性能進(jìn)行分析及優(yōu)化：

發(fā)動(dòng)機(jī)、雙質(zhì)量飛輪和變速箱參數(shù)分別如表2、表3、表4：

初始模型建立

發(fā)動(dòng)機(jī)缸壓特性可以模擬發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際使用過(guò)程中的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，計(jì)算中通常以角加速度來(lái)衡量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)量；雙質(zhì)量飛輪作為減振元件，將發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)衰減后傳遞給變速箱。通過(guò)仿真計(jì)算可以得到發(fā)動(dòng)機(jī)的角加速度、變速箱輸入軸的角加速度（圖5）；兩者差值與發(fā)動(dòng)機(jī)角加速度的比值就是雙質(zhì)量飛輪的隔振率。

仿真模擬中，雙質(zhì)量飛輪模型參數(shù)有兩個(gè)重要指標(biāo)：弧形彈簧剛度、初次級(jí)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。以下通過(guò)調(diào)整弧形彈簧角剛度，驗(yàn)證其變化對(duì)整車NVH性能的影響。

該車型匹配的雙質(zhì)量飛輪內(nèi)部含有兩組彈簧：兩只外弧形彈簧、兩只內(nèi)弧形彈簧，見(jiàn)圖6弧形彈簧結(jié)構(gòu)圖，該布置構(gòu)成了雙質(zhì)量飛輪總成減振性能的一級(jí)減振剛度、二級(jí)減振剛度。

通過(guò)調(diào)整內(nèi)弧形彈簧參數(shù)，將雙質(zhì)量飛輪二級(jí)剛度由原來(lái)15.7Nm/°降低為12.8Nm/°。運(yùn)用LMS? Amesim軟件模擬傳動(dòng)系統(tǒng)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(diào)整后，雙質(zhì)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(diào)整后實(shí)際裝車測(cè)試情況如表6所示。從該表以及可看出各擋位發(fā)動(dòng)機(jī)與輸入軸加速度均減小，證明調(diào)整有效，同時(shí)也符合仿真結(jié)果。

通過(guò)本文的研究可得出以下結(jié)論：

（1）雙質(zhì)量飛輪的減振性能對(duì)整車NVH影響較大，匹配過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)扭振超標(biāo)現(xiàn)象，部分車型具有性能優(yōu)化的過(guò)程。

（2）通過(guò)調(diào)整雙質(zhì)量飛輪減振性能可以優(yōu)化整車NVH水平，調(diào)整幅度及具體參數(shù)需要根據(jù)仿真計(jì)算，同時(shí)也要考慮彈簧參數(shù)調(diào)整對(duì)彈簧本身應(yīng)力的影響。

（3）運(yùn)用LMS? Amesim模擬計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)扭振情況與實(shí)際測(cè)試結(jié)果相符，可采用理論計(jì)算方式找到雙質(zhì)量飛輪調(diào)整最優(yōu)方向，提高產(chǎn)品驗(yàn)證的成功率。