新型三級剛度扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計開發(fā)及性能分析

韋任麒

摘 要：本文主要是對一種新型的三級剛度從動盤扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計開發(fā)及性能進(jìn)行了分析，這一種新型的設(shè)計開發(fā)相比較于傳統(tǒng)的二級剛度扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計來說有著更為良好的減震效果，尤其是在小轉(zhuǎn)矩工況之下；而且該設(shè)計結(jié)構(gòu)十分的簡單，相比較于其它多級減振器來說成本上也具有顯著的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：新型三級剛度；扭轉(zhuǎn)減振器；設(shè)計開發(fā)；性能分析

0.引言

在社會不斷發(fā)展過程中，汽車工業(yè)發(fā)展速度也變得越發(fā)的迅速，人們生活質(zhì)量的不斷提升更是促使其對汽車舒適性以及振動噪聲控制有著更高的要求。在這種時代背景之下，汽車廠商也越發(fā)的重視變速器敲齒噪聲以及汽車減振效果，也正是因為如此也產(chǎn)生了具備較為良好減振效果的雙質(zhì)量飛輪，相比較于傳統(tǒng)的二級扭轉(zhuǎn)減振器來說，新型的雙質(zhì)量飛輪在使用過程中能夠促使減振彈簧前后慣量重新分配變速器輸入軸端慣量也會因此而得到顯著增加，而且減振彈簧大多是布置在飛輪外側(cè)，彈簧空間也就能夠因此而增大，這個時候就能使用剛度較小的彈簧，也正是因為如此汽車才具備較為良好的隔離扭振作用?？墒牵p質(zhì)量飛輪因為在性能方面較為良好，其在成本上也就比傳統(tǒng)二級從動盤減振器成本要高的多，而為了能夠更好地改善成本與性能之間的問題，本文也對其進(jìn)行了以下研究。

1.新型三級剛度扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計概述

在汽車開發(fā)與設(shè)計過程中經(jīng)常會使用到的二級剛度從動盤減振器性能曲線，該減振器主要有兩個工作區(qū)域，其分別是預(yù)減振以及主減振，其中預(yù)減振主要的作用就是滿足怠速等極小轉(zhuǎn)矩的工況，而主減振主要的做工就是滿足于加速等較大轉(zhuǎn)矩工況?？墒窍鄬τ谛∞D(zhuǎn)矩的工況來說，想是冷車怠速、爬行等，通常情況下減振器工作區(qū)域都是在預(yù)減振區(qū)域，而這一區(qū)域并不是在任何時候都能夠很好的滿足小轉(zhuǎn)矩工況需求，需要從動盤減振器中引進(jìn)新的針對于小轉(zhuǎn)矩工況的工作區(qū)域[1]。

下圖1 則是一個三級剛度從動盤扭轉(zhuǎn)減振器性能曲線，在這一設(shè)計開發(fā)過程中，其在主減振、預(yù)減振兩者之間增加了一個過渡區(qū)域，有這一區(qū)域一旦負(fù)載屬于小轉(zhuǎn)矩的時候，從動盤減振器工作也就會在這一區(qū)域，這樣也就能夠獲得較為良好的減振效果，常見的三級剛度減振器有LUK、Valeo 的大轉(zhuǎn)角減振器等等。

本文在新型三級剛度扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計開發(fā)過程中，主要是在常用的二級剛度從動盤扭轉(zhuǎn)減振器基礎(chǔ)上，增加了一個額外的二級套板，以此來構(gòu)成了一個新型的三級剛度減振器，而且還在主減振區(qū)域上新增加了一個小轉(zhuǎn)矩減振彈簧，軸向空間也就變得較大，彈簧剛度范圍也具備較為良好的可調(diào)性，這一設(shè)計與開發(fā)因為是在原二級剛度基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)的，所以在成本方面也具備較為良好的優(yōu)勢。

2.新型三級剛度扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計開發(fā)及性能分析

2.1車輛相關(guān)信息

本次設(shè)計開發(fā)通過對某研發(fā)車型的理論計算以及整車扭振測試，選擇出了恰當(dāng)?shù)膹膭颖P減振器參數(shù)以此來實現(xiàn)傳動系統(tǒng)匹配。

2.2二級剛度從動盤扭轉(zhuǎn)減振器初選

2.2.1預(yù)減振

在怠速工況之下，從動盤通常情況下工作區(qū)域都是預(yù)減振區(qū)域，而其轉(zhuǎn)矩容量則是由變速器拖曳轉(zhuǎn)矩而決定，在熱車條件之下，變速器拖曳轉(zhuǎn)矩通常都需要控制在1-1.5 N？m。預(yù)減振剛度C1則為C1= TD /β1，其中，TD則為車輛空擋怠速工況下變速器的拖曳轉(zhuǎn)矩，這個時候取1. 5N？m；β1為預(yù)減振工況下彈簧的極限轉(zhuǎn)角，因為結(jié)構(gòu)限制通常情況下不會大于8度。從減振這一角度出發(fā)的話，在滿足轉(zhuǎn)矩容量的前提之下，彈簧剛度越小其扭轉(zhuǎn)隔離也就會越有利。

2.2.2主減振

主減振剛度通常情況下都是由汽車發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩而決定，通常主減振的轉(zhuǎn)矩容量都會取最大發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的1.3倍，所以我們能夠得到C2 = 1. 3Temax /β2，其中Temax主要指的是發(fā)動機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，為如果是135N？m； β2為主減振彈簧的轉(zhuǎn)角，其通常會是 15°左右。

2.3冷車怠速工況改善情況

這一新型三級剛度扭轉(zhuǎn)減振器在使用過程中，其對于其它小轉(zhuǎn)矩工況也存在較為良好的隔振效果，像是冷車怠速工況上就有著較為良好的改善效果。因為冷車狀態(tài)下的變速器拖曳轉(zhuǎn)矩相比較于熱車狀態(tài)下的變速器拖曳轉(zhuǎn)矩明顯要大的多，按照我們所測量得到的變速器轉(zhuǎn)動慣量以及角加速度，我們能夠估算出該變速器拖曳轉(zhuǎn)矩為 2. 48N？m，相比較于熱車狀態(tài)下的1. 2N？m而言明顯要大的多。在冷車怠速工況之下，因為拖曳轉(zhuǎn)矩本身就已經(jīng)超過了預(yù)減振的轉(zhuǎn)矩容量，這個時候從動盤在預(yù)減振機(jī)構(gòu)以及主減振機(jī)構(gòu)之間就會出現(xiàn)往復(fù)擺動的情況，這個時候也就會促使變速器產(chǎn)生較大的噪聲?？墒?，在應(yīng)用新型三級剛度扭轉(zhuǎn)減振器之后，汽車?yán)滠嚨∷龠^程中變速器的敲齒噪聲得到了較為顯著的改善。

變速器輸入軸角加速度/發(fā)動機(jī)角加速度比為 504. 57 /1383. 01 = 0. 36，由此可見，從動盤對于發(fā)動機(jī)的扭轉(zhuǎn)振動有著較為顯著的改善。此外，在對所測量得到的輸出曲線進(jìn)行階次分析，在使用新型三級剛度扭轉(zhuǎn)減振器之后，其改進(jìn)之后的1階振動已經(jīng)明顯的得到了消除，而在2階扭轉(zhuǎn)振動上則有著較為顯著的改善。

總而言之，這一新型三級剛度扭轉(zhuǎn)減振器在設(shè)計與開發(fā)過程中，使用lCAE 仿真技術(shù)來對汽車變速器NVH 性能進(jìn)行了研究，同時也對汽車傳動系統(tǒng)疲勞耐久性、變速器潤滑系統(tǒng)流場模擬與效果進(jìn)行了評價，另外還使用了剛?cè)狁詈隙囿w動力學(xué)對駐車系統(tǒng)性能進(jìn)行了評價，借助AMESIM 一維仿真對企業(yè)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了合理評價，最終驗證了CAE的可靠性。最終得出該新型三級剛度扭轉(zhuǎn)減振器在使用過程中具備較為良好的性能。

3.結(jié)語

綜上所述，本研究提出了一種結(jié)構(gòu)較為簡單的三級剛度從動盤減振器，在經(jīng)過整車測試之后，我們發(fā)現(xiàn)其相比較于傳統(tǒng)的二級剛度從動盤減振器而言，其能夠具備更為良好的隔振效果，而且在設(shè)計開發(fā)過程中也十分的簡單，只需要在傳統(tǒng)二級剛度從動盤減振器上進(jìn)行簡單的開發(fā)與設(shè)計就能實現(xiàn)，所以在成本控制上也有著較為顯著的優(yōu)勢

參考文獻(xiàn)：

[1] 李偉， 史文庫， 龍巖. 雙質(zhì)量飛輪——四連桿-彈簧機(jī)構(gòu)型扭振減振器彈性特性分析與優(yōu)化設(shè)計[J]. 汽車技術(shù)， 2008（9）：17-21.

[2] 呂振華， 吳志國， 陳濤. 雙質(zhì)量飛輪-周向短彈簧型扭振減振器彈性特性設(shè)計原理及性能分析[J]. 汽車工程， 2003， 25（5）：493-497.