汽车双质量飞轮设计特性与理论初探

王凯+孙富强

摘要：LUK汽车制造公司首次提出了双质量飞轮的扭振减振器，它提高了汽车在运行时候的舒适性。减振器也是汽车产生动力的重要部件之一，这种新的双质量飞轮的出现和应用在降低振动和噪音的同时，还能起到舒缓冲击的作用。文章针对双质量飞轮进行研究，主要介绍它的特性、工作原理及这项技术应用的发展。

关键词：减振器；双质量飞轮；传动系扭振；研发测试

中图分类号：TK413文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）24-0033-02

减振器作为汽车中十分重要的一部分，一直是汽车制造商和相关技术人员的研究对象，希望能够找出最稳当、最合适的减振器。之前，传统的汽车中，采用的是离合器动盘式的扭振减振器，但是很难满足减振与降低噪音的功能和要求，而到了20世纪80年代中期，一直被称为汽车之国的德国LUK汽车制造公司首次提出了这双质量飞轮的扭振减振器，它给汽车在运行时候的舒适性带来了很大的贡献。另外，减振器也是汽车产生动力的重要部件之一，这种新的双质量飞轮的出现和应用在降低振动和噪音的同时，还能起到舒缓冲击的作用。虽然双质量飞轮的质量和减振性能都非常好，但是目前我国的大部分设备都是依靠进口得来的，这使得国内汽车的制造成本较高，所以为了采用自主的知识产权开发，就要积极的研制出属于我们自己的双质量飞轮。

1双质量飞轮的扭振特性分析

1.1传动系扭振分析

在汽车的传动系中，扭振的激振源是非常多的，包括引擎的轴转波动，主要减振器的扭振，离合器在接触时产生的不均匀接合，行驶路面的情况，还有驱动轮胎的彼此不平衡等。通常情况下，离合器后面的部件刚度要低于发动机的曲轴系统，所以在实际的分析中，忽略曲轴的影响，只是单纯的把它作为以中度激励源或者说是惯量来看待即可，可以结合驱动的情况，平速行驶的情况，滑行时的情况，怠速时的情况等来进行详细的分析。

1.2扭振噪声协调特性分析

汽车行业在最初的发展时期，主要的部分像变速器，驱动轴，齿轮等都是单独发展和优化的，以此来满足自己部分设计的要求，所以整个的传动系统功能就会因为这样的发展状况而决定了它的一些特点。其中要想对发动机和变速器进行设计改变是不现实的，也是不可能的，有限的时间里可以对离合器的一些项目进行改进，以此来提高扭转的振动特性，可以改变离合器中的弹簧刚度，摩擦片以及最大角的变形等。但是一直都没有好的方式来缓解汽车在运行时所产生的噪声，或者是来进一步改善扭转振动。其中的噪声就包括如下几种：

驱动噪声。要想弄清楚优化驱动的具体条件，首先必须对发动机的运行扭矩曲线进行分析，通常情况下，汽车在高档位的低速行驶时比较容易产生齿轮间的摩擦噪声，发动机在平时运转的时候多数都是处于接近全扭矩的状态，即使有的司机会认为处在低扭矩水平的

时候。

滑行噪声。汽车在下坡路行驶的时候，扭矩明显要小于驱动时的扭矩，若是在此时产生了齿轮噪声这样的问题，就可以通过降低一侧的弹簧弹性系数来解决，采用独立工作的摩擦装置对下坡滑行和驱动时都是适用的，此时齿轮间的噪声也会因为下坡的扭矩能力不够，弹簧的弹性系数不同步等问题而引起。

稳速行驶噪声。稳速行驶就是驱动时非常低的扭矩时候的状况，一般时候，汽车稳速行驶的噪声主要是因为低扭矩时的低弹簧系数快速的过渡到了高弹簧系数的状态。这种情况下的噪声可以进行柔化或者是通过消除当前的快速过渡来缓和。

怠速噪声。在变速器处于空挡，离合器接合的时候，产生了噪声主要是因为发动机装置的点火脉冲扭振。用变速器来隔离好这些脉冲可以消除被他们称为是旋转噪声的嘎嘎声。当离合器减振处于比较低的初始阶段时，弹簧的刚度在其正常工作的情况下时可以实现所需要的隔离效果。另外，为了尽量减小刚度的要求量以及造成变速器的共振可能性，这时的减振器的滞后值应该相应的增加。当弹簧的刚度达到50%～80%的水平上是正常的。

在旋转的调谐中，在第一阶段采用零弹性刚度和低摩擦值的时候已经取得了一些成功，但这样弹簧刚度的弧形功能就会损失，所以在零刚度阶段的拖拉，对于变速器来说拖拽力下的怠速质量变化可能是太过于敏感了，也容易使驱动侧变形。

反向负载噪声。在扭转的反向负载的情况下，汽车在变挡时会产生噪声，此时，除了会产生大扭转减振角以及低水平的弹簧刚度外，反向负载会变得恶化和严重。一个光滑的不断渐进的弹簧刚度及减振的形成是十分容易导致光滑的换挡噪声。要想调整这样的问题，可以在怠速和反向负载的可行水平上采用这种的设计

方案。

2工作原理

汽车中主要的飞轮壳是和法兰盘铆接在一起的，主飞轮壳上还装有齿圈，同时盖盘是扣在主飞轮壳上的，在其内部上半滑动腔和主要飞轮壳上的下半滑动腔共同形成了弹簧式滑动腔，在滑动腔的里面存在两个凸台，主要是用来传递动力的。把主要飞轮壳和盖盘以及连接环通过焊接技术连接起来，从而使得主飞轮壳与盖盘可以达到相对固定的状态。滑道是嵌在上述扣合成的滑动腔里面的，用来束缚和引导弹簧的运动。实际上扭振减振器是由两个不同长度，直径也不相同的弧状弹簧安装在一起的，这样的组合使得其具有二级的刚度，它们是浮动的安装在充满了粘性油脂物质的滑动腔中，其中一端与滑道内部的凸台相接，而另一端是与盘的端部相接触的，在发动机运行时，曲轴带动法兰盘的运动，法兰盘又带动主要飞轮转动，这样其内部的凸台就会压缩弹簧在滑道内滑动，而弹簧的另外一端就可以带动和副飞轮盘连接在一起的盘毂盘发生转动，这样就会将动力输出出来。但是因为在主飞轮上有扭转减振器，而从动盘中却没有安装，这样就会使得转动的惯量比较小，换挡也比较容易，从而保证了旋转角的速度和扭矩的尽可能平衡和均匀，并且在一定程度上是有可能克服较短时间内的超载荷现象。所以，双质量的飞轮是可以有效地降低发动机变速器的振动频率的，这样就可以避免在怠速情况时的共振现象，可是同时实现降低油耗，改善了操作性能等优点。

采用双质量飞轮技术的发动机在点火或者是熄火的时候，可以通过它来降低其与变速器之间的共振点，尽管共振点在很多情况下是低于发动机的怠速的。当产生共振的是大质量的飞轮时，它会产生高于发动机扭矩几倍多的能量。这时产生的能量是绝对具有完全损坏扭转减振器的能力的，所以将这种能量吸收或缓解的任务就交给了双质量飞轮结构。在紧靠减振器末端的高弹簧刚度与摩擦，以及扭矩的限制装置可以允许减振器对主要飞轮的旋转，即有高容量的粘质的减振器是可以用来解决共振现象的不同方案。

3结语

现在汽车的国内外市场竞争正在日益加剧，所以就会迫使很对汽车企业找出最低的成本投入以及最短的时间消耗来提升自己的质量和设计舒适的产品。当然，为了能尽快的适应这种市场上的生存要求，每一个国家都投入了大量的精力来研究解决对策，并且不久之后也提出了很多先进的制造技术。同时，在这些新兴技术的基础上，又提出了很多新的概念，其中就有双质量飞轮的相关内容，一般来说，双质量飞轮的产品开发流程主要是：确定基本规划，以相关专业人员为主，其他部门人员为辅，一同进行产品的开发和制造，在此基础之上经过合理的工艺，熟练的技术，对双质量的飞轮进行上线生产，成品之后还要对其性能进行测试，合格的才可以运用到汽车的装配中，同时还要继续投入研发资金，在原有技术的基础之上继续进行开发和研究，相信在不久的将来，双质量飞轮技术可以有更大的进步和发展，给我们的汽车生活带来更多的便利。

参考文献

[1] 王登峰，宋继强，刘波．汽车双质量飞轮扭振减振器

 性能仿真分析与匹配[J]．中国机械工程，2010，

 （9）．

[2] 史文库，龙岩，卢玉东．多级非线性双质量飞轮参数

 设计和优化[J]．振动与冲击，2009，（5）．

[3] 丁原，潘毓学．双质量飞轮式扭振减振器扭振模型分

 析[J]．武汉理工大学学报，2009，（8）．

[4] 李伟，史文库．双质量飞轮（DMF）的研究综述[J]．

 噪声与振动控制，2008，（5）．