传动系统NVH和换档性能的改善方案

潘文军，蒋 政，陈富强，牟一今

（东风柳州汽车有限公司，广西 柳州545005）

随着人民生活水平的提高，对于车辆品质的追求也不断提升。经过市场调查，发现很大一部分用户对于NVH的要求摆在了很高的位置。NVH（Noise Vibration and Harshness）性能也是主机厂在车型开发过程中的一项核心指标，该指标的达成与否直接影响整车的品质。

然而在从事的项目过程中，其中一款车的加速噪音过大、换档力重，直接影响了产品定位。为了解决该问题，从理论上进行了分析。并通过采用双质量飞轮替代单质量飞轮，以及对应的离合器也相应地进行了更换。从主观感受来评估，双质量飞轮的方案在加速噪音改善方面有明显效果。优化后的离合器，也使得各档位换档力有所改善。

1　传动系统共振分析

传动系统的共振频率与其固有频率相同，如图1所示，一般取决于以下公式[1]：

式中：Wr为共振转速（rpm）；We为固有转速（rpm）；c为传动系统刚度（Nm/°）；j为传动系统转动惯量（kg·m2）。

图1　传动系统扭转共振示意图

在传统传动系统中，为了减少发动机扭振，离合器从动盘配备了减振弹簧[2]。传动系统所能传递的扭矩可由以下公式表征：

式中：Ttm为传动系统传递的扭矩（Nm）；c为传动系统刚度（Nm/°）；θ为允许摆动的角度（°）；

为了消除传动系统的共振，最有效的办法就是通过降低传动系统的刚度，将共振转速降到怠速转速以下。由于结构限制，离合器减振弹簧所能允许摆动的角度θ角度增加幅度有限。另外离合器还需要需要实现传递扭矩的功能，所以传动系统刚度c也就不能减小到目标值。换言之，离合器配备的减振弹簧并不能完全消除传动系统的共振问题。

2　传动系统NVH的改善

双质量飞轮的出现，解决了之前提到的技术难题。双质量飞轮相比离合器，拥有更大的物理空间以增大旋转角度，从而在实现同样扭矩传递的前提下，减小传动系统的扭转刚度。

为了验证这一理论，进行了试验车试制和测试，采集了单质量飞轮状态和双质量飞轮状态的整车NVH数据，并进行了对比，如图2所示。

单质量飞轮方案，在发动机转速n＞1 100 rpm，噪声均超过 70 dB（A）；在发动机转速n=1 100、1 800、2 200、2 600～3 000 rpm 出现峰值，最大噪声达到75.38 dB（A），存在共振现象。

双质量飞轮方案，在全油门加速工况下，低速段（n=900～1 350 rpm）噪声改善效果显著，最高降幅达到8.3 dB（A）；各测试点在n=1 800～2 200 rpm峰值明显降低，共振消失；在n=2 600～3 000 rpm转速段的峰值也明显降低，降幅在3～5 dB（A）.

图2　三档全油门加速NVH测试数据

3　传动系统换档性能改善

动态换档过程中，依靠同步器产生的摩擦力矩改变输入端零部件转速。同步冲量与输入端转动惯量成正比，换档力与同步冲量有直接关系，同步冲量越小，换档力越小。

由于双质量飞轮具备了减振弹簧，本文提出了一种取消离合器的减振装置的优化方案。该方案降低离合器从动盘的转动惯量，也就是减小了各档位同步冲量。

从实际测试数据来看，优化后的各档位换档力都有一定的降幅。其中N-R降低了17.9%，4-3降低了5%，改善了换档力重的问题，提升了换档舒适性。

图3　换档力对比

4　结束语

本文从实际工作中遇到的加速NVH及换档力重的问题出发，对传动系统进行了理论分析并提出了现实可行的解决方案。并通过实际车辆试制、对比测试分析，验证了理论分析。通过采用双质量飞轮降低传动系统扭转刚度，将传动系统共振转速降低到怠速以下，改善了全油门加速的NVH问题。同时通过取消离合器的减震装置，降低了离合器的转动惯量和各档位的同步冲量，减少了各档位换挡力，改善了换挡力重的问题。

参考文献：

[1]中国汽车工程学会.汽车工程手册4：动力传动系统设计篇[M].北京：北京理工大学出版社，2010.

[2]陈家瑞．汽车构造[M]．北京：机械工业出版社，2009.