双质量飞轮减振性能对整车NVH 影响的研究

2024-03-24谈丽华王旭东

时代汽车 2024年2期

谈丽华　王旭东

摘要：双质量飞轮作为汽车传动系统中的重要部件，主要功能就是减振降噪，提升整车NVH水平，本文通过整车测试及传动系统模拟仿真计算，对双质量飞轮减振性能进行优化，进一步提升整车NVH水平。

关键词：双质量飞轮仿真计算参数优化

1 引言

随着汽车行业的飞速发展，人们对车辆乘坐的舒适性要求也越来越高，双质量飞轮作为汽车传动系统的重要部件，其功能是衰减整车振动与噪音，使发动机动力平稳传递到变速箱。本文为了分析通过调整双质量飞轮减振性能参数对整车NVH的影响，建立了汽车传动系统模型，并通过整车WOT工况对比分析发动机和变速箱输入轴的扭振情况，同时结合整车实际测试结果，进一步确定双质量飞轮减振参数优化方向。

发动机动力通过曲轴传递到双质量飞轮，经过双质量飞轮减振后传递给变速箱。因双质量飞轮内部有减振系统，在传递发动机动力的同时，对发动机自身的扭振进行衰减，使发动機的动力更平稳过渡到变速箱，提升了整车NVH水平，也改善了变速箱的工作环境。

双质量飞轮内部结构参考考图2。

发动机动力通过曲轴传递到主飞轮体，再由主飞轮体传递到弧形弹簧，弧形弹簧作为减振元件通过不断压缩、伸展将发动机扭矩波动进行衰减，使动力更平稳传递到驱动盘，驱动盘与盘毂通过铆钉固定，盘毂内花键与变速箱输入轴外花键啮合，动力通过盘毂内花键传递到变速箱。在整个动力传递过程中，双质量飞轮主要功能是传递扭矩、减振。

以某搭载1.5T发动机的车型为例，通过测试整车各档位WOT工况的NVH水平如下：

通过测试输入轴2阶角加速度，4挡、5挡、6挡不满足整车NVH要求（≤500rad/s2）需要对双质量飞轮性能进行优化。

双质量飞轮性能优化方向需要运用LMS Amesim软件搭建整车传动系统模型，模拟整车在行驶过程中传动系统的扭振状态，通过不断匹配双质量飞轮的性能找到最优方案。

传动系统模型的组成主要分为：前端附件模型、发动机模型、双质量飞轮模型、变速箱模型、主减速器、半轴、车轮模型

在搭建前端附件模型时应考虑：前端旋转件的刚度、阻尼及转动惯量；搭建发动机模型时要考虑发动机的缸体数、曲轴活塞等旋转件的刚度、阻尼、转动惯量、发动机缸压特性及油门开度信号；搭建双质量飞轮模型时要考虑双质量飞轮的减振弹簧刚度、减振角度、阻尼、初级飞轮转动惯量、次级飞轮转动惯量；搭建变速箱模型时要考虑变速箱特定档位的刚度、阻尼、转动惯量、速比；搭建整车模型时要考虑整车主减速器、半轴、轮胎的刚度、转动惯量、整车质量、迎风面积、道路阻尼等。

以某搭载1.5T发动机的车型为例，对双质量飞轮的减振性能进行分析及优化：

发动机、双质量飞轮和变速箱参数分别如表2、表3、表4：

初始模型建立

发动机缸压特性可以模拟发动机实际使用过程中的转速波动，计算中通常以角加速度来衡量发动机转速波动量；双质量飞轮作为减振元件，将发动机的转速波动衰减后传递给变速箱。通过仿真计算可以得到发动机的角加速度、变速箱输入轴的角加速度（图5）；两者差值与发动机角加速度的比值就是双质量飞轮的隔振率。

仿真模拟中，双质量飞轮模型参数有两个重要指标：弧形弹簧刚度、初次级飞轮转动惯量。以下通过调整弧形弹簧角刚度，验证其变化对整车NVH性能的影响。

该车型匹配的双质量飞轮内部含有两组弹簧：两只外弧形弹簧、两只内弧形弹簧，见图6弧形弹簧结构图，该布置构成了双质量飞轮总成减振性能的一级减振刚度、二级减振刚度。

通过调整内弧形弹簧参数，将双质量飞轮二级刚度由原来15.7Nm/°降低为12.8Nm/°。运用LMS Amesim软件模拟传动系统扭振，得到各档位WOT工况下变速箱输入轴角加速度均小于500rad/S2

调整后，双质量飞轮总成减振性能及4挡WOT仿真效果变化如下：

弧形弹簧角刚度调整后实际装车测试情况如表6所示。从该表以及可看出各挡位发动机与输入轴加速度均减小，证明调整有效，同时也符合仿真结果。

通过本文的研究可得出以下结论：

（1）双质量飞轮的减振性能对整车NVH影响较大，匹配过程中可能会出现传动系统扭振超标现象，部分车型具有性能优化的过程。

（2）通过调整双质量飞轮减振性能可以优化整车NVH水平，调整幅度及具体参数需要根据仿真计算，同时也要考虑弹簧参数调整对弹簧本身应力的影响。