傳動系統NVH和換檔性能的改善方案

潘文軍，蔣 政，陳富強，牟一今

（東風柳州汽車有限公司，廣西 柳州545005）

隨著人民生活水平的提高，對于車輛品質的追求也不斷提升。經過市場調查，發現很大一部分用戶對于NVH的要求擺在了很高的位置。NVH（Noise Vibration and Harshness）性能也是主機廠在車型開發過程中的一項核心指標，該指標的達成與否直接影響整車的品質。

然而在從事的項目過程中，其中一款車的加速噪音過大、換檔力重，直接影響了產品定位。為了解決該問題，從理論上進行了分析。并通過采用雙質量飛輪替代單質量飛輪，以及對應的離合器也相應地進行了更換。從主觀感受來評估，雙質量飛輪的方案在加速噪音改善方面有明顯效果。優化后的離合器，也使得各檔位換檔力有所改善。

1　傳動系統共振分析

傳動系統的共振頻率與其固有頻率相同，如圖1所示，一般取決于以下公式[1]：

式中：Wr為共振轉速（rpm）；We為固有轉速（rpm）；c為傳動系統剛度（Nm/°）；j為傳動系統轉動慣量（kg·m2）。

圖1　傳動系統扭轉共振示意圖

在傳統傳動系統中，為了減少發動機扭振，離合器從動盤配備了減振彈簧[2]。傳動系統所能傳遞的扭矩可由以下公式表征：

式中：Ttm為傳動系統傳遞的扭矩（Nm）；c為傳動系統剛度（Nm/°）；θ為允許擺動的角度（°）；

為了消除傳動系統的共振，最有效的辦法就是通過降低傳動系統的剛度，將共振轉速降到怠速轉速以下。由于結構限制，離合器減振彈簧所能允許擺動的角度θ角度增加幅度有限。另外離合器還需要需要實現傳遞扭矩的功能，所以傳動系統剛度c也就不能減小到目標值。換言之，離合器配備的減振彈簧并不能完全消除傳動系統的共振問題。

2　傳動系統NVH的改善

雙質量飛輪的出現，解決了之前提到的技術難題。雙質量飛輪相比離合器，擁有更大的物理空間以增大旋轉角度，從而在實現同樣扭矩傳遞的前提下，減小傳動系統的扭轉剛度。

為了驗證這一理論，進行了試驗車試制和測試，采集了單質量飛輪狀態和雙質量飛輪狀態的整車NVH數據，并進行了對比，如圖2所示。

單質量飛輪方案，在發動機轉速n＞1 100 rpm，噪聲均超過 70 dB（A）；在發動機轉速n=1 100、1 800、2 200、2 600～3 000 rpm 出現峰值，最大噪聲達到75.38 dB（A），存在共振現象。

雙質量飛輪方案，在全油門加速工況下，低速段（n=900～1 350 rpm）噪聲改善效果顯著，最高降幅達到8.3 dB（A）；各測試點在n=1 800～2 200 rpm峰值明顯降低，共振消失；在n=2 600～3 000 rpm轉速段的峰值也明顯降低，降幅在3～5 dB（A）.

圖2　三檔全油門加速NVH測試數據

3　傳動系統換檔性能改善

動態換檔過程中，依靠同步器產生的摩擦力矩改變輸入端零部件轉速。同步沖量與輸入端轉動慣量成正比，換檔力與同步沖量有直接關系，同步沖量越小，換檔力越小。

由于雙質量飛輪具備了減振彈簧，本文提出了一種取消離合器的減振裝置的優化方案。該方案降低離合器從動盤的轉動慣量，也就是減小了各檔位同步沖量。

從實際測試數據來看，優化后的各檔位換檔力都有一定的降幅。其中N-R降低了17.9%，4-3降低了5%，改善了換檔力重的問題，提升了換檔舒適性。

圖3　換檔力對比

4　結束語

本文從實際工作中遇到的加速NVH及換檔力重的問題出發，對傳動系統進行了理論分析并提出了現實可行的解決方案。并通過實際車輛試制、對比測試分析，驗證了理論分析。通過采用雙質量飛輪降低傳動系統扭轉剛度，將傳動系統共振轉速降低到怠速以下，改善了全油門加速的NVH問題。同時通過取消離合器的減震裝置，降低了離合器的轉動慣量和各檔位的同步沖量，減少了各檔位換擋力，改善了換擋力重的問題。

參考文獻：

[1]中國汽車工程學會.汽車工程手冊4：動力傳動系統設計篇[M].北京：北京理工大學出版社，2010.

[2]陳家瑞．汽車構造[M]．北京：機械工業出版社，2009.