離合器從動盤性能對汽車聳車的影響

易濟武

摘 要：起步抖動（judder）和聳車（shuffle）是汽車起步階段兩種常見的NVH問題，嚴重的影響了汽車的舒適性。汽車離合器是控制傳動系動力傳輸?shù)年P(guān)鍵部件，摩擦式離合器是最常見的離合器類型，其作用是控制傳動系動力的通斷，減少換擋沖擊，保證汽車平穩(wěn)起步。但在起步過程中，由于摩擦式離合器摩擦副的摩擦系數(shù)負梯度的存在，可能導致自激振動，從而引起起步抖動?；诖耍疚闹饕獙﹄x合器從動盤性能對汽車聳車的影響進行分析探討。

關(guān)鍵詞：離合器;從動盤性能;汽車聳車;影響

1 前言

聳車現(xiàn)象是指在汽車起步過程中，車輛以較低的頻率在行駛方向上前、后振蕩。產(chǎn)生聳車的原因有：a.汽車起步、離合器接合，傳動系統(tǒng)的固有頻率與發(fā)動機的激勵頻率接近而產(chǎn)生的振動;b.由于離合器在結(jié)合過程中，離合器的主動部分和從動部分是摩擦傳動，由于摩擦因數(shù)與相對滑移速度的關(guān)系可能是負梯度，這樣摩擦過程中，會產(chǎn)生自激振動，從而引起聳車;c.由于發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩的波動，導致動力總成的抖動，從而引起整車的聳車。聳車振動的頻率一般在2～8Hz范圍內(nèi)，它嚴重影響了汽車傳動系統(tǒng)振動噪聲性能（noisevibrationharsh-ness，簡稱NVH）。對于安裝有干式摩擦離合器的汽車來說，在起步過程中，離合器接合速度快，傳動系統(tǒng)負載變化快，接合產(chǎn)生的沖擊較大，因此，聳車振動現(xiàn)象尤為嚴重。

2 試驗

對于汽車起步產(chǎn)生的聳車振動，一般采取主觀評價和客觀評價兩種方法。主觀評價是駕駛員和乘員在車輛起步過程中測試人員的感受，客觀評價則通過測量離合器接合過程中發(fā)動機、變速箱1軸轉(zhuǎn)速和車身縱向加速度振動幅值來進行評定。在測試過程中，將轉(zhuǎn)速傳感器置于飛輪和變速箱1軸處，將加速度傳感器置于駕駛員座椅導軌上。先后將2個2級扭轉(zhuǎn)剛度分別為1000，600Nm/rad的離合器安裝在同一輛汽車上，分別進行測試。

離合器接合完成后，發(fā)動機轉(zhuǎn)速與變速器1軸出現(xiàn)了非常明顯的轉(zhuǎn)速波動。同時，車身也在行駛方向上出現(xiàn)了明顯的加速度波動。兩次測試，汽車都出現(xiàn)了聳車現(xiàn)象。降低離合器從動盤2級扭轉(zhuǎn)剛度，車身加速度的幅值有了明顯的降低，說明降低離合器從動盤扭轉(zhuǎn)剛度可以有效地抑制聳車振動。根據(jù)實際測試結(jié)果，聳車振動的頻率約為2.8Hz，而計算的聳車振動頻率為6Hz（傳動系統(tǒng)的第2階固有頻率）。產(chǎn)生誤差的主要原因是在仿真過程中，一些阻尼被忽略，用于計算的部分轉(zhuǎn)動慣量和扭轉(zhuǎn)剛度等參數(shù)與實車有一定的區(qū)別。此外，在汽車起步的過程中，輪胎與地面存在相對滑動，這同樣也會降低聳車振動的頻率。但是，利用建立的模型可以模擬與實際測試趨勢一致的聳車振動現(xiàn)象，因此，驗證了所建立的模型的有效性。

3 從動盤性能對聳車的影響

離合器從動盤是離合器的主要性能部件，它在飛輪和壓盤間形成一個摩擦系統(tǒng)，依靠摩擦將動力傳遞給變速器輸入軸。同時，相對于傳動系統(tǒng)其他部件，離合器的性能參數(shù)比較好調(diào)整，因此，筆者將研究的重點放在離合器從動盤性能參數(shù)對聳車振動的影響。

3.1 摩擦因數(shù)及摩擦因數(shù)梯度

離合器主、從動盤之間的靜摩擦因數(shù)μ是離合器重要的性能參數(shù)，直接決定了離合器接合時間，而摩擦因數(shù)梯度μ′對汽車傳動系的振動有著很大的影響。利用建立的模型，計算在不同靜摩擦因數(shù)和摩擦因數(shù)梯度對離合器接合過程中從動盤振動的影響情況，靜摩擦因數(shù)的增大會使整個離合器接合時間減少，對整個傳動系統(tǒng)產(chǎn)生較大的沖擊，因此在接合后聳車振動出現(xiàn)的振動峰值較大;但是，相對于較小的靜摩擦因數(shù)，較大的摩擦因數(shù)可以對聳車振動實現(xiàn)更為有效的衰減。因此，適當增加靜摩擦因數(shù)，不僅可以實現(xiàn)離合器較快的接合，而且可以有效地抑制聳車振動。

當傳動系統(tǒng)出現(xiàn)摩擦因數(shù)負梯度的時候，不僅離合器接合時間會延長，使聳車振動現(xiàn)象更加明顯，在離合器接合過程中也會出現(xiàn)非常明顯的抖動，加劇傳動系的振動。因此，在離合器設(shè)計開發(fā)的過程中，應(yīng)適當提高靜摩擦因數(shù)，并避免摩擦因數(shù)負梯度的現(xiàn)象發(fā)生。

3.2 從動盤轉(zhuǎn)動慣量和扭轉(zhuǎn)剛度

轉(zhuǎn)動慣量J4和離合器第2級扭轉(zhuǎn)剛度kc2是離合器從動盤重要的性能參數(shù)，利用建立的模型計算得到離合器從動盤轉(zhuǎn)動慣量和扭轉(zhuǎn)剛度對聳車振動的影響，從動盤轉(zhuǎn)動慣量的減小，可以在一定程度上抑制聳車振動。但是由于離合器結(jié)構(gòu)緊湊，安裝空間較小，因此調(diào)整轉(zhuǎn)動慣量的空間不大。

當從動盤扭轉(zhuǎn)剛度降低時，可以對聳車振動產(chǎn)生有效的衰減，這一計算結(jié)果與上面測試的結(jié)果一致。由于離合器從動盤扭轉(zhuǎn)剛度僅由安裝在從動盤盤轂上的螺旋彈簧剛度決定，調(diào)節(jié)方便。因此，適當降低從動盤扭轉(zhuǎn)剛度可以有效地改善聳車振動。但是，從動盤扭轉(zhuǎn)剛度不能太小，這是因為：a.扭轉(zhuǎn)剛度太小，會產(chǎn)生較為嚴重的起步抖動現(xiàn)象，不利于傳動系零部件壽命以及車輛的舒適性;b.扭轉(zhuǎn)剛度的降低，會導致系統(tǒng)固有頻率改變，可能會使得系統(tǒng)的某階固有頻率對應(yīng)的共振轉(zhuǎn)速落在發(fā)動機的常用轉(zhuǎn)速之內(nèi)，傳動系會發(fā)生共振。

3.3 波形片軸向剛度

離合器波形片對于離合器接合過程中產(chǎn)生的振動主要有兩個方面的影響：a.波形片的軸向彈性特性會影響離合器在接合過程中壓緊力上升;b.離合器在接合過程中壓緊力波動的大小。由于作用在波形片壓緊力在離合器設(shè)計階段已經(jīng)確定，不易改變，因此可以通過改變其軸向剛度來改善起步過程中離合器接合的沖擊。

圖1所示為波形片軸向剛度κ分別為3000和4500N/mm時，汽車起步車身縱向加速度隨時間變化曲線。

4 結(jié)語

從動盤2級扭轉(zhuǎn)剛度的減小可以有效衰減聳車振動。同時，減小從動盤轉(zhuǎn)動慣量，提高離合器靜摩擦因數(shù)，也可以在不同程度上改善聳車振動現(xiàn)象，減少汽車傳動系統(tǒng)的振動。此外，在離合器設(shè)計開發(fā)過程中，離合器的摩擦因數(shù)梯度為正。

參考文獻

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