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生的振動;b.由于離合器在結合過程中，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系可能是負梯度，這樣摩擦過程中，會產生自激振動，從而引起聳車;c.由于發(fā)動機輸出轉矩的波動，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，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)動機轉速與變速器1軸出現(xiàn)了非常明顯的轉速波動。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剛度可以有效地抑制聳車振動。根據(jù)實際測試結果，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，用于計算的部分轉動慣量和扭轉剛度等參數(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，在離合器設計開發(fā)的過程中，應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 從動盤轉動慣量和扭轉剛度

轉動慣量J4和離合器第2級扭轉剛度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動慣量和扭轉剛度對聳車振動的影響，從動盤轉動慣量的減小，可以在一定程度上抑制聳車振動。但是由于離合器結構緊湊，安裝空間較小，因此調整轉動慣量的空間不大。

當從動盤扭轉剛度降低時，可以對聳車振動產生有效的衰減，這一計算結果與上面測試的結果一致。由于離合器從動盤扭轉剛度僅由安裝在從動盤盤轂上的螺旋彈簧剛度決定，調節(jié)方便。因此，適當降低從動盤扭轉剛度可以有效地改善聳車振動。但是，從動盤扭轉剛度不能太小，這是因為：a.扭轉剛度太小，會產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的共振轉速落在發(fā)動機的常用轉速之內，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計階段已經確定，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 結語

從動盤2級扭轉剛度的減小可以有效衰減聳車振動。同時，減小從動盤轉動慣量，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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