第8章 发动机双质量飞轮.ppt

2024/10/42024/10/4第8章发动机双质量飞轮概述双质量飞轮是２０世纪８０年代末在汽车上出现的一种新配置，英文缩写称为ＤＭＦ(ｄｏｕｂｌｅｍａｓｓｆｌｙ-ｗｈｅｅｌ)。它对于汽车动力传动系统的隔振和减振有很大的作用。双质量飞轮是当前汽车上隔振减振效果最好的装置。作为对离合器从动盘式扭转减振器的继承和发展，双质量飞轮式扭转减振器的具体结构虽不尽相同，但都应由第一质量、第二质量和扭转减振器等三部分组成。第一质量与发动机曲轴输出端法兰盘相连接，第二质量通过一个轴承(一般为深沟球轴承)安装在第一质量上，第二质量上又安装有离合器壳等。第一、第二质量之间通过减振器相连，工作时它们之间有相对转动。图８-２所示为离合器从动盘式扭转减振器与双质量飞轮式扭转减振器结构比较示意图。与传统离合器从动盘式扭转减振器相比，效果明显，具体如下：
(１)传递特性。由试验测定结果可知，双质量飞轮式扭转减振器同时达到了减少在发动机实用转速区域内的转速波动与抑制共振两个目的。
(２)减少空载噪声。双质量飞轮式扭转减振器减少空载噪声的效果良好。与传统的离合器从动盘式扭转减振器相比，可以大幅度地减少转速波动，改善空载噪声。
(３)减少加速时转速波动。经测试可知双质量飞轮式扭转减振器与传统的离合器从动盘式扭转减振器相比在改善加速时噪声方面，大幅度地减少了转速波动，从而大大地减少了手动变速器的振动。双质量飞轮扭转减振器的优点：
(１)可以降低发动机——变速器振动系统的固有频率fc，以避免发动机处于怠速时发生共振。系统固有频率fc按两个自由度系统可表达为:

(２)可以加大减振弹簧的安装半径，降低减振弹簧刚度，并容许增大转角。
(３)在变速器中可以采用黏度较低的ＳＡＥ８０号齿轮油而不致产生齿轮冲击噪声，并可改善冬季的换挡过程。
(４)可以尝试着使用其他形式的弹性和阻尼，如液力阻尼、橡胶弹簧等，以期达到最佳减振效果。
(５)改善传动系统的布置，延长传动系统零部件寿命。双质量飞轮扭转减振器的缺点：
(１)结构较离合器从动盘式复杂，加工制造困难且成本高。
(２)减振弹簧分布半径增大，在发动机高速转动下，弹簧径向的离心力和切向的变形量增加，使弹簧的磨损加剧。
原因如下：
(１)由于飞轮上靠近中心的位置用于安装与曲轴法兰盘连接的螺栓和支撑第二质量的轴承了，因此减振器弹簧在径向上向外移动了一定距离，使分布半径变大，因而，在同样的转速下意味着弹簧要承受更大的离心力。
(２)在同样的转速下，由于半径增大，弹簧在切向上的运动量也会加大，这也会加大弹簧的磨损速度。
(３)为了适应双质量飞轮式扭转减振器的功能要求,双质量飞轮式扭转减振器要吸收更大的转速波动,这也会导致弹簧运动量加大而加速弹簧的磨损。双质量飞轮式扭转减振器的实质在于:一方面由弹簧扭转减振系统，来吸收发动机输出转矩中所包含的变动转矩成分，将平均化的转矩传递给变速器，衰减扭转与振动有关的振动和噪声;另一方面，通过将飞轮分成不同质量的两块，使整个动力传动系统的固有频率大大降低，从而使发动机的工作转速范围避开共振区。整体型飞轮的扭转特性分析如下。
建立如下的受迫振动微分方程组：

由上面的振动方程组可以很容易得出整体型飞轮的扭转振动的角振幅频率响应关系式：

根据双质量飞轮式扭转减振器的扭转系统简化模型，可以对其建立出如下的系统受迫振动微分方程组：

可以推导出下面的双质量飞轮式扭转减振器扭转振动的角振幅频率响应关系式：与采用整体型飞轮相比，采用双质量飞轮式扭转减振器对降低动力传动系的扭转振动有着十分显著的效果。通过对双质量飞轮式扭转减振器的扭转特性进行最佳的选择和优化，确定其相应的结构性能参数，可以使发生扭转共振现象时的发动机转速下降到实际使用的工作转速范围以下，也即是发动机怠速转速范围以下，从而确保双质量飞轮式扭转减振器对发动机的变动转矩的激励达到较理想的吸收能力。图８-５双质量飞轮扭转减振器的分类周向长弧形螺旋弹簧双质量飞轮(ＤＭＦ-ＣＳ)：
周向长弧形螺旋弹簧双质量飞轮(ＤＭＦ-ＣＳ)是目前世界上最具有代表性的双质量飞轮，由德国Ｌｕｋ公司于１９８９年研制。其弹性机构一般为两组或三组周向长弧形螺旋弹簧，如图８-６所示。两飞轮之间具有较大相对转角(一般可达４５°，甚至６０°)，较好地解决了在有限设计空间内实现减振器低扭转刚度的问题，是ＤＭＦ发展过程中的一次突破。弧形螺旋弹簧的设计和制造是ＤＭＦ２ＣＳ减振器设计中的关键和难点。由于汽车运行工况十分复杂，通常有起动、怠速、加速、行驶、减速以及熄火，同时有效隔离各种工况下的扭振传递非常困难。为满足上述多种工况的隔振要求，需要ＤＭＦ-ＣＳ减振器具有多级扭转刚度。常见的实现多级弹性特性的方案是将不同直径、不同弧长的长弧形螺旋弹簧进行内外嵌套。也有在传力板上安装内置减振