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1、離合器傳遞扭矩不均引起變速箱異響的試驗(yàn)研究摘要:針對(duì)某MPV車型蠕動(dòng)爬行時(shí)緩慢踩剎車變速箱異響進(jìn)行探索性試驗(yàn)研究,主要通過(guò)整車道路試驗(yàn)對(duì)異響進(jìn)行評(píng)估。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析處理,得出雙離合器傳遞扭矩的不均勻性與變速箱異響之間的關(guān)聯(lián)性。最終調(diào)整雙離合器從動(dòng)盤(pán)的安裝工藝,解決了該車型的異響問(wèn)題。該試驗(yàn)研究所得結(jié)論對(duì)離合器設(shè)計(jì)和變速箱異響檢測(cè)有重要參考價(jià)值。關(guān)鍵詞:雙離合器;變速箱;異響;蠕動(dòng);試驗(yàn)研究中圖分類號(hào):U463.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 汽車NVH問(wèn)題主要是指汽車在行駛過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng),異響是汽車NVH問(wèn)題的直接體現(xiàn),很容易被客戶感知。隨著生活水平的提高,用戶對(duì)舒適性的要求也越來(lái)越高,異響
2、問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重影響用戶對(duì)汽車品質(zhì)的評(píng)價(jià),甚至成為用戶最終是否選擇購(gòu)買的關(guān)鍵因素。某MPV車型部分車輛在停車入庫(kù)時(shí)存在“噠噠噠”響聲,主要表現(xiàn)為爬行時(shí)緩慢踩剎車,人耳能聽(tīng)到異常聲音,該異響會(huì)大大降低該車型的品質(zhì),嚴(yán)重影響用戶的用車體驗(yàn)和汽車的性能1-4,快速解決該異響問(wèn)題迫在眉睫。本文主要對(duì)該車型蠕動(dòng)剎車產(chǎn)生的異響問(wèn)題進(jìn)行研究,對(duì)該車型存在異響問(wèn)題的車輛進(jìn)行整車道路試驗(yàn),模擬蠕動(dòng)爬行緩慢剎車工況,采集整個(gè)過(guò)程的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析處理,為解決類似問(wèn)題提供借鑒。1 問(wèn)題描述根據(jù)駕駛員的用車反饋及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試異響車輛,發(fā)現(xiàn)車輛在蠕動(dòng)爬行時(shí)緩慢踩剎車直至車輛停止的過(guò)程,車廂內(nèi)時(shí)不時(shí)伴隨異常噪音“噠噠噠”,給一定
3、油門(mén)行駛沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何異常。該異響容易使駕駛員或者乘客產(chǎn)生煩躁情緒,避免用戶抱怨,必須抑制此異響問(wèn)題。2 原因分析該MPV匹配的雙離合自動(dòng)變速器,在蠕動(dòng)爬行緩慢踩剎車工況下,出現(xiàn)變速器敲齒噪音。變速器敲齒噪音一般是由激勵(lì)源激勵(lì),經(jīng)傳遞路徑傳遞到駕駛室,進(jìn)而被駕駛員感知。通過(guò)對(duì)異響車輛主觀評(píng)價(jià)后,發(fā)現(xiàn)當(dāng)離合器完全結(jié)合時(shí)異響消失;當(dāng)離合器完全斷開(kāi)時(shí)車輛也無(wú)任異響;當(dāng)離合器處于滑膜階段時(shí)如D擋蠕動(dòng),也無(wú)任何異響;只有當(dāng)離合器處于滑膜階段且緩慢踩剎車異響才會(huì)出現(xiàn)。針對(duì)上述情況做出如下判斷:首先可能是發(fā)動(dòng)機(jī)的二次點(diǎn)火激勵(lì)引起變速器敲齒或者是發(fā)動(dòng)機(jī)的扭振過(guò)大造成的,其次是雙質(zhì)量飛輪減振效果不好,發(fā)動(dòng)機(jī)角加速
4、度經(jīng)雙質(zhì)量飛輪衰減后過(guò)大,最后可能是離合器的原因。利用FTA工具5對(duì)可能產(chǎn)生異響的激勵(lì)源進(jìn)行分析,如圖1所示。做出上述判斷后,對(duì)異響車輛進(jìn)行整車道路試驗(yàn),通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)分析處理,找出產(chǎn)生異響的激勵(lì)源。圖1 可能產(chǎn)生異響問(wèn)題的激勵(lì)源3數(shù)據(jù)測(cè)試3.1 測(cè)試準(zhǔn)備本次試驗(yàn)的樣車為異響車輛,所采用的測(cè)試系統(tǒng)為32通道的LMS Test.Lab采集系統(tǒng),測(cè)試傳感器為一個(gè)角加速度傳感器(測(cè)試扭振)、兩個(gè)三向振動(dòng)加速度傳感器和一個(gè)麥克風(fēng),另外本次試驗(yàn)還需檢測(cè)離合器輸入轉(zhuǎn)速信號(hào)、變速箱輸入軸1和輸入軸2的轉(zhuǎn)速信號(hào)。其中角加速度傳感器用來(lái)檢測(cè)雙質(zhì)量飛輪的轉(zhuǎn)速,即發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速;兩個(gè)三向振動(dòng)加速度傳感器一個(gè)布置在變速箱殼
5、體上,另一個(gè)布置在座椅導(dǎo)軌上;麥克風(fēng)布置在主駕右耳。將上述所用信號(hào)接入LMS采集系統(tǒng)。部分傳感器布置實(shí)物圖如圖2所示。圖2 傳感器布置實(shí)物圖3.2 測(cè)試與數(shù)據(jù)分析整個(gè)測(cè)試過(guò)程時(shí)間歷程為100s,期間不斷重復(fù)蠕動(dòng)爬行緩慢剎車的工況,在這100s內(nèi)異響多次出現(xiàn)。圖3是采集的轉(zhuǎn)速信號(hào),對(duì)采集的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理,得到圖4的角加速度信號(hào)。從圖4發(fā)現(xiàn),輸入軸1和輸入軸2的最大角加速度為200rad/s2,滿足變速箱對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)全轉(zhuǎn)速段角加速度小于500rad/s2的設(shè)計(jì)要求。發(fā)動(dòng)機(jī)角加速度最大為500rad/s2,說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)的扭振不是很大。通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),在蠕動(dòng)爬行工況踩剎車時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的角加速度經(jīng)雙質(zhì)量飛
6、輪衰減后滿足變速箱對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)角加速度輸出的要求,發(fā)動(dòng)機(jī)扭振同樣滿足設(shè)計(jì)要求,說(shuō)明該異響問(wèn)題不是發(fā)動(dòng)機(jī)扭振偏大和雙質(zhì)量飛輪減振不足造成的。圖5圖7是對(duì)振動(dòng)加速度信號(hào)進(jìn)行頻譜分析,得到的頻譜云圖。從圖中能夠明顯發(fā)現(xiàn)兩條顏色較深的曲線,一條對(duì)應(yīng)的頻率范圍為26-35Hz,另一條對(duì)應(yīng)的頻率范圍為10-15Hz。該車型匹配四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī),其怠速轉(zhuǎn)速為80030r/min,對(duì)應(yīng)的2階點(diǎn)火頻率6為25.7-27.7Hz。由此可以說(shuō)明圖5圖7最上方顏色較深的曲線是由發(fā)動(dòng)機(jī)2階點(diǎn)火引起的。另外一條顏色較深的則是由離合器激勵(lì)7的。 圖3 轉(zhuǎn)速信號(hào) 圖4 角加速度信號(hào) 圖5 X向振動(dòng)頻譜云圖處理 圖6 Y向振動(dòng)頻譜
7、云圖處理 圖7 Z向振動(dòng)頻譜云圖處理注:圖5圖7中左邊云圖為貼在變速器上的振動(dòng)傳感器,右邊云圖為貼在座椅導(dǎo)軌上的振動(dòng)傳感器異響和振動(dòng)都是具有強(qiáng)相關(guān)性的,從變速箱與座椅振動(dòng)信號(hào)頻譜分析結(jié)果來(lái)看,都是發(fā)動(dòng)機(jī)激振和離合器激勵(lì)造成的。從圖8發(fā)現(xiàn),異響產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的頻譜都是寬頻帶的。對(duì)麥克風(fēng)采集的信號(hào)進(jìn)行回放,當(dāng)出現(xiàn)“噠噠噠”異響時(shí),基本與離合器滑摩頻率相對(duì)應(yīng),與發(fā)動(dòng)機(jī)激振頻率相干性不強(qiáng),故初步確認(rèn)異響是由離合器滑摩時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)造成的。圖8 麥克風(fēng)信號(hào)頻譜云圖處理4 對(duì)比測(cè)試將離合器從整車上拆下后返廠檢測(cè)發(fā)現(xiàn),離合器主從動(dòng)盤(pán)滑摩時(shí)轉(zhuǎn)速差過(guò)大,從而造成離合器傳遞到變速箱輸入端的扭矩不均勻,進(jìn)而產(chǎn)生敲齒噪音。該廠
8、通過(guò)調(diào)整離合器從動(dòng)盤(pán)的安裝相位角,保證了離合器滑摩時(shí)轉(zhuǎn)速差不會(huì)超過(guò)允許值。將通過(guò)工藝調(diào)整后的離合器裝到原來(lái)的車子上進(jìn)行整車道路試驗(yàn),模擬蠕動(dòng)爬行時(shí)緩慢踩剎車的工況,然后采集整個(gè)過(guò)程的數(shù)據(jù)。整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中,車內(nèi)主觀感受無(wú)異響8,說(shuō)明異響的確是離合器激勵(lì)引起的。 圖9 轉(zhuǎn)速信號(hào) 圖10 角加速度信號(hào)圖9是采集的轉(zhuǎn)速信號(hào),對(duì)采集的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理,得到圖10的角加速度信號(hào)。從圖10發(fā)現(xiàn),輸入軸1和輸入軸2的最大角加速度不超過(guò)150rad/s2,依然滿足變速箱對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)全轉(zhuǎn)速段角加速度小于500rad/s2的設(shè)計(jì)要求,但相較于圖四,輸入軸的角加速度變小,且角加速度的波動(dòng)明顯減小。圖11圖13是離合器
9、更換工藝后對(duì)變速箱和座椅導(dǎo)軌采集的振動(dòng)信號(hào)作頻譜云圖處理的結(jié)果。從圖中發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)2階點(diǎn)火頻率依然是主要的激勵(lì)源,無(wú)論是變速箱上的傳感器還是座椅導(dǎo)軌上的傳感器頻譜云圖顯示離合器滑摩產(chǎn)生的激勵(lì)消失了,異響也消失了。 圖11 X向振動(dòng)頻譜云圖處理 圖12 Y向振動(dòng)頻譜云圖處理 圖13 Z向振動(dòng)頻譜云圖處理注:圖11圖13中左邊云圖為貼在變速器上的振動(dòng)傳感器,右邊云圖為貼在座椅導(dǎo)軌上的振動(dòng)傳感器圖14 麥克風(fēng)信號(hào)頻譜云圖處理對(duì)照?qǐng)D14麥克風(fēng)頻譜信號(hào)也能發(fā)現(xiàn),無(wú)明顯的寬頻帶噪聲。根據(jù)更換離合器前后的測(cè)試結(jié)果,說(shuō)明該異響是由于離合器激勵(lì)的,離合器滑摩時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大,引起傳遞到變速器上的扭矩不均勻性,從而引
10、起敲齒噪音。5 總結(jié)NVH問(wèn)題越來(lái)越被重視,而變速器由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件較多,是很容易出現(xiàn)異響問(wèn)題的,比如敲齒、嘯叫等。但由于離合器傳遞扭矩的不均勻性引起變速器敲齒現(xiàn)象并不多見(jiàn),因此在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中要注意這些容易被忽略的問(wèn)題。同時(shí)在對(duì)異響問(wèn)題分析時(shí)合理判斷激勵(lì)源,再輔以測(cè)試,有針對(duì)性地制定措施進(jìn)行驗(yàn)證。參考文獻(xiàn):1林逸,馬天飛,姚為民,等. 汽車NVH特性研究綜述J. 汽車工程,2002,24(3):177-181.2楊允輝,燕逸飛,黃從奎. 某輕型車變速器怠速異響分析優(yōu)化J. 汽車實(shí)用技術(shù),2016,(8):255-258.3 靳豹,賈艷賓. 某SUV怠速車內(nèi)異響分析J. 噪聲與振動(dòng)控制,2015, 35(2):77-79,85.4 褚志剛,鄧兆樣,王亮,等. 中型載貨汽車怠速異響噪聲源識(shí)別J. 振動(dòng)與沖擊,2009, 28(3):171-173.5 侯鎖軍,史文庫(kù),毛陽(yáng). 應(yīng)用傳遞路徑分析方法對(duì)方向盤(pán)振動(dòng)貢獻(xiàn)量的研究J. 西安交通大學(xué)學(xué)報(bào),2013,(3):132-136.6 陳旭,李郭銳,劉慶,等. 某車型方向盤(pán)
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