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双质量飞轮DMF减振器的研究综述

发布时间:2019-09-14 08:03:09

  双质量飞轮DMF减振器的研究综述

  DMF在国内外的发展

  上世纪90年代,国外DMF产品已基本趋于成熟,期间出现大量的专利产品和研究论文,产量也急剧增长。目前,包括GM、Ford、VW、Daimler、BMW、Toyota、Honda、Nissan、Renault、PSA、Hyundai和Fiat等公司的多种乘用车和商用车都装备了DMF减振器。

  国内受制造加工水平和一些关键工序如采用激光焊接等的限制,迄今DMF在国内还没有进入批量生产阶段。现在国内中高档轿车上装备的DMF几乎都是进口产品。

  常见的DMF结构介绍

  为满足不同尺寸的汽油和柴油发动机与整车匹配的需要,出现约300多种不同形式的DMF减振器。就采用的弹性元件而言,有螺旋弹簧式和橡胶弹簧式之分。而螺旋弹簧式又可根据弹簧的布置分为径向弹簧式和周向弹簧式,其中周向弹簧式又有长弧形弹簧式和短轻直弹簧式;就所采用的阻尼类型而言,有干摩擦阻尼式、粘性阻尼式和空气阻尼式;就采用的轴承来分有滚动轴承式、滑动轴承式和推力轴承式。

  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。常见的DMF-CS是将不同直径、不同弧长的弧形螺旋弹簧进行内外嵌套,实现多级弹性特性。普通的DMF-CS结构基础上,增加一些功能,如在传力板上安装短直弹簧与长弧形螺旋弹簧一起构成多极弹性特性;在第一飞轮或第二飞轮上安装离心摆,以改变两飞轮的转动惯量比,形成性能更优越的复合型DMF,这也是DMF-CS应用广泛的一个原因。

  周向短弹簧双质量飞轮(DMF-CSS)沿用传统CTD扭振减振器的概念,为保证传递足够大的转矩,通常由多组弹簧共同工作,每组中的直螺旋弹簧借助于滑块和弹簧帽串联而成;为获得良好的非线性特性

  ,通常将弹簧刚度设计得不同,起作用的时间也不一样,以满足减振器在各种工况下的需要。

  径向双质量飞轮(DMFRS)的结构特点在于减振弹簧为直弹簧,分组安装在由减振器侧板、从动板组成的沿飞轮径向的弹簧室中,其侧板和从动板通过两个传动销分别与飞轮的第一质量、第二质量相连。这样布置弹簧使减振器扭转刚度随着传递扭矩的增加而逐渐增大,获得理想的非线性弹性特性。与弹簧周向布置的DMF相比,DMF-RS减振器还有如下优点:弹性特性和阻尼特性比较稳定;受离心力的影响比较小;结构比较简单。缺点是受径向尺寸空间的局限,直弹簧有效圈数较少,最大传递扭矩有限,只能与小扭矩发动机相匹配,其使用范围受到限制。

  DMF的性能研究

  DMF的性能研究主要集中二飞轮的转动惯量大小、弹性特性及阻尼大小进行优化调整。

  转动惯量比 在扭转刚度不变的情况下,当转动惯量比J2/J1等于1时,系统固有频率最小,即共振转速最低。共振转速低时,振动传递率较小。DMF可以通过改变第一、二飞轮的质量来满足整个传动系统前、后转动惯量比等于或接近1。

  弹性特性 由于汽车运行工况十分复杂,通常采用多级弹性特性。

  多级弹性特性设计要点:(1)怠速工况下刚度跃变临界固有频率应低于并且远离发动机怠速转速;(2)怠速级转角范围应至少大于怠速时发动机传来的转角波动幅值,尽量保证怠速时DMF工作在怠速级;(3)在满足行驶级转角要求的前提下,充分利用有限的转角设计空间,尽量加大怠速级的转角范围,减少危害更大的两次刚度跃变的发生;(4)尽量减小怠速级和行驶级之间刚度的差别。

  阻尼特性 阻尼力对整个传动系的扭振特性具有显著而复杂的影响。由于阻尼机理至今仍不十分清楚,目前阻尼特性设计方法只能依靠试验和经验,但其设计原则基本可归纳为以下两点:(1)发生扭转共振时,应具有大阻尼,以便迅速衰减共振峰值能量;(2)在正常行驶和怠速工况下,为尽量少的消耗系统的有用功,采用小阻尼较好。

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