双质量飞轮的简单介绍

双质量飞轮的简单介绍
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双质量飞轮离合器研究的相关背景
汽车离合器在汽车传动系统中起着传递转矩、分离传动、减振和过载保护等多 种功能，其品质关系到汽车的整体性能。引起汽车振动的振源主要有两方面,一是汽车 行驶时的由路面造成的；二是发动机工作时的振动。路面振动可以通过道路条件的改 善得到缓解。因此，发动机的振动成为汽车减振的主要振源，如何使发动机和整车的 振动得到最大程度地减小，成为汽车离合器设计考虑的主要性能指标。
为了适应对汽车动力传动系统扭振和扭振噪声控制的更高要求， 离合器从动盘式扭转减振器也由早期的单级线性型式发展到多级非 线性型式，功能不断改进。在早期的离合器扭转减振器中，弹簧只 有一级，其扭转特性是线性的，单级弹簧的扭转减振器在使用中存 在着一个缺陷，不能同时满足减振性能和缓冲性能的要求。这就要 求减振器不能以相同的弹性元件和阻尼元件完成传动系的扭矩控制 任务，而要求其弹性和阻尼特性都随着汽车工况的不同而变化，应 该具有非线性特性。
2、在从动盘上,盘毂与从动盘摩擦片之间的可用空间有限,不能充分满足扭转 减振器弹性元件、阻尼件布置要求，减振器弹性元件设计尺寸小，刚度大，工作 环境差，致使减振器在使用过程中经常出现弹簧断裂事故和弹簧松动失效等现象。
3、由于受结构的限制,离合器从动盘式扭振减振器的最大工作扭矩和最大扭 转角都偏小,其工作能力有限。
但从动盘式扭转减振器在原理和构造上存在一些缺陷，要想继续改进其设计，进一步 改善对扭振及扭振噪声控制难度较大。在这种情况下，出现了一种新型的扭转减振器—— 双质量飞轮式扭转减振器（DMF)。
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双质量飞轮式扭转减振器在其各参数已确定的条件下， 在发动机的整个工作转速范围内，具有非线性的特点，这一 特性使得动力传动系在发动机的工作转速范围内，特别是在 易发生共振的低速范围内，由于其具有非线性特性，使传动 系的扭转振动的负荷得到抑制，大大削减了传动系的扭振振 幅及其引起的噪声，从而使得共振现象难以发生。
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为了提高整车及离合器的使用寿命，解决传动系扭振和噪声问题，双质量飞 轮式扭转减振器是一个很有潜力的产品,它相当于一个机械式低通滤波器,能够将发 动机曲轴输出端的扭转振动高频部分滤掉,以消除对传动系的扭振激励。双质量飞 轮式扭转减振器可完全替代离合器从动盘式扭转减振器,又能够克服离合器从动盘 式扭转减振器的缺点,而且其结构简单,易于实现。
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
两种减振器输出端的扭振幅值比较
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我国双质量飞轮研发现状
我国从本世纪初开始就有企业开始研发双质量飞轮，主要是从离合器 企业开始的。2000年，长春一东公司计划与德国Luk公司合作，通过引进 技术的方式开发国产的双质量飞轮。此后，湖北黄石三环、桂林福达等企 业也先后提出研发计划。2005年后，国内一些从事飞轮齿环总成的生产企 业如吉林大华、重庆海通、重庆光大（今博耐特）等也开始研发双质量飞 轮。据奥尔威咨询了解，目前国内正在生产、研发和计划进入的企业有13 家。
传统的离合器主要是使用从动盘式扭转减振器。然而，对离合器从动盘式扭转 减振器的设计和改进，往往受限于离合器从动盘上的有限空间，难以达到对汽车动力 传动系扭振及扭振噪声控制的较高要求。在实际应用中也证明了离合器从动盘式扭转 减振器存在着一些严重弱点，这主要表现在以下几个方面：
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1、不能使发动机-变速器振动系统的固有振动频率降低到怠速以下，因此不 能避免在怠速转速时的共振。在发动机常用转速范围，难以通过降低减振弹簧刚 度K以达到更大的减振效果。同时，由于其工作扭角小(一般5° ～10° ),故其扭转 刚度大,致使减振器隔振效果差。
膜片弹簧离合器 1Diaphragm Spring Clutch
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三级式非线性扭转减振器结构原理和弹性特性曲线示意图
具有良好减振性能的减振器要求具有较大的极限转角和适当小的扭转刚度；但要使减振器 具有一定的缓冲能力，又要求取适当大的极限转矩，这是线性减振器难以解决的矛盾。这也是 目前广泛采用多级非线性减振器的原因。目前广泛采用的是两级、三级弹簧－干摩擦阻尼减振 器。分级的实现是在结构设计上采取措施，使几组弹簧按照一定的转角间隔依次工作。从发挥 减振器的减振作用和改善其缓冲性能考虑，减振器的级数越多越有利，但是由于结构布置和设 计困难等因素，级数过多是不现实的。上图为三级式非线性扭转减振器的典型结构原理和弹性 特性曲线示意图。
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பைடு நூலகம்
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传统离合器从动盘式扭转减震器
传统的离合器一般采用从动盘式扭转减振器，它是置于离合器 从动盘中的弹性—阻尼式扭转减振器，其作用是在汽车动力传动系中 置入一个低刚度环节，并加入阻尼，以改变传动系原有的各阶固有 频率,从而达到隔离发动机激励而控制传动系扭振的目的。左图所示 即为传统的从动盘式膜片弹簧离合器。
为同时减轻各种噪声、增大扭转角，采用变扭转刚度和变阻尼力矩是 很有必要的。
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由于离合器从动盘式扭转减振器在汽车动力传动系扭振控制中的重要作用，长期以来， 对它的研究受到广泛重视，研究内容主要包括：减振器设计方法的研究；减振器各性能 参数的变化对汽车动力传动系统扭振和扭振噪声的影响规律；从汽车动力传动系整体角 度上来分析减振器对系统振动的影响；以及理论分析、实验研究和制造工艺的改进等方 面。现代汽车的离合器从动盘式扭转减振器的功能不断完善，新结构、新工艺不断涌现， 其中主要包括为提高减振器性能而采取的如下几方面的结构改进： 1、加大减振器极限工作扭角的结构改进措施； 2、改善摩擦阻尼特性的结构改进； 3、实现扭转减振器各级之间平滑过渡的结构改进； 4、怠速减振级的结构改进措施。
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三级式减振器各级的作用如下： a、第一级：角刚度最小（只有最软的减振弹簧起作用），传动系的固有 频率fc最小，应低于发动机怠速时转速ni 的激振频率fi，用于怠速工况。 b、第二级：角刚度中等（第二组减振弹簧开始起作用），使传动系的固 有频率fc 为中等，应低于发动机常用工作转速ne 时的激振频率fe，用于驱 动工况。 c、第三级：角刚度最大（三组减振弹簧都起作用），用于载荷急剧变化 阶段（突然起步和紧急制动），以缓和传动系的最大瞬时动载荷。