动力传动系统NVH性能优化

李梓铭 

摘要：为了提升动力传动系统NVH性能，解决动力传动NVH问题，文章分析了动力传动系统 NVH问题分类及离合器在减弱动力传动系统 NVH问题中的作用。探究了离合器的减振参数对于不同类型的 NVH 问题的影响，介绍了动力传动NVH 调校的通用性流程并且运用在解决实际工程问题过程中。通过调整离合器的减振参数，优化了某车型的动力传动 NVH 问题，取得了良好的效果，为同类问题的研究提供了一定的借鉴。

关键词：动力传动系统；噪声、振动与声振粗糙度（NVH）性能；离合器；调校；性能优化

NVH 性能是指车辆运行中的噪声、振动与声振粗糙度。随着人们对汽车舒适性需求的不断提高，客户购车过程中考虑汽车 NVH 性能的比重越来越大，提升汽车NVH 性能成为厂家提高产品竞争力的重要手段。NVH 的来源主要有三大方面，空气动力学、机械结构、电子电器。而作为车辆主要的振动和噪声来源的动力传动系统的NVH研究就显得格外重要。

1 动力传动 NVH

1.1 动力传动系统 NVH 问题分类

汽车动力传动系的弯曲振动和扭转振动不仅 具有各自的固有振动特性，而且还彼此影响，形成振动耦合现象。所以动力传动系统的NVH问题比较复杂，需要系统性分析。动力传动系统相关NVH问题可以总结为几类，如起步抖动、蠕行异响、加速异响、减速异响、加速传动系共振、减速传动系共振等。

1.2 离合器在动力传动 NVH 问题中的作用

离合器作为动力传动系统中主要的减振零部 件，对于改善动力传动NVH问题有着重要作用。离合器的减振参数，如刚度、阻尼等的调整对于改善动力传动系统的NVH问题有良好的效果。针对怠速工况的异响，主要通过调整离合器预减振刚度或阻尼来解决；针对爬行工况异响，主要通过调整离合器一级减振刚度或阻尼来解决；加速/滑行/tipin（快踩油门）/tipout（快松油门）工况工作范围为主减振区间，这些工况异响问题需通过调整主减振刚度或阻尼来解决，由于

主减振弹簧要保证发动机最小1.2倍发动机承扭，刚度一般不建议减小，主要通过调整主减振阻尼值来减小扭振峰值。针对预减振刚度阻尼，怠速工况下，如由于减振能力不足导致的rattle（敲击噪音），需要减小预减振刚度或阻尼（如热车rattle），如由于承扭能力不足使弹簧处于完全压并状态（传输扭矩已经超过弹簧最大承扭能力，弹簧被压死状态）导致rattle，需要增大预减振刚度或者阻尼；针对 1/2 挡滑行工况，如由于一级减振承扭能力不足导致 rattle，需要增大刚度或者阻尼；针对行驶/滑行/tipin/tipout 工况由于共振引起rattle，需要增大阻尼来减小共振峰值，如非共振引起的rattle，一般由于阻尼过大未启动减振效果，通过减小阻尼来优化。

2 动力传动 NVH 调校流程

在项目开发过程中，可以通过调校离合器减振参数来优化动力传动 NVH 问题，图 1 是离合器调校的参考流程。调校需求阶段处于项目立项阶段，根据项目定义及变更情况，初步判断是否需要进行NVH调校工作，根据经验，涉及到动力总成，整车最大总质量（Gross Vehicle Mass, GVM），底盘等变更均需进行调校。此阶段需要将调校需求传递给项目组，申请样车资源，供应商测试资源，组建由

驾驶性主观评估工程师，NVH 工程师及零部件工程师组成的工作小组，并将调校计划放入项目主计划中。

             

                   图1   调校流程图

主观评价对驾驶性的对标和指导驾驶性改善十分重要。当项目首批验证下车体的样车装车完成后，组织小组进行针对动力传动系统 NVH 的专项驾评，如果存在相关的 NVH 问题，则确认需要进行 NVH 调校；如果状态良好，则跳过 NVH 调校过程，直接验证极限参数件。

参数调校的过程需在实车测试飞轮及一轴转速波动，以及驾驶室内的噪声值，根据测试的客观数据来分析主观驾评的问题，并根据不同的问题特点调整特定的参数。设置了新的参数后，制作样件进行验证，主客观评估问题已优化至可接受范围后，小组进行驾评确认，确认当前样件状态。如果小组意见仍然不可接受，则继续优化直至接受。

由于制造公差的存在，离合器的减振参数是一个范围，由于无法消除制造公差，需根据供应商的制造能力确认减振参数的公差，并验证公差内上下极限的样件是否满足要求，极限件均满足要求后即可冻结设计状态。

3 工程应用

3.1 问题背景

公司开发某轻卡车型，在现有平台匹配全新发动机变速箱。该改动相当于全新的动力总成系统，较易出现动力传动系统的 NVH 问题，应当进行动力传动 NVH 的调校开发。车辆具体参数如表 1 所示。

    

                     表1   车辆参数表

车辆 NVH 专项驾评中发现，存在满载节气门全开（Wide Open Throttle, WOT）工 况4挡1500 r/min，5 挡1400 r/min 左右传动系统共振，造成驾驶室轰鸣严重，小组一致意见表示不可接受，需进行调校优化。

3.2 客观测试

为了将问题客观化以及有数据进行对比分析优化效果，需客观测试各工况下动力传动系统的各部件的转速波动，如发动机、变速箱、传动轴，并测试驾驶室内的噪声情况。对车辆布置飞轮转速传感器，一轴转速传感器，输出轴转速传感器，并在座椅滑轨上布置振动传感器。

通过发动机和一轴的角加速度关系，可以清楚地看到一轴在1500 r/min有一个明显的角加速度峰值，达到2058 rad/s²，与主观驾评结果吻合。可以看到一轴角加速度峰值在1400r/min，达到 3237rad/s²，与主观驾评结果吻合。

3.3 参数优化调校及分析

由于该问题存在于加速工况，属于主减振区间，可调整主减振刚度来转移共振区间，或者调整主减振阻尼来消除共振峰值。前文讲过主减振刚度与发动机扭矩相关，一般不做减小。根据经验及调整难度，选择增大主减振阻尼来优化该问

题。

    优化后，可以看出，4 挡一轴角加速度的峰值从4挡2 058 rad/s2降低到 1 237 rad/s²，5 挡一轴角加速度的峰值 3 237 rad/s2降低到了 1 436 rad/s2，优化效果十分明显。对于优化件的驾评小组的打分也达到了 6 分以上，在确定了合格的样件后还需进行极限件测试，根据供应商公差控制能力及成本等因素综合考量，设置二级阻尼值为 75 Nm～135 Nm，并制作极限样件驾评，驾评结果均为可接受。以此锁定离合器设计状态，批量生产 10 台离合器并装车驾评，驾评无问题，整个动力传动 NVH 调校完成。

4 总结

通过分析离合器各减振参数对动力传动NVH的不同问题的影响，建立了通用化的动力传动NVH调校流程，并通过运用该流程对某车型的动力传动NVH问题进行调校，客观测试和主观驾评均取得了良好的效果。对同类型的车辆动力传动NVH 性能开发具有一定的参考借鉴意义。

参考文献：

[1] 薛亮,黄森.汽车 NVH 技术研究现状与展望[J].汽车零件,2013(5):78-81.

[2] 蒋国平,王国林,陈步达,等.车辆动力传动系振动研究述评[J].江苏理工大学学报(自然科学版),2000(3):22-26.