双质量飞轮的典型结构及特点

ＡＵＴＯＭＯＢＩＬＥＭＡＩＮＴＥＮＡＮＣＥ

随着经济的发展和道路交通环境的不断改善，题的日益突出，是，

以及能源和污染问轿车的设计正在向

低了车辆动力传动系的扭振和振动噪声。与此同时，世界上其他汽车生产国，如法国、英国、美国等国家，也都开始进行双质量飞轮的研究与开发，其中德国和法国的成果最为突出。

到上世纪９０年代，

双质量飞轮

产品已经基本趋于成熟，其间出现了大量的相关产品和论文。同时，双质量飞轮也由原来简单的机械干摩擦式发展成为液力阻尼式的机、液一体化的现代产品，并开始向可以适应多种工况的非线性特性类型产品发展。这类产品已广泛应用在柴油车、汽油车、大型客车及中、低档轿车上，传统的从动盘式离合器有望被双质量飞轮式扭振减振器所取代。

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着大扭矩、轻量化的方向发展。但

这同时也使得汽车传动系的扭转振动加剧，尤其是柴油机的使用，更增加了传动系扭振的控制难度。

双质量飞轮式扭振减振器

（ＤＭＦ，ＤｕａｌＭａｓｓＦｌｙｗｈｅｅｌ）是通过改变传动系的质量（转动惯量）、刚度和阻尼来实现对汽车动力传动系扭振的综合控制的一种新型扭振减振器，它在衰减汽车动力传动系的扭振以及降低变速器、主减速器齿轮的噪声等方面都具有传统离合器式扭振减振器无可比拟的优点。这种新型的扭振减振器一出现，就得到了广大汽车生产商和用户的关注。目前，欧洲汽车已经开始广泛地装备这种新型扭振减振器。

一、双质量飞轮的分类

目前，双质量飞轮的结构有很多种，但是不论结构如何，双质量飞轮都是由第一质量、第二质量和扭转减振器等三部分组成的（见图１）。第一质量与发动机曲轴输出法兰盘相连接，第二质量通过一个轴承安装在第车维修企业计算机管理软件需要有安全库存报警提醒功能；二为急需件，对于这些零部件，维修企业一般不库存，需要能快速采购。计算机一般只能通过对易损件的预测来形成采购计划。

典

型结构及特点双质量飞轮的

１９８４年，双质量飞轮首先出现在

日本丰田公司，１９８５年又被宝马公司装备在其ＢＭＷ３２４Ｄ车型上，大大降

主要包括确定１）定点管理系统。

□吉林／唐明祥董桂军

马中威郝宏智

了企业的生产成本，使得企业的发展上了一个新台阶；但也有些企业的配件信息化管理形同虚设，根本没有起到应有的作用。

笔者在调查了大量汽车维修企业的情况之后，

觉得企业在信息化

管理中必须注意以下问题：

""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""

潜在的供应商和确定供应商两部分内容。对于确定供应商，要通过科学、严谨的流程。对汽车维修企业而言，主要应考虑该供应商的产品质量、价地点等。通过定点管理系统，可以格、

很快检索到需要的供应商。该系统应设的功能有：商家资料库、在线信息搜索等。

主要用于企业２）定价管理系统。

对采购物料的定价，通过模拟投标的方式获得理想的产品目标价格。目前，由于很多企业都没有实现电子商务，网上报价对于大多数企业而言是比较困难的。对小型汽车维修企业而言，主要还是通过采购员电话查询、上门访问等方式来进行确定的。

首先是制定企３）订货管理系统。

业的采购计划、采购定单、采购成本分析。目前，就汽车维修企业而言，采购物品一般分为两部分，

一为易损

件，需要企业有一定的库存，通常汽

４）配件入库管理。采购人员购进

配件后，配件供应商会给汽车维修企业汽车维修企业的配件一个配件采购单。

部一般要先进行配件型号、质量等的检查，如果合格，再根据配件采购单安排配件入库，否则需退回供货厂家。

汽车维修５）配件盘点处理功能。

企业的配件部人员需要随时掌握企业的配件情况，同时也需要随时了解配件占用的资金量。

信息化管理必须注意的问题配件管理信息化虽然给汽车维修企业降低配件成本提供了一条捷径，但不同的企业实施情况不同，产生的效果也有很大差异。有的企业配件管理信息化收到很大的成效，降低

１）加强企业配件管理流程的规

入库、出库范化。要做到每次订货、

都要在管理软件系统内进行登记，只有流程规范，应有的效果。

管理软件才能发挥

２）重视数据采集工作。许多汽

车维修企业管理软件里的配件供应厂家的数据不完整，导致管理软件的功能没有发挥出来。

配３）提高配件管理人员的素质。件管理信息化的内涵不只是配件的出入登记和采购，里面还包括了如何控制采购成本、如何减少库存量等内容，一个高素质的配件管理员能在很大程度上降低企业的配件成本。□

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３

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起阻尼作用的同时也能润滑弹簧，此时弹簧的磨损成为次要问题，因而可以加长弹簧长度，

增加其有效压缩

量，进而使飞轮两质量间有较大的相对扭转角（一般可达２０°），最高～３０°可达４５°。由于其扭转刚度小，共振频率低，因而控制扭振和噪声的能力增强，是一种具有代表性的双质量飞轮（见图２）。

这种双质量飞轮的主要缺点是：为了减小减振器的扭转刚度，则弹簧的刚度要小，所以弹簧较长，而弹簧与固定、保持弹簧的构件间会产生摩擦，摩擦将会使减振器的扭转特性受到影响；弹簧的磨损将影响减振器的寿命；密封困难；阻尼的大

１

２

３

一质量上，第二质量上又安装有离合器壳等。第一质量和第二质量之间设置了弹性机构和阻尼机构，通过弹性机构传动实现二者的相对转动并传递扭矩。

双质量飞轮相当于一个低通滤波器，

通过重新分配弹性机构两侧

并引入低刚度环节和

降低发动机

实现对汽车动力传动系

的转动惯量，阻尼元件，

小不易控制；加工精度要求高等。

因为国内目前尚没有成熟的

ＤＭＦ－ＣＳ减振器的特性设计方法，所

以弧形螺旋弹簧的设计及其弹簧室的布置成为ＤＭＦ－ＣＳ减振器设计的关键。这种ＤＭＦ－ＣＳ减振器是目前欧洲车型上应用最普遍的一种形式。

２．采用短轻直弹簧的双质量飞轮

（ＤＭＦ－ＣＳＳ，ＤｕａｌＭａｓｓＦｌｙｗｈｅｅｌ－

扭转振动的综合控制，小汽车扭转噪声，舒适性。

ＣｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｈｏｒｔＳｐｒｉｎｇ）

扭转波动对动力传动系的影响，减

改善汽车的乘坐

１）就双质量飞轮采用的弹性元件

而言，有螺旋弹簧式和橡胶弹簧式两种，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曲线弹簧式和短轻直弹簧式之分。

２）就双质量飞轮采用的摩擦阻尼

类型而言，有干摩擦阻尼式、粘性摩擦阻尼式和空气阻尼式。

３）就双质量飞轮采用的轴承类型

而言，有滚动轴承式、滑动轴承式和推力轴承式。

经过近几年的研究，双质量飞轮的结构形式得到了很大的发展，各种结构综合使用的形式相继出现，性能也得到了极大的改善。

１－第一质量

图１

２－第二质量３－减振器

双质量飞轮原理与结构

二、双质量飞轮的典型结构及特点

不同结构的双质量飞轮具有不同的性能以及不同的使用条件。下面介绍双质量飞轮的几种典型结构及性能特点。

图２

长曲线螺旋弹簧ＤＭＦ

图３

短轻直弹簧ＤＭＦ

１．采用长螺旋弹簧的双质量飞轮

（ＤＭＦ－ＣＳ，ＤｕａｌＭａｓｓＦｌｙｗｈｅｅｌ－

ＣｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｐｒｉｎｇ）

这种双质量飞轮式扭振减振器在飞轮第一质量和减振器之间形成一个封闭的隔腔，在隔腔内布置长弧形螺旋弹簧，并采用内、外组合式弹簧或长、短弹簧分层布置等多种设计方案，从而实现弹性分级。同时，在隔腔内充满了油脂，由于油脂在对运动

图４

带怠速减振级的ＤＭＦ－ＣＳＳ

图５

带行星齿轮机构的ＤＭＦ－ＣＳＳ

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ＤＭＦ－ＣＳＳ扭振减振器采用直螺旋弹

簧作为弹性元件，通过选择弹簧的线性刚度、弹簧帽与滑块或滑块之间的初始距离等实现多级非线性弹性特性。

由于在双质量飞轮式扭振减振器中，减振弹簧分布的半径较大，所受的离心力大，在与传统从动盘式扭振减振器减振弹簧分布角相同的情况下，其弹簧的长度增加，因此弹簧易发生径向变形，导致弹簧与窗口接触，加剧弹簧的磨损。为了解决这个问题，选择较轻的弹簧，使其离心力减小，同时又因其较短，径向弯曲和周向变形也小，因而较好地解决了弹簧的寿命问题。同时，弹簧帽和滑块大大降低了弹簧的磨损程度，够大的转矩，（见图３）。

这种双质量飞轮式扭振减振器较多地沿用了传统离合器从动盘式扭振减振器的概念。为了使减振器在各种不同工况下均能很好地工作，常将弹簧分组，各组弹簧的刚度不一样，

起作用的时间不一

样，从而获得良好的非线性特性。带怠速减振级的减振器就是将先起作用的一组弹簧刚度设计得很低，专门用于减缓怠速时的噪声（见图４）。

按其与摩擦阻尼元件的连接方式还可以分为串联式和并联式两种，前者的实际使用效果更好些，但结构复杂，设计和布置较困难。为了更好地发挥减振性能，人们还采用了行星齿轮机构（见图５）。

为了更好地减缓弹簧的磨损，可将弹簧与窗口隔开，使得二者根本不可能发生滑磨，这样使减振弹簧的寿命大为提高，可靠性也得以增强。具体的控制措施有：在弹簧中间安装可滑动式弹性支持架；采用变螺距减振弹簧，并安装保持架，有些还加装小型动力吸振器，这样既减轻了振动噪声，还可获得变刚度特性；设置长的弹簧支座，使其具有弹簧导杆的作用，借以限制弹簧的位置。

采用短轻直弹簧需要增加弹簧座和弹簧滑套，这就增加了零件的数目，提高了制造精度的要求，并增加了生产和装配的复杂度。

也减小了弹性机构在制

造、装配等环节的难度。为了保证传递足

通常由多组弹簧共同工作

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第二飞轮

３．径向双质量飞轮（ＤＭＦ－ＲＳ，ＤｕａｌＭａｓｓＦｌｙｗｈｅｅｌ－ＲａｄｉａｌＳｐｒｉｎｇ）

径向双质量飞轮式扭振减振器（见图６）的结构特点是其减振弹簧为直弹簧，

并分组安

装在由减振器侧板、从动板组成的沿飞轮径向的弹簧室中，侧板和从动板通过两个传动销分别与飞轮的第一质量和第二质量相连。当减振器不承受转矩时，

弹性机构组件处于沿飞

当其受到而减振

弹簧室细节

弹簧室

阻滞

第一飞轮

轮径向的初始位置；

转矩作用时，第一飞轮、第二飞轮之间产生相对转角，

弹簧只产生简单的轴向压缩变形。这样布置弹簧可使减振器具有非常理想的光滑渐硬的非线性弹性特性，

其扭转刚度随

着传递扭矩的增加而逐渐增大。该非线性弹性特性的设计分析，是ＤＭＦ－ＲＳ减振器设计

图６径向双质量飞轮

的关键。与弹簧周向布置的减振器相比，径向双质量飞轮式扭振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。

４．采用橡胶弹簧的双质量飞轮

图７所示的减振器用橡胶弹簧代替了前一方案中的钢丝螺旋弹簧，这样就不存在前述的弹簧磨损问题，同时由于橡胶的非线性弹性特性和较高的内阻尼，使得减振器的弹性特性更为合理，同时还简化了结构。

这种减振器的主要缺点是：橡胶弹簧容易老化；长时间工作后橡胶发热，会使其阻尼下降。

图７

橡胶弹簧双质量飞轮

５．采用空气阻尼的双质量飞轮

大多数双质量飞轮采用的都是干摩擦阻尼或粘性阻尼，这两种阻尼都很好实现。粘性阻尼一般都是将弹簧舱密封，并在里面注满粘性材料来实现的。干摩擦阻尼一般是在两个飞轮之间添加摩擦材料来实现的。除此之外，还有一种概念，就是采用空气阻尼来实现减振。空气阻尼双质量飞轮的结构如图８所示。

图８

采用空气阻尼的ＤＭＦ

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质量飞轮

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由弹簧室的大小来控制其极限转角。这种形式的双质量飞轮式扭振减振器性能优良、结构紧凑，但加工制造成本较高，其控制系统也较复杂。

质量飞轮，

用于减小由曲轴传至变

第三个回转质量

第三回转

还包

推力轴承的双６．采用滑动轴承、

绝大部分双质量飞轮都使用滚动轴承，但也有一些使用滑动轴承和推力轴承的。采用滑动轴承的双质量飞轮如图９所示，这种结构的飞轮减振器其两个飞轮之间采用滑动轴承连接，使得弹簧的布置空间变大，但加工和制造相对困难一些。采用推力轴承的双质量飞轮如图１０所示，这种结构的飞轮减振器结构更为简单，加工和制造也更为方便。

速器的转速波动，

通过支撑在固定于壳体上的行星齿轮由第一回转质量驱动，括若干连杆，端止装置，

质量的转动方向与曲轴相反，

８．摆式双质量飞轮

近年来，有人开始研究采用离心摆来消除发动机的振动。这种结构的双质量飞轮有两种实现方案：一种是将离心摆安装在第一飞轮上，另一种是将离心摆安装在第二飞轮上。离心摆安装在第一飞轮上时，它可同时对作用在附件上的激励起到减振作用，第一飞轮密封舱内的润滑材料也可以对它起到润滑作用，但所需的离心摆的质量很大，大约为３～５ｋｇ。离心摆安装在第二飞轮上时，不能对作用在附件上的激励起作用，但却可将离心摆的质量降低到约１ｋｇ。摆式双质量飞轮的具体结构如图１２所示。

用来控制飞轮质量的

相对运动。这种双质量飞轮还包括

以有效地限制飞轮质量

它在飞

在驱动与超速方向的相对运动，并且还可附加端止弹性装置，飞轮质量的相对运动。

轮质量就要接触端止装置之前缓冲

７．液力双质量飞轮式扭振减振器

这是在上世纪８０年代末、９０年代初出现的一种新型双质量飞轮式扭振减振器（见图１１），它从根本上摆脱了传统离合器从动盘式扭振减振器设计思想的束缚，

为扭振减

振器的设计开辟了一个新思路。

液力双质量飞轮的基本原理是：油路连接飞轮的第一质量和第二质量，液压泵驱动油液传递动力，在不同的工况下，不同的阀体处于不同的工作状态，从而控制阻尼的大小，利用减振弹簧室来平滑转矩波动，并

三、结束语

目前，国产车型的动力传动系统普遍存在着严重的振动与噪声问题，双质量飞轮式扭振减振器是解决这一问题不错的选择，并且在国外已经取得了很好的验证。

我国目前还没有能力进行双质量飞轮的设计与生产，并且设计一款性能优良的双质量飞轮涉及到整个动力传动系统的重新匹配，工作量巨大。目前，国内产品主要依赖进口，因此开展对双质量飞轮的研究势在必行。

（作者工作单位：吉林大学）

９．其它型式的双质量飞轮

英国机动车产品有限公司开发了一种用于平衡传动系交变扭矩和摆振的装置，合器，

它是在一个共同的壳

体内安装了三个回转质量及一个离

前两个回转质量构成一个双

图１１液力双质量飞轮

滚子

离心摆

图９采用滑动轴承的ＤＭＦ

图１０采用推力轴承的ＤＭＦ图１２

摆式双质量飞轮