《乘用车双质量飞轮技术要求及试验方法》编制说明

《乘用车双质量飞轮技术要求及试验方法》（征求意见稿）编制说明一、工作简况1.任务来源本标准是依据工业和信息化部于2011年10月14日批准的2011年第三批行业标准制修订计划（工信厅科【2011】165号）而制定的，标准计划编号为2011-2273T-QC，项目名称为《汽车双质量飞轮试验方法》。后在起草工作组第二次会议经过详细的讨论论证，认为《乘用车双质量飞轮技术要求及试验方法》名称更为合适，故将标准草案名称更改为题述名称。2.主要参加单位吉林大华机械制造有限公司、中国汽车技术研究中心、吉林东光集团有限公司、一汽-大众汽车有限公司、一汽集团技术中心、海马汽车集团股份有限公司、长春一东离合器股份有限公司、四川汽车工业股份有限公司、福建立洲弹簧有限公司。3.背景和意义随着国内汽车工业的高速发展，乘用车双质量飞轮的研发试制企业越来越多，市场竞争越来越激烈，双质量飞轮在国内作为完成导入期，开始进入上升期的产品，市场前景巨大，尤其是小排量三缸机的广泛采用，为双质量飞轮提供了新的配套平台，精密冲裁、激光焊接、高强度铆接、多阻尼减振技术在双质量飞轮上广泛应用，此产品具有设计难度大、功能要求高、制造精度高、结构复杂的特点，技术门槛和产品附加值较高，未来10年市场竞争将是技术能力和制造能力的竞争。为了适应汽车工业的发展需要，通过此项目建立乘用车双质量飞轮技术要求和试验方法，提升双质量飞轮的产品开发水平，加强对双质量飞轮的质量控制，结合目前行业的产品开发水平，为该产品的加工制造、检验和验收提供依据，进一步规范行业发展，加快推动国内双质量飞轮的产业化进程，早日突破国外双质量飞轮的技术和市场垄断。因此制定乘用车双质量飞轮行业标准的工作势在必行且具有重要意义：（一）、由于国内进入双质量飞轮的研发时间较短，目前国内还没有生产双质量飞轮的统一标准，通过制定行业标准，统一了双质量飞轮生产的技术规范，更好的推动双质量飞轮的产业化发展。（二）、各企业双质量飞轮的试验未形成规范，本标准系统的制定了技术要求和试验方法，并与国际接轨，在整个系统框架内、测试方法具有创新性。（三）、该标准的推出，有利于推进双质量飞轮行业的有序竞争，提高我国的双质量飞轮生产水平，与国际接轨。（四）、对保证双质量飞轮和汽车行业的健康发展具有重要作用。4.主要工作过程4.1前期研究与计划作为本标准的牵头单位，接到任务后，吉林大华机械制造有限公司(以下简称大华公司)立即成立了《乘用车双质量飞轮技术要求及试验方法》标准起草小组，并对双质量飞轮相关的国内外相关标准、法规和大型企业的技术资料进行了收集，并在国内开展了双质量飞轮产品开发和应用状态的进一步深入调研。4.2.工作组会议4.2.1第一次工作组会议2012年6月在长春召开了第一次项目组会议，来自吉林大华机械制造有限公司、一汽技术中心、一汽-大众有限公司、吉林东光集团有限公司、长春一东股份有限公司、海马汽车集团股份有限公司、四川汽车股份有限公司、福建立州弹簧有限公司等单位的11名代表参加了会议，会议介绍了双质量飞轮行业标准的制定原则、整体方案和近期工作计划，初步形成了标准制定的统一意见，拟定了标准制定的计划。4.2.2.第二次工作组会议2013年7月双质量飞轮行业标准工作组在天津召开了第二次工作组会议，来自吉林大华机械制造有限公司、中国汽车技术研究中心、一汽技术中心、吉林东光集团有限公司、长春一东股份有限公司、福建立州弹簧有限公司、四川汽车股份有限公司等13名代表参加了会议，会议回顾了双质量飞轮技术要求及试验条件的标准化工作的相关背景、所做的调研情况、标准的定位以及标准化工作组成立以来所做的前期工作等，会议总结了前期的试验验证情况，对双质量飞轮的相关台架试验和整车路试情况进行了介绍，并对标准草稿进行了讨论，本次会议主要讨论了术语定义，并对试验项目主体部分进行了确认，制定了试验验证计划。4.2.3.第三次工作组会议2014年8月工作组在长春召开了第三次工作组会议，来自工作组成员单位的主要代表参加了会议。会议首先对标准草案的技术条款进行了讨论，随后，重点讨论了试验验证方案，确定了试验的关键里程节点。4.2.4.第四次工作组会议双质量飞轮行业标准工作组的第四次会议于2015年1月在长春召开，来自工作组成员的12名代表出席了会议，会议总结了前期的试验验证情况，对上次工作组安排的试验情况进行了介绍和讨论，并对相关的条款、技术要求和试验方法进行了进一步的梳理，，形成了统一的修改意见，并对试验项目主体部分进行了确认。会议对下一阶段的工作进行了详细布置，进一步完善了标准内容。4.2.5.第五次工作组会议2015年4月工作组在长春召开了第五次工作组会议，就各单位的相关反馈意见进行了再次讨论和反复斟酌，在草稿的基础上形成了该标准的征求意见稿。4.3．专项技术交流在标准研究与制定过程中，就双质量飞轮技术要求、试验方法等方面的技术内容与中国汽车技术研究中心、一汽技术中心、吉林大学、比利时LMS公司等进行了多次技术交流。4.4．试验验证情况4.4.1．扭转特性检测2012年-2014年项目组分别在中国一汽技术中心、国家汽车零部件产品质量监督检验中心（长春）、吉林大学试验室、吉林大华机械制造有限公司综合试验室进行了自制双质量飞轮和国外知名企业生产的双质量飞轮的扭转特性检测，通过对标测试，确定了双质量飞轮的各项关键性能指标。4.4.2．台架耐久性试验2012年2月-2014年12月在大华公司综合试验室对双质量飞轮进行了全面的台架耐久试验，来自一汽技术中心、中国汽车技术研究中心等相关试验专家先后参与了试验过程，台架试验主要包括动态振动试验、静态低频耐久试验、静态高频疲劳试验、高能耗热爆试验、超速试验、扭转共振试验、弹簧疲劳试验。对匹配MT、CVT、DCT的应用于SUV和轿车的双质量飞轮进行了全面的台架试验考核，对双质量飞轮的各零部件进行了验证。4.4.3．整车NVH测试自标准立项以来，针对匹配SUV和轿车的双质量飞轮在海南、长春、芜湖、成都共计进行了10车次的整车NVH性能测试。2014年5月在四川汽车工业股份有限公司进行了双质量飞轮的整车NVH测试，比利时LMS公司，中国汽车技术研究中心、一东离合器股份有限公司和吉林大华机械制造有限公司的相关技术人员参与了整车NVH测试，分别进行了整车的启动/停机工况，怠速工况、爬行工况、急加速/急减速工况、驱动/滑行等工况的整车NVH测试，对双质量飞轮的整车NVH形成了测试对比分析报告。4.4.4．整车路试自标准立项以来，针对匹配SUV和轿车的双质量飞轮共计进行了15辆的整车路试。2013年5月-2013年11月海马汽车在海南试验场对双质量飞轮进行了整车8万公里综合路试，通过对试验后的性能检测和样件拆解，双质量飞轮无任何失效。路试工况分别为：磨合、高速路、山路、城乡模拟路、一般公路，共计历程8万公里2014年3月-2014年8月四川汽车在定远试验场对双质量飞轮进行了整车10万公里综合路试，通过对试验后的性能检测和样件拆解，双质量飞轮无任何失效。路试工况分别为：磨合、一般公路、山区公路、高速环路和强化环路，共计10万公里。二、标准编制原则由于目前双质量飞轮在国内外均没有相关的技术标准可参考，此标准是建立在国外双质量飞轮生产厂家的企业标准和国内多年的研发成果的基础上起草的。本标准规定了乘用车双质量飞轮的术语、定义、技术要求和试验方法。本标准适用于以内燃机为动力的乘用车双质量飞轮，微型、轻型商用车可参照采用。三、主要条款的说明，主要技术指标、参数、试验验证的论述1.术语和定义1.1双质量飞轮双质量飞轮由两个质量部分组成，初级质量与发动机曲轴刚性连接，起到传统飞轮的作用，次级质量通过弹簧减振器与初级质量连接为整体。双质量飞轮是把传统飞轮的单惯性质量分解为两个惯性质量，并在两个惯性质量之间加装弹簧减振器，双质量飞轮具有良好的隔振和减振作用，可以降低整车动力传动系统的固有频率，使低阶共振转速限制在怠速转速以下，避免在发动机的工作转速范围内发生共振，改善整车NVH特性，提高乘车舒适性，双质量飞轮主要作用如下：a．扭振隔振双质量飞轮最主要的特性就是，通过中间的弹簧扭转减振系统衰减发动机的不规则扭转振动。这样就给降低怠速转速和使发动机主要运转在低速区提供了可能性，也因此实现了整车燃油经济性的提升和噪音降低。b．变速箱减载由于双质量飞轮降低了输入轴的不平衡性，因此变速箱由之产生的负荷和应力也随之降低，因此由于输入轴的振动产生的变速箱的一系列噪音问题都可以很容易的解决，这样变速箱的设计扭矩就可以进一步增加。c．曲轴减载由于双质量飞轮的初级质量较传统传动系统的飞轮质量小很多，同时次级质量对于曲轴的弯曲载荷而言可以忽略不计，因此飞轮的转动惯量所带来的惯性力矩给曲轴施加的动载荷减少了，这样对曲轴的寿命将进一步延长，由此可以通过改变材料和相关工艺降低成本，由此可见，如果考虑到由于隔振效果引发的二次效果的话，双质量飞轮通常不会造成附加的成本增加。d．换挡性能提升由于双质量飞轮的使用有效的隔离发动机传来的振动，因此可以在寒冷天气下使用粘度更低的润滑油，并得到更好的换挡效果；另外离合器的减振器取消也降低了同步器上的力，使换挡力更小。图1双质量飞轮的作用1.2.初级质量属于双质量飞轮的一部分，置于发动机曲轴后端，与发动机曲轴刚性连接的部件，包括前壳体、后壳体、轴承等部件。发动机的扭矩通过初级质量传递给次级质量最终传递给变速箱，是双质量飞轮的主动部件。1.3.次级质量属于双质量飞轮的一部分，与离合器或变速箱输入轴连接的部件，包括传力板、密封碟垫、摩擦盘等部件，是离合器或变速箱的主动部件。1.4.基础阻尼力矩F1在初级质量相对于次级质量正反两个方向进行扭转时，在弹簧尚未工作前所测得的扭转力矩值之和。基本阻尼力矩也可称为恒阻尼力矩，是双质量飞轮的一项重要特性，无论双质量飞轮处于何种工况下，都存在基本阻尼力矩，经过试验验证，基本阻尼力矩值过大和过小都会影响双质量飞轮在整车上的NVH特性。检测值见图2：图2基本阻尼力矩图示1.5.自由转角J1初次级质量从零位分别向正反两个方向扭转到弹簧尚未压缩时的扭转角度之和。间隙转角是双质量飞轮的一项重要参数，经过试验验证，自由转角值过大和过小都会影响双质量飞轮在整车上的NVH特性。此参数可以通过性能试验机进行检测，检测值示意见图3：图3自由转角图示1.6.扭转刚度K扭转刚度是指初级质量与次级质量相对扭转过程中扭矩与转角的比值。图4为实测的扭转刚度曲线。图4扭转刚度图示1.7.极限转角Ab极限转角是初级质量与次级质量间的最大相对扭转角度。双质量飞轮的极限转角的大小是双质量飞轮扭振特性的主要参数指标，该参数影响着双质量飞轮的振动衰减效果和扭矩传递能力，并可通过性能检测进行测量，极限转角的大小与弹簧的结构形式有关，受双质量飞轮内部空间限制，直弹簧类的双质量飞轮极限转角相对较小，长弧形弹簧类的双质量飞轮的极限转角相对较大，但极限转角Ab不宜小于35°。1.8.极限扭矩Tmin极限扭矩是初级质量与次级质量相对扭转到极限转角时所测得的最小扭矩值。双质量飞轮的极限扭矩决定着它的扭矩传递能力，一般不应小于1.3倍的最大发动机扭矩。2.剩余不平衡质量双质量飞轮总成不平衡质量过大，会加大发动机的扭转振动，故需要限制双质量飞轮的不平衡质量。当双质量飞轮的总重量小于10kg时，双质量飞轮总成最大允许的不平衡质量应为25g.cm；当总重量超过10kg时，最大允许的不平衡质量应为30g.cm。经过试验验证（见下表）如果双质量飞轮内部添加润滑油脂，那么总成动平衡前需要进行不低于4000r/min，时间不少于10s的高速匀脂，保证润滑脂在双质量飞轮内部能够均匀分布，否则双质量飞轮在整车上经过高速运转后润滑脂的分布状态会发生变化，导致动平衡质量的大小也相应发生变化。表1甩油前后动平衡质量对比件号甩油前动平衡质量甩油后动平衡质量备注167gcm43gcm282gcm64gcm356gcm48gcm475gcm64gcm568gcm56gcm678gcm65gcm765