某新型轎車(chē)離合器系統(tǒng)校核

陶發(fā)強(qiáng)　張子遠(yuǎn)

【摘 要】在整車(chē)開(kāi)發(fā)前期，因?yàn)殡x合器系統(tǒng)關(guān)系到整車(chē)操控的舒適性，所以其匹配開(kāi)發(fā)工作顯得尤為重要。文章針對(duì)上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司某新開(kāi)發(fā)轎車(chē)車(chē)型的離合器及離合操縱系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)校核，校核離合器摩擦功、后備系數(shù)、起步溫升、離合踏板力及離合踏板行程等相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)。

【關(guān)鍵詞】離合器；離合操縱；校核

【中圖分類(lèi)號(hào)】U463.211 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）03-0145-03

0 引言

離合器在整車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程中一直作為獨(dú)立的系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，離合器系統(tǒng)的功能為控制動(dòng)力的傳輸與中斷、其性能直接關(guān)系到汽車(chē)的駕駛舒適性。汽車(chē)離合器有干式與濕式之分，其中濕式離合器多用于自動(dòng)變速箱車(chē)型，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、維修困難；在干式離合器中又有螺旋彈簧離合器與膜片彈簧離合器等類(lèi)型。因膜片彈簧離合器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓緊力大、分離力小、性能穩(wěn)定、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，目前市場(chǎng)上手動(dòng)變速箱車(chē)型基本采用膜片彈簧離合器。

本文介紹了上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司某新開(kāi)發(fā)車(chē)型所用離合器設(shè)計(jì)校核，該車(chē)型為前置前驅(qū)中型SUV車(chē)型；所匹配發(fā)動(dòng)機(jī)為1.5 L增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，離合器為盤(pán)徑φ240 mm單片干式膜片彈簧離合器。

1 設(shè)計(jì)校核所需參數(shù)

設(shè)計(jì)校核所需參數(shù)見(jiàn)表1、表2、表3。

2 離合器結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 膜片彈簧離合器工作原理

膜片彈簧離合器主要利用膜片彈簧的特性來(lái)工作，膜片彈簧“力-變形”特性曲線與螺旋彈簧的線性特性曲線不同；膜片彈簧受載后其變形曲線是非線性的，圖1為膜片彈簧的特性曲線。當(dāng)膜片彈簧的高厚比在～2時(shí)，其特性曲線中有一段負(fù)剛度區(qū)域，即當(dāng)變形增加時(shí)，載荷反而減小。膜片彈簧的這種特性非常適合做離合器壓盤(pán)的壓緊彈簧?？梢岳闷湄?fù)剛度區(qū)域，達(dá)到離合器分離時(shí)分離載荷下降、降低踏板力的目的。

通過(guò)合理選擇膜片彈簧的工作區(qū)間，可以使離合器在使用過(guò)程中，壓盤(pán)的壓緊力不隨從動(dòng)盤(pán)的磨損而減小。圖1中，若設(shè)計(jì)要求壓盤(pán)壓緊力為6 000 N，則選ac段作為膜片彈簧的工作區(qū)；隨著從動(dòng)盤(pán)的磨損壓盤(pán)向飛輪側(cè)移動(dòng)，膜片彈簧的變形減小，但壓盤(pán)的壓緊力卻是先增大后減小，從而保證壓盤(pán)壓緊力不低于初始值。

2.2 膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)

膜片彈簧離合主要由離合器蓋、膜片彈簧、支撐環(huán)、壓盤(pán)、傳動(dòng)片、鉚釘?shù)葮?gòu)成；膜片彈簧以支撐環(huán)為支點(diǎn)通過(guò)杠桿作用將壓盤(pán)抬起，從而達(dá)到離合器分離的目的。膜片彈簧兼有壓緊壓盤(pán)與分離杠桿的功能，傳動(dòng)片將壓盤(pán)與離合器蓋相連，通過(guò)緊固螺栓與飛輪相連，從而傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力。圖2（a）為膜片彈簧離合器蓋總成結(jié)構(gòu)示意圖。

離合從動(dòng)盤(pán)由摩擦片、波形彈簧、減振系統(tǒng)、花鍵軸套、鉚釘?shù)冉M成。減振系統(tǒng)由對(duì)稱(chēng)布置的2組螺旋彈簧構(gòu)成，用于衰減發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，從而抑制傳遞至變速箱的振動(dòng)。圖2（b）為離合器從動(dòng)盤(pán)總成結(jié)構(gòu)示意圖。

3 離合器校核

3.1 后備系數(shù)校核

后備系數(shù)保證了離合器能可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的同時(shí)，還有助于減少汽車(chē)起步時(shí)的滑磨，提高離合器的使用壽命。

離合器壓盤(pán)最小的壓緊力為6 100 N，磨損后的壓緊力為6 800 N，從動(dòng)盤(pán)摩擦片外徑為240 mm，內(nèi)徑為170 mm。離合器轉(zhuǎn)矩容量計(jì)算公式如下：

3.2 摩擦功校核

離合器是依靠摩擦傳遞動(dòng)力的，其接合過(guò)程也是離合器的滑磨過(guò)程；滑磨使摩擦片磨損的同時(shí)，也會(huì)引起壓盤(pán)及飛輪溫度的升高；而飛輪及壓盤(pán)溫度升高又會(huì)加劇滑磨，嚴(yán)重影響離合器的功能及壽命。因此，必須嚴(yán)格控制離合器的摩擦功。

3.3 壓盤(pán)起步溫升校核

離合器滑摩所產(chǎn)生的熱量傳遞給飛輪及壓盤(pán)，這要求壓盤(pán)具有良好的導(dǎo)熱性，同時(shí)熱容量應(yīng)盡可能大。保證離合器系統(tǒng)工作環(huán)境溫度不至過(guò)高。壓盤(pán)的熱容量與材料及質(zhì)量相關(guān)；由于離合器殼體及離合器轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的限制，因此壓盤(pán)尺寸不能過(guò)大，在滿足尺寸要求的情況下，盡量選用熱容量大、導(dǎo)熱良好的材料。該車(chē)型離合器壓盤(pán)材料為鑄鐵，鑄鐵具有耐壓性能好、成本低廉、生產(chǎn)技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。

壓盤(pán)起步溫升計(jì)算公式如下：

3.4 單位面壓及最大圓周速度校核

近些年，摩擦材料技術(shù)不斷進(jìn)步，摩擦片所能承受的壓強(qiáng)有所提高。

參考經(jīng)驗(yàn)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，摩擦片單位面壓[p]≤1 MPa；從動(dòng)盤(pán)最大圓周速度不應(yīng)超過(guò)65～70 m/s。

已知發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速Nemax=4 500 r/min；從動(dòng)盤(pán)最大圓周速度：

4 離合操縱機(jī)構(gòu)校核

該車(chē)型選用的是液壓式離合操縱機(jī)構(gòu)，液壓式離合器操縱機(jī)構(gòu)與拉索式操縱機(jī)構(gòu)相比，具有摩擦阻力小、工作效率高、性能穩(wěn)定、操作舒適等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，因管路的高可塑性，對(duì)于離合操縱系統(tǒng)的布置極為有利。減振閥用于衰減由于曲軸軸向竄動(dòng)、分離指端跳及裝配誤差造成的液壓沖擊；從而抑制踏板抖動(dòng)，改善操作離合踏板的舒適性。圖3為該車(chē)型離合操縱系統(tǒng)。

4.1 離合踏板行程校核

5 結(jié)語(yǔ)

由以上校核計(jì)算結(jié)果可知，該車(chē)型所匹配離合系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)要求。需要說(shuō)明的是，在實(shí)車(chē)驗(yàn)證的過(guò)程中，實(shí)車(chē)測(cè)量結(jié)果與計(jì)算值是有偏差的；對(duì)踏板力的多次測(cè)量結(jié)果顯示，踏板力值在99～115 N?？紤]到離合器系統(tǒng)的制造公差、離合操縱系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦及管路的膨脹等影響因素，校核計(jì)算的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果是相當(dāng)吻合的。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]林世裕.膜片彈簧與膜片彈簧離合器的設(shè)計(jì)與制造[M].南京：東南大學(xué)出版社，1995.

[2]徐石安，江發(fā)潮.汽車(chē)離合器[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[3]胡靜.汽車(chē)離合器基本特性的仿真研究[D].南京：南京理工大學(xué)，2014.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]