陶發(fā)強(qiáng)　張子遠(yuǎn)

【摘 要】在整車開發(fā)前期，因?yàn)殡x合器系統(tǒng)關(guān)系到整車操控的舒適性，所以其匹配開發(fā)工作顯得尤為重要。文章針對上汽通用五菱汽車股份有限公司某新開發(fā)轎車車型的離合器及離合操縱系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計校核，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)計參數(shù)。

【關(guān)鍵詞】離合器；離合操縱；校核

【中圖分類號】U463.211 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）03-0145-03

0 引言

離合器在整車開發(fā)過程中一直作為獨(dú)立的系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，離合器系統(tǒng)的功能為控制動力的傳輸與中斷、其性能直接關(guān)系到汽車的駕駛舒適性。汽車離合器有干式與濕式之分，其中濕式離合器多用于自動變速箱車型，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴、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型。因膜片彈簧離合器具有結(jié)構(gòu)簡單、壓緊力大、分離力小、性能穩(wěn)定、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，目前市場上手動變速箱車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股份有限公司某新開發(fā)車型所用離合器設(shè)計校核，該車型為前置前驅(qū)中型SUV車型；所匹配發(fā)動機(jī)為1.5 L增壓汽油發(fā)動機(jī)，離合器為盤徑φ240 mm單片干式膜片彈簧離合器。

1 設(shè)計校核所需參數(shù)

設(shè)計校核所需參數(shù)見表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，其特性曲線中有一段負(fù)剛度區(qū)域，即當(dāng)變形增加時，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的壓緊彈簧?？梢岳闷湄?fù)剛度區(qū)域，達(dá)到離合器分離時分離載荷下降、降低踏板力的目的。

通過合理選擇膜片彈簧的工作區(qū)間，可以使離合器在使用過程中，壓盤的壓緊力不隨從動盤的磨損而減小。圖1中，若設(shè)計要求壓盤壓緊力為6 000 N，則選ac段作為膜片彈簧的工作區(qū)；隨著從動盤的磨損壓盤向飛輪側(cè)移動，膜片彈簧的變形減小，但壓盤的壓緊力卻是先增大后減小，從而保證壓盤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、傳動片、鉚釘?shù)葮?gòu)成；膜片彈簧以支撐環(huán)為支點(diǎn)通過杠桿作用將壓盤抬起，從而達(dá)到離合器分離的目的。膜片彈簧兼有壓緊壓盤與分離杠桿的功能，傳動片將壓盤與離合器蓋相連，通過緊固螺栓與飛輪相連，從而傳遞發(fā)動機(jī)動力。圖2（a）為膜片彈簧離合器蓋總成結(jié)構(gòu)示意圖。

離合從動盤由摩擦片、波形彈簧、減振系統(tǒng)、花鍵軸套、鉚釘?shù)冉M成。減振系統(tǒng)由對稱布置的2組螺旋彈簧構(gòu)成，用于衰減發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速波動，從而抑制傳遞至變速箱的振動。圖2（b）為離合器從動盤總成結(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)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的同時，還有助于減少汽車起步時的滑磨，提高離合器的使用壽命。

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

3.2 摩擦功校核

離合器是依靠摩擦傳遞動力的，其接合過程也是離合器的滑磨過程；滑磨使摩擦片磨損的同時，也會引起壓盤及飛輪溫度的升高；而飛輪及壓盤溫度升高又會加劇滑磨，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，這要求壓盤具有良好的導(dǎo)熱性，同時熱容量應(yīng)盡可能大。保證離合器系統(tǒng)工作環(huán)境溫度不至過高。壓盤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)動慣量的限制，因此壓盤尺寸不能過大，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。該車型離合器壓盤材料為鑄鐵，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)。

壓盤起步溫升計算公式如下：

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；從動盤最大圓周速度不應(yīng)超過65～70 m/s。

已知發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)速Nemax=4 500 r/min；從動盤最大圓周速度：

4 離合操縱機(jī)構(gòu)校核

該車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，因管路的高可塑性，對于離合操縱系統(tǒng)的布置極為有利。減振閥用于衰減由于曲軸軸向竄動、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，改善操作離合踏板的舒適性。圖3為該車型離合操縱系統(tǒng)。

4.1 離合踏板行程校核

5 結(jié)語

由以上校核計算結(jié)果可知，該車型所匹配離合系統(tǒng)符合設(shè)計要求。需要說明的是，在實(shí)車驗(yàn)證的過程中，實(shí)車測量結(jié)果與計算值是有偏差的；對踏板力的多次測量結(jié)果顯示，踏板力值在99～115 N。考慮到離合器系統(tǒng)的制造公差、離合操縱系統(tǒng)中運(yùn)動副之間的摩擦及管路的膨脹等影響因素，校核計算的結(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.汽車離合器[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[3]胡靜.汽車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]