輕型卡車離合系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)及應(yīng)用

侯 偉

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

汽車的離合系統(tǒng)是整車不可或缺的系統(tǒng)之一，它的主要功能是保證汽車平穩(wěn)起步、便于發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和變速器的換檔、防止傳動(dòng)系過載；在此為前提下的性能要求上需要具有合適的儲(chǔ)備能力、結(jié)合平順柔和、分離迅速徹底、散熱能力強(qiáng)、操作輕便、從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量盡量小，減少換檔過程中產(chǎn)生的沖擊。同時(shí)也要關(guān)注離合器空間尺寸的校核及相關(guān)的運(yùn)動(dòng)分析，保證安裝尺寸、軸向布置和選裝空間；還要關(guān)注操縱系統(tǒng)的人機(jī)工程校核和空間的運(yùn)動(dòng)分析及結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度，同時(shí)也要關(guān)注離合管路部分的管徑選擇、密封性、走向及固定等幾方面。

1 離合操縱系統(tǒng)的形式及匹配設(shè)計(jì)

離合器操縱機(jī)構(gòu)是駕駛員借以使離合器分離，或使之柔和結(jié)合的一套機(jī)構(gòu)。它起始于離合器踏板，終止于離合器殼內(nèi)的分離軸承。按照分離離合器所需的操縱能源不同，離合器操縱機(jī)構(gòu)可分為人力式和氣壓式兩類。目前輕型卡車的離合操縱系統(tǒng)有液壓、液壓真空助力、液壓氣助力三種。

1.1 液壓操縱系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)

圖1 液壓操縱系統(tǒng)零部件圖

圖2 液壓操縱系統(tǒng)力傳遞示意圖

圖1.2中，相關(guān)參數(shù)列表如下：

表1 液壓操縱系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)

a）排量計(jì)算

離合分泵設(shè)計(jì)的最大工作行程，必須大于離合器最大分離行程傳遞到分泵推桿的行程；

離合器總泵排量必須能滿足離合分泵工作行程時(shí)所需的輸入排量：V1＞V2+V3

V1—離合總泵活塞總成的最大行程減去空行程所產(chǎn)生的排量；

V3—管路內(nèi)液體的正常損耗及壓縮變形的總體積，一般不超過1.5ml；

b）踏板力校核計(jì)算

由離合器特性得出，離合器最大分離力為F4，踏板助力簧的力為F助，η為力傳遞效率，則：

c）踏板行程校核計(jì)算

根據(jù)離合器完全分離時(shí)的行程推導(dǎo)出踏板的行程，踏板的行程S由踏板的自由行程S1和工作行程S2組成，即：

式中，Sf為分離軸承自由行程，一般取1mm～3mm；S分離為離合器恰好分離點(diǎn)行程。

d）理論分離指行程計(jì)算

根據(jù)離合踏板的總行程S總來計(jì)算，理論分離指行程S理需滿足：S最大≥S理≥S分離，即：

1.2 液壓真空助力操縱系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)

圖3 液壓真空助力操縱系統(tǒng)零部件圖

圖4 液壓真空助力操縱系統(tǒng)力傳遞示意圖

圖4中，相關(guān)參數(shù)列表如下：

表2 液壓真空助力操縱系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)

a）排量計(jì)算

排量校核計(jì)算同（1）、（2）計(jì)算校核；

b）踏板力校核計(jì)算

由離合器特性得出，離合器最大分離力為F4，踏板助力簧的力為F助，η為力傳遞效率，則：

F1≤160N；

c）踏板行程校核計(jì)算

踏板行程校核計(jì)算同（4）計(jì)算校核；

d）理論分離指行程計(jì)算

理論分離指行程校核計(jì)算同（5）計(jì)算校核。

1.3 液壓氣助力操縱系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)

圖5 液壓氣助力操縱系統(tǒng)力傳遞示意圖

圖6 離合助力器工作特性曲線

a）排量計(jì)算

排量校核計(jì)算同（1）、（2）計(jì)算校核；

b）踏板力校核計(jì)算

由離合器特性得出，離合器最大分離力為F4，踏板助力簧的力為F助，η為力傳遞效率，則：

F1≤160N

c）踏板行程校核計(jì)算

踏板行程校核計(jì)算同（4）計(jì)算校核；

d）理論分離指行程計(jì)算

理論分離指行程校核計(jì)算同（5）計(jì)算校核。

2 典型匹配設(shè)計(jì)案例

某輕卡車型匹配D19TCIE11動(dòng)力，LC5T28變速箱，φ 275離合器（發(fā)動(dòng)力自帶）：

表3 離合液壓氣助力操縱系統(tǒng)踏板力、踏板行程匹配計(jì)算校核

3 離合操縱系統(tǒng)的安裝尺寸鏈校核

在進(jìn)行輕卡某新產(chǎn)品離合系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)時(shí)，離合助力器的安裝尺寸需進(jìn)行考慮，因?yàn)樗鼘?duì)于助力器推桿的長度，分離軸承與分離指間的間隙都有一定的要求。

3.1 典型匹配設(shè)計(jì)案例

圖7 離合助力器安裝尺寸鏈?zhǔn)疽鈭D

說明：

1）分離軸承初始位置在分離指右側(cè) 3.5mm，不滿足分離軸承與分離指1～3mm間隙的條件。

因此現(xiàn)場(chǎng)需對(duì)助力器推桿初始位置進(jìn)行調(diào)整。為滿足分離軸承與分離指間隙為 2mm的要求，變速箱搖臂應(yīng)逆時(shí)針調(diào)整 1.28°，對(duì)應(yīng)的助力器推桿調(diào)節(jié)螺母應(yīng)調(diào)節(jié) 2.24mm，查助力器圖紙得知滿足要求；

2）推桿擺動(dòng)角度為0.06°＜3°，滿足條件；

3）推桿初始長度為215，助力器推桿可調(diào)范圍為195～225滿足安裝要求；

4）推桿中心線與搖臂工作中心線近似垂直，滿足工作要求；

5）根據(jù)分離行程8mm，間隙2mm，撥叉杠桿比1.49，可計(jì)算：搖臂實(shí)際工作行程：

(8+2)×1.49=14.9mm，離合助力器工作行程為 35mm>14.9mm，滿足工作要求。

4 離合管路的布置設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)規(guī)范

a）離合管路的作用

離合管路的作用為儲(chǔ)存和傳輸制動(dòng)液，將離合總泵產(chǎn)生的液壓能傳輸?shù)诫x合分泵上，通過分泵把液壓能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，推動(dòng)離合撥叉與分離軸承，從而實(shí)現(xiàn)離合器的分離。尼龍管是離合助力器使用到另外一種管路，用以傳輸氣壓，通過助力器把氣壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，以推動(dòng)離合撥叉與分離軸承，實(shí)現(xiàn)離合器的分離；

b）離合管路的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

1）離合管路的裝配滿足裝配的可操作性要求，防止管路與車架、尖角、鉚釘、支架及其他管路的靜態(tài)干涉；

2）離合管路能夠滿足離合系統(tǒng)的使用需求，實(shí)現(xiàn)離合操縱系統(tǒng)的有效、踏板的回位迅捷；

3）離合管路能夠滿足整車車輛的使用需求，具備足夠的密封性、耐壓性、可靠性和耐久性；

c）離合管路布置及管路選擇

圖8 鋼管折彎示意圖

離合管路設(shè)計(jì)首先根據(jù)要求繪制整車離合管線路布置圖，基本采用軟管加硬管的組合方式，根據(jù)整車和離合器的回位性選擇離合管徑規(guī)格，硬管材料采用雙層鋼管(YB/T4164)，管子的最小彎曲半徑為管徑的 3～3.5倍，喇叭口端的直線部分長度不小于彎曲半徑的兩倍。不同直徑管路的最小彎曲尺寸見圖8、表8（根據(jù)現(xiàn)有配套廠家的制造工藝）。

表4 鋼管最小彎曲尺寸

d）離合管路動(dòng)、靜態(tài)干涉校核

表5 管路靜態(tài)干涉校核

表6 管路動(dòng)態(tài)干涉確認(rèn)項(xiàng)

5 結(jié)論

本論文重點(diǎn)論述了離合操縱機(jī)構(gòu)常用的三種結(jié)構(gòu)形式及匹配設(shè)計(jì)、管路布置的要點(diǎn)與設(shè)計(jì)規(guī)范，以一種輕型汽油卡車為實(shí)例，詳細(xì)講解了整車離合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)匹配過程。

在本次設(shè)計(jì)中，采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)與匹配設(shè)計(jì)相結(jié)合設(shè)計(jì)方法，注重體現(xiàn)了規(guī)范化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和模塊化的設(shè)計(jì)原則，并有輕卡系列的離合系統(tǒng)參數(shù)作為參考，進(jìn)一步提高離合系統(tǒng)開發(fā)質(zhì)量、降低開發(fā)成本、縮短開發(fā)周期，同時(shí)也詮釋了輕卡產(chǎn)品離合系統(tǒng)系列化、平臺(tái)化的重要性。

參考文獻(xiàn)

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