离合操纵机构设计计算报告

1、编号: 离合操纵机构设计计算报告项目名称： 项目代号： 编制： 日期： 校对： 日期： 审核： 日期：批准： 日期： 重庆同捷工业设计有限公司2015年8月目 录1 系统概述11.1 系统计算说明11.2 系统结构及组成11.3 系统设计规范12 输入条件22.1 离合操纵机构设计输入条件23 离合器操纵机构设计分析计算23.1 离合踏板杠杆比的设计23.2 总泵行程校核23.3 离合踏板行程计算33.4 离合踏板踏板力计算 （不加弹簧助力时）33.5离合踏板助力弹簧设计43.6 离合踏板踏板力计算（加弹簧助力时）54 总结7参 考 文 献81 系统概述1.1 系统计算说明该车型是以XX为平台

2、搭载1.4T+5MT新动力总成拓展新车型。需根据供应商的现有资源及其能力对离合器操纵机构进行新的设计匹配。确保离合操纵机构的正常使用，并且确保其满足国家相关法律法规的要求。1.2 系统结构及组成该车型离合操纵机构采用液压式操纵机构，主要由吊挂式离合踏板（带助力弹簧）、主缸、工作缸、管路系统等组成。其中主缸、工作缸采用力帆现有成熟产品。图1 离合操纵机构结构1.3 系统设计规范离合操纵机构设计技术规范：1) 离合器踏板力应尽可能小，由GB7258规定离合器踏板力应不大300N。而一般轿车的踏板力应在80130N之间。2) 离合器踏板总行程应在80150mm范围内。3) 应确保液压工作缸、主缸和助

3、力器等各部的密封性，如有泄漏，会影响离合器的彻底分离。4) 应具有踏板自由行程调整装置，以便在摩擦片磨损后用来调整和恢复分离轴承与分离杠杆间的正常间隙量。5) 应具有踏板行程限位器，以防止操纵机构的零件受过大的载荷而损坏。6) 传动效率要高，具有足够的刚度，应不因发动机的振动以及车架和驾驶室的变形而引起运动干涉。2 输入条件2.1 离合操纵机构设计输入条件输入参数见表1：表1输入参数项目代号单位数值备注踏板传动比-5.0 分离传动比-3.12两种离合方式 传动比一致CRC：=分离杠杆传动比液压传动比 =194/90/；分离行程mm8.0（厂家提供）空行程mm10离合踏板预留空行程主缸弹簧刚度1

4、.8（厂家提供）工作缸弹簧刚度0.7（厂家提供）离合器最大分离力1618（厂家提供）液压传动效率-0.85操纵机构传递效率-0.85参照汽车设计0.8-0.9间选取3 离合器操纵机构设计分析计算3.1 离合踏板杠杆比的设计现有车型中离合踏板又不能完全借用，故需重新设计匹配离合操纵机构。根据客户反馈现有车型中离合踏板力均较大，为改善操纵踏板的舒适性，决定在离合踏板上增加助力弹簧。鉴于离合器、主缸、工作缸均为借用，考虑助力弹簧的工作特性及边界条件结合离合踏板设计规范，初步选取在不加助力弹簧时踏板力为120N进行设计计算。初步计算后离合踏板杠杆比定为5.0。3.2 总泵行程校核根据表1输入参数，可计

5、算总泵工作行程：客户提供总泵全行程30mm，因此，总泵行程偏小。客户提供总泵为借用件，不便于更改，建议离合器厂家将离合器最大分离行程调整到7.0mm,使总泵工作行程，从而使总泵满足要求。3.3 离合踏板行程计算根据以上初步设计的踏板杠杆比，对踏板行程进行校核。总行程由空行程和工作行程两部分组成，即： 空行程： 工作行程：总行程：通过计算可知踏板总行程为157mm，行程偏大，建议离合器厂家将离合器最大分离力点对应分离轴承行程调整到3.0mm左右，调整离合器分离行程为7.0mm,使离合踏板行程（S=7.0*3.12*5/0.85+10=138.5mm）在80150mm范围内，满足设计要求。3.4

6、离合踏板踏板力计算 （不加弹簧助力时） 根据供应商提供的离合器分离指特性曲线可知离合器压盘最大分离力为1618N（设计要求为1600N）。不加助力弹簧情况下，离合器彻底分离时踏板力： 式中：离合器分离时压紧弹簧对压盘的总压力， 操纵机构总传动比， 操纵机构总传动效率， 克服主缸弹簧所需的踏板力，工作缸弹簧反应到踏板的力， 操纵机构总传动比：克服主缸弹簧所需的踏板力：=工作缸弹簧反应到踏板的力：= 根据离合操纵设计规范：一般轿车的踏板力应在80130N之间一般踏板力，为提高该车型离合操纵舒适性客户要求应将最大踏板操纵力控制在80-120N之间。现通过在操纵机构上增加弹簧助力的方式减小踏板操纵力。

7、根据初步验算及供应商现有资源，初步选定加扭转式弹簧。弹簧中径、弹簧预压角度、两端扭臂长a1=40mm、a2=45.5mm、簧丝直径、弹簧材料选用SWC、弹簧圈数。3.5离合踏板助力弹簧设计图2压盘分离特性曲线根据客户提供图2离合压盘分离特性曲线可知当离合器分离行程为3.95mm时，压盘分离力最大1618N（技术要求为1600N）。参考其他车型及力帆现有车型离合操纵助力弹簧后，决定采用扭转式弹簧助力。根据助力弹簧及膜片弹簧工作特性，助力弹簧设计时应考虑助力弹簧最大助力点与膜片弹簧出现最大分离力点的匹配。由于两弹簧之间函数较为复杂，现根据弹簧及挂簧板相关参数通过作图法确定弹簧安装位置，详细位置如数

8、模所示。图3 初始位置简图3.6 离合踏板踏板力计算（加弹簧助力时） 根据扭转弹簧参数，可计算出扭转弹簧刚度： 式中：扭转弹簧刚度， 弹性模量， 弹簧直径， 弹簧中径， 弹簧有效圈数， 、弹簧负荷作用力的力臂，根据分离轴承行程与分离力的关系可得出相应的踏板行程及踏板力，见下表2。表2踏板位移及踏板力计算参数分离轴承位移量（mm）踏板位移量（mm）分离轴承分离力（N）踏板力（N）弹簧助力（N）加助力后踏板力（N）00.000.00 0.0 -11.42 11.42 010.000.00 -6.1 -9.99 3.93 0.519.35355.0521.5 -6.73 28.21 128.7158

9、6.0239.7 -3.06 42.72 1.538.0682058.1 1.11 56.98 247.411019.1473.9 5.16 68.71 2.556.76120088.3 8.73 79.56 366.121363.66101.4 11.42 89.99 3.575.471520114.0 13.41 100.56 3.9583.891618122.1 14.46 107.60 4.594.181544.09117.4 14.89 102.46 5103.531484.95113.7 14.61 99.07 5.5112.881433.55110.6 13.77 96.82 6

10、122.241382.8107.5 12.54 95.00 6.5131.591337.85104.9 10.89 94.05 7140.941315104.0 8.93 95.07 7.5150.291310104.4 6.72 97.69 8159.651300104.4 4.43 100.01 根据作图法及弹簧常数可通过描点作出踏板面位移与弹簧对踏板面的力的关系曲线（如图4）。图4 踏板面位移与助力簧助力关系曲线把压盘分离特性曲线与踏板面位移与踏板面弹簧力关系曲线复合出加弹簧后踏板力曲线（如图5）。图5 踏板力变化曲线从上面曲线分析，加助力弹簧后踏板力有所改善，但在离合器分离区间力值不清晰！主要原因在于分离开始和彻底分离时区间变化太小！建议离合器厂家按照提供参数匹配，最大分离力时分离轴承行程为3mm，力值要求1600；离合器完全分离时行程为7mm。此时设计离合机构参数为：表2 离合操纵机构参数项目代号单位数值备注离合器完全分离行程7.0离合器最大分离力行程3分离轴承最大分离力时助力簧助力11.4最大分离力1600最大分离力时踏板力（未助力）120.6离合踏板力（加助力簧）109.2120总行程138.5踏板总行程1504 总结通过以上设计计算可知新设计离合操纵机构满足各项要求，在安装助力弹簧后踏板操纵较为轻便舒