液压离合操纵系统匹配计算

1液压离合操纵系统匹配计算杨晓勇王超关熊飞海马轿车有限公司450016【摘要】本文着重介绍汽车用液压离合操纵系统的理论匹配设计【关键词】汽车，离合器，离合踏板，离合总泵，匹配Abstract:Thisarticlefocusesonintroductionofthetheoreticmatchingdesignofcar’sclutchcontrolsystem.Keywords:Car,Clutch,Clutchpedal,Cylinderclutchmaster,Matching.　　　　　　,1前言随着汽车发动机转速、功率的不断提高和汽车电子技术的高速发展，人们对离合器的要求越来越高，同时对离合系统的操作性能要求也随之提高。为了保证离合平稳柔和接合和分离，对离合踏板的踏板力及踏板行程的选择也有了更高要求，而液压式离合操纵系统由于其传动效率高、质量小、布置方便、离合器接合柔和等优点，广泛应该与各种形式的汽车中。2离合操纵系统介绍本离合操纵系统采用人力液压式操纵机构，液压操纵机构主要由离合踏板、离合总泵、分泵及管路等组成。离合操纵机构中的油液取自制动油杯中的制动液。离合操纵系统结构简图如图1所示：离合硬管离合软管分离杆叉离合分泵离合总泵离合踏板dc内径内径ba油液来自制动油壶图1离合操纵系统结构图3设计计算3.1离合器基本参数表1序号参数项目代号单位参数数值1分离指最大分离力分FN12002分离指最小分离行程1分Smm7.53分离指最大分离行程2分Smm8.54磨损后分离指抬高行程抬Smm5.223.2离合器操纵系统相关参数表2序号参数项目代号单位参数数值1分离拨叉杠杆比拨叉i——2.52分离轴承自由行程1Smm03离合踏板杠杆比踏板i——5.2334离合器总泵直径Dmm19.055离合器总泵有效行程总泵有效Smm316离合器总泵空行程总泵空Smm0.5～2.17离合器分泵直径dmm19.058离合器分泵有效行程分泵有效Smm489离合器分离踏板处助力弹簧力助FN1010离合器软管长度Lmm35011离合器软管单位长度膨胀量ψml/m2.6212离合踏板最大有效行程踏板Smm1203.3离合器操纵踏板力及行程匹配计算3.3.1离合器操纵系统总传动比计算离合器操纵总传动比总i=踏板i×()2Dd×拨叉i…………………………………（1）由上式可得:离合器操纵总传动比总i=13.083.3.2液压系统损失液量计算液压系统最大工作油压液压P=4×分F/(π×2d×拨叉i)…………………………（2）由上式（2）可得：最大工作油压液压P=1.68MPa液压系统损失液量损失V=L×ψ×液压P/6.9………………………………（3）由上式（3）可得：液压系统损失液量损失V=223.813mm33.3.3离合踏板行程的损失计算离合液压软管膨胀造成的踏板行程损失液压损失S=4×损失V×踏板i/（π×2D）…………………………（4）由上式（4）可得液压损失S=4.11mm离合总泵空行程造成的踏板行程损失空损失S=主缸空S×踏板i…………………………………（5）由上式（5）可得空损失S=2.62mm～10.99mm由以上两式可得：离合器踏板总行程损失损失S=液压损失S+空损失S=6.73mm～15.1mm3.3.4离合器踏板行程计算离合器踏板自由行程：自由S=总i×1S…………………………………（6）离合器踏板分离工作行程：分S=总i×1分S…………………………………（7）离合器踏板最大分离工作行程：大S=总i×2分S…………………………………（8）则由式（6）、（7）、（8）可得：自由S=0mm；分S=98.12mm；大S=111.2mm离合器踏板分离总行程分0S=自由S+分S+损失S…………………………（9）由上式可得:离合器踏板分离总行程分0S=104.84mm～113.22mm离合器踏板最大分离总行程大0S=自由S+大S+损失S…………………………（10）由上式可得:离合器踏板最大分离总行程大0S=117.93mm～126.3mm＜150mm为了保证离合分离彻底和不损伤离合器寿命，离合器踏板行程的选取范围应该为113.22mm～117.93mm之间。所选离合踏板机构行程踏板S(120mm）稍大于离合器踏板行程的选取范围的最大值117.93mm。但考虑到制造、装配误差及理论计算误差，离合踏板有效行4程满足装车要求。注：由于离合器分离轴承的自由行程由离合器分缸的回位弹簧自动消除，分离轴承与分离指常接触，自由行程自由S为零。3.3.5离合器踏板力计算离合器踏板最大踏板力踏板F=分F/总i/踏板η+助F……………………………（11）由上式可得:离合器踏板最大踏板力踏板F=117.91N＜150N4选用离合总泵、分泵工作行程校核4.1离合器总泵、分泵工作总行程校核离合器分泵最大工作行程分泵工作S=拨叉i×2分S……………………………………（12）离合踏板总泵最大工作行程主缸工作S=拨叉i×2分S×()2Dd+4×损失V/（π×2D）+总泵空S…………（13）则由式（12）、（13）可得：分泵工作S=21.25mm＜分泵有效S=48mm主缸工作S=24.14mm＜主缸有效S=31mm由以上计算结果可知，所选离合总泵及分泵总工作行程均满足设计要求。4.2摩擦片磨损后离合器总泵、分泵工作行程校核所选离合分泵装配位前移行程为：前移S=25.5mm所选离合分泵装配位后移行程为：后移S=16.5mm离合踏板处于极限位时，离合总泵的行程总泵最大S=踏板S/踏板i…………………………………………（14）则由式（14）可得：总泵最大S=22.93mm＜主缸有效S=31mm离合踏板处于最大有效行程踏板S时，离合分泵的行程分泵最大S=总泵最大S/()2Dd-24DVπ损失-总泵空S…………………（15）则由式（15）可得：分泵最大S=21.65mm＜前移S=25.5mm摩擦片磨损后，分泵处分离拨叉的回弹量：5回弹S=抬S拨叉i………………………………………（16）则由式（15）可得：回弹S=13mm＜后移S=16.5mm考虑到离合器分离指高度的制造装配公差，离合分泵的最小工作行程为：分泵最大S+回弹S+9mm=43.65mm＜分泵有效S=48mm由以上计算结果可知，离合踏板有效行程设定为120mm时，所选离合总泵及分泵工作行程均满足设计要求。5计算结果输出由以上各式计算出离合系统的踏板行程及踏板力校核结果如下：表3序号计算项目计算结果目标值1离合踏板力117.91N80N～150N2离合器踏板最大分离总行程117.93～126.30mm80mm～150mm3离合器踏板空行程2.6～10.99mm10～30mm由以上计算结果可知，离合踏板力小于150N，所选踏板机构有效行程120mm，满足设计要求。因此离合操纵系统总传动比满足设计要求。6结束语综上可知：该液压操纵系统离合器踏板力及行程均满足设计要求，所选踏板行程在后期试验验证基础上去调整到满足实车要求。参考文献[1]汽车工程手册（设计篇）[M]，《汽车工程手册》编辑委员会，人民交通出版社出版，2001.6[2]汽车设计第4版[M]，吉林大学，王望予，机械工业出版社，2004.8[3]汽车设计[M]，刘惟信，清华大学版社，2002[4]机动车运行安全技术条件[S]，GB7258[5]汽车理论[M]，余志生，机械工业出版社，2000.10[6]汽车底盘基础[M],(德)耶尔森.赖姆帕尔，科学普及出版社，1992，9作者简介：杨晓勇，（1980.05），男，河南舞阳人，海马轿车有限公司，助力工程师，大学本科，从事汽车底盘设计工作。电话：[phone]，E-mail：[e-mail]。王超，（1986.11），男，吉林松原，助力工程师，从事底盘设计工作，海马轿车有限公司，郑州市航海东路1689号，0371-60608020。关熊飞，（1986.05），男，云南丽江人，海马轿车有限公司，助力工程师，大学本科，从事汽车底盘设计工作。电话：[phone]，E-mail：[e-mail]。