【正文】 自動調(diào)整過程詳見圖 。 在新摩擦片時，感應(yīng)器設(shè)定的力小于最大分離力，在離合器分離過程中，SDFF ?2 ，膜片彈簧無軸向移動，其工作情況與傳統(tǒng)膜片彈簧離合器相同，見圖 。當(dāng)摩擦片磨損后，壓盤左移，膜片彈簧變形量減小，工作壓緊力增大。這時膜片彈簧離合器的最大分離力增大，使 SDFF ?2 ，膜片彈簧被壓離離合器蓋，使膜片彈簧與楔塊之間有一間隙（見圖 ）。從圖 ，推向膜片彈簧，從而消除間隙。當(dāng)膜片彈簧在分離中變形量恢復(fù)到新摩擦片的變形量時，即 SDFF ?2 ，膜片彈簧不在左移，楔塊停止移動，自動調(diào)整結(jié)束（見 ）。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 3 圖 自動調(diào)整式膜片彈簧離合器自動調(diào)整過程 圖 。 圖 自動調(diào)整式膜片彈簧離合器與傳統(tǒng)式膜片彈簧離合器分離特性曲線 2)自動離合器 [2] 自動離合器可以使得離合操縱自動化，它是機(jī)電一體化產(chǎn)品。自動離合器有液壓式和機(jī)械式兩種。 1933年在薩博公司的轎車上首先使用了自動離合器。雷諾、菲亞特、戴姆勒 —— 克萊斯勒、現(xiàn)代等汽車公司也相繼開發(fā)了用于轎車和輕型客車的自動離合器。 圖 。它是在傳統(tǒng)的膜片彈簧離合器基礎(chǔ)上增加了電子控制系統(tǒng)和液壓執(zhí)行元件。由離合器踏板操縱離 合器分離油缸改為用開關(guān)操縱電動液壓油泵。駕駛員通過對加速踏板和離合器分離和結(jié)合選擇開關(guān)來實(shí)現(xiàn)離合器的自動操縱。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 4 圖 液壓式自動離合器工作原理圖 自動離合器的控制系統(tǒng) ECU可以與發(fā)動機(jī)和自動變速器的 ECU集成在一起。根據(jù)傳感器反饋行駛狀況的信息計算出離合器最佳結(jié)合速度。 自動離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)是電動液壓油泵、線性電磁閥和離合器分離油缸。電動液壓油泵產(chǎn)生的高壓油通過線性電磁閥輸送離合器分離油缸。通過控制電磁閥電流的大小來控制其閥芯位置從而實(shí)現(xiàn)線性電磁閥的流量控制，通過離合器分離油缸完成汽車起步、換擋操作。 線性電磁閥通過通道變換實(shí)現(xiàn)離合器分離油缸的移動方向。 3) Voith新技術(shù) [3] 2021第 62屆國際汽車展覽會 (IAA)商用汽車展覽會上， VoithTurbo(福伊特驅(qū)動 )公司展示了其最新開發(fā)的用于商用車的新型液壓制動系統(tǒng) —— VIAB；該系統(tǒng)將離臺器和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換器以及緩速器的功能集成到同一個系統(tǒng)中，并置于發(fā)動機(jī)和變速器之間 (目前通常情況下緩速器位于齒輪箱外的變速器與傳動軸之間 )。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 5 2 離合器設(shè)計 離合器的 工作原理和基本設(shè)計要求 離合器主要包括主動部分、從動部分、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)四部分 [4]。 離合器的主動部分和從動部分借接觸面間的摩擦作用傳遞扭矩。發(fā)動機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩，通過飛輪及壓盤與從動盤接觸面的摩擦作用，傳給從動盤，再傳遞到傳動系。當(dāng)駕駛員踩下離合器踏板時，通過機(jī)件的傳遞，使彈簧大端帶動壓盤后移，此時從動部分與主動部分分離，扭矩傳遞切斷。 離合器的主要功能是切斷和實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)對傳動系的動力傳遞，保證汽車起步時將發(fā)動機(jī)與傳動系平順的結(jié)合，確保汽車平穩(wěn)起步；在換擋時將發(fā)動機(jī)與傳動系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊；在工作中受到較大的動載荷時，能限制傳動系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，以防止傳動系各零 部件因過載而損壞；有效地降低傳動系的震動和噪聲。 為了保證離合器具有良好的工作性能，對汽車離合器設(shè)計提出如下基本要求： 1)在任何行駛條件下均能可靠地傳遞發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲備。 2)接合時要平順柔和，以保證汽車起步時沒有抖動和沖擊。 3)分離時要迅速、徹底。 4)離合器從動部分轉(zhuǎn)動慣量要小，以減輕換擋時變速器齒輪間的沖擊，便于換擋和減小同步器的磨損。 5)應(yīng)有足夠的吸熱能力和良好的通風(fēng)散熱效果，以保證工作溫度不致過高，延長其使用壽命。 6)應(yīng)使傳動系避免扭轉(zhuǎn)共振，并具有吸收振動、緩和沖擊和減 小噪聲的能力。 7)操縱輕便、準(zhǔn)確，以減輕駕駛員的疲勞。 8)作用在從動盤上的壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在使用過程中變化要盡可能小，以保證有穩(wěn)定的工作性能。 9)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的動平衡，以保證其工作可靠、壽命長。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 6 10)結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、緊湊、質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調(diào)整方便等。 離合器結(jié)構(gòu) 選型 1）從動盤數(shù)的選擇 現(xiàn)代各類汽車上應(yīng)用最廣泛的離合器是干式盤形摩擦離合器。從從動盤數(shù)的選擇可分為：單片離合器、雙片離合器和多片離合器。 單片離合器結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，軸向尺寸緊湊，散熱良好，用時能 保證分離徹底、接合平順。對于乘用車和總質(zhì)量小于 6t的商用車，發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩一般不大，在布置條件允許下，離合器通常采用單片式。 QS1040輕型載貨汽車的部分參數(shù)如表 ： 表 QS1040輕型載重車的原始參數(shù) 原始數(shù)據(jù)項目 數(shù)值 最大扭矩 maxeT m 起步轉(zhuǎn)速 en 2021r/min 起步擋位傳動比 gi 輪胎半徑 0R 348mm 主減速器傳動比 0i 汽車總質(zhì)量 am 5000kg 發(fā)動機(jī)最高轉(zhuǎn)速 maxen 4500r/min 根據(jù)表中參數(shù)總質(zhì)量為 5000kg，小于 6t，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩也不大，該車離合器可選擇從盤為一個的單片離合器。 2）壓緊彈簧和布置形式的選擇 根據(jù)所用壓緊彈簧的布置形式的不同，摩擦離合器可分為周布彈簧離合器、中央彈簧離合器和周布斜置彈簧離合器。根據(jù)所用壓緊彈簧 形式的不同，可分為圓柱螺旋彈簧離合器、圓錐螺旋彈簧離合器和膜片彈簧離合器。采用圓柱螺旋彈簧為壓緊彈簧的周置彈簧離合器，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，成本低，因此應(yīng)用較為廣泛。此結(jié)構(gòu)中彈簧壓力直接作用于壓盤上。為了保證摩擦片上壓力均勻，壓緊彈簧的數(shù)目不應(yīng)太少，要隨摩擦片直徑的增大而增多，而且應(yīng)當(dāng)是分離杠桿的倍數(shù)。在某些重型汽車上，由于發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩較大，所需壓緊彈簧數(shù)目較多，可將壓緊湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 7 彈簧布置在兩個同心圓周上。 3）壓盤的驅(qū)動方式 壓盤的驅(qū)動方式主要有凸塊 窗孔式、銷釘式、鍵塊式和傳動片式多種。前三種的共同缺點(diǎn) 是在各聯(lián)接件之間都有間隙，在驅(qū)動中將產(chǎn)生沖擊和噪聲，而且在零件相對滑動中有摩擦和磨損，降低了離合器傳動效率。傳動片式是近年來廣泛采用的結(jié)構(gòu)，沿周向布置的三組或四組鋼帶傳動片兩端分別與離合器蓋和壓盤以鉚釘或螺栓聯(lián)接，傳動片的彈性允許其作軸向移動。當(dāng)發(fā)動機(jī)驅(qū)動時，鋼帶受拉；當(dāng)拖動發(fā)動機(jī)時，鋼帶受壓。此結(jié)構(gòu)中壓盤與飛輪對中性能好，使用平衡性好，使用可靠，壽命長。但反向承載能力差，汽車反拖時易折斷傳動片，故對材料要求較高，一般采用高碳鋼。但由于傳動片式結(jié)構(gòu)復(fù)雜增加了制造成本，而且該離合器摩擦力矩也不大，所以選用凸塊 窗孔式就能滿足要求。 綜合考慮到整車對離合器的性能要求和成本問題，選擇離合器的形式是：單片周置圓柱螺旋彈簧離合器。以下簡稱單片周置彈簧離合器。 單片周置彈簧離合器主要參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計 單片周置彈簧離合器主要參數(shù) 離合器的主要參數(shù)是摩擦力矩 cT 、后備系數(shù) ? 、摩擦面數(shù) Z 和摩擦片內(nèi)徑 d 及外徑 D 。前面兩個參數(shù)主要表征離合器的工作能力，可稱之為性能參數(shù) [5]，后面三個則說明離合器結(jié)構(gòu)的一些特點(diǎn)，可稱之為結(jié)構(gòu)參數(shù)。這兩類參數(shù)之間具有內(nèi)在聯(lián)系并相互影響。設(shè)計離合器要確定離合器的性能參數(shù)和尺寸參數(shù)，這些參數(shù)的變化影響離合器的結(jié)構(gòu)尺寸和工作性能。除了這些參數(shù)外表征離合器性能的參數(shù)還有：單位壓力 0p ，工作壓力 F 等。 1）后備系數(shù) ? 。后備系數(shù) ? 是離合器設(shè)計時用到的一個重要參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度。在選擇時 ? ，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：為可靠傳遞發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和防止離合器滑磨過大， ? 不宜選取太??；為使離合器尺寸不致過大，減少傳動系過載，保證操縱輕便， ? 又不宜選取太大；當(dāng)發(fā)動機(jī)后備功率較大、使用條件較好時， ? 可選取小些；當(dāng)使用條件惡劣，需要 拖帶掛車時，為提高起步湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 8 能力、減少離合器滑磨， ? 應(yīng)選取大些；貨車總質(zhì)量越大， ? 也應(yīng)選得越大；采用柴油機(jī)時，由于工作比較粗暴，轉(zhuǎn)矩較不平穩(wěn)，選取的 ? 值應(yīng)比汽油機(jī)大些；發(fā)動機(jī)缸數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩波動越小， ? 可選取小些。對于乘用車及最大質(zhì)量小于 6t的商用車 ? 的取值范圍在 。 2）摩擦力矩 cT 。摩擦離合器是靠摩擦表面間的摩擦力矩 cT 來傳遞發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的。為了保證離合器在任何工況下都能可靠地傳遞發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，設(shè)計時應(yīng)大于發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，即 maxeC TT ?? (21) 式中， maxeT 為發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； ? 為離合器的后備系數(shù)。 3）離合器摩擦片的內(nèi)徑 d 及外徑 D 。當(dāng)離合器結(jié)構(gòu)形式及摩擦片材料已選定，發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 已知，適當(dāng)選取后備系數(shù) ? 和單位壓力 0p ，即可估算出摩擦片尺寸。摩擦片外徑 D (mm)也可根據(jù)發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 maxeT (Nm)按如下經(jīng)驗公式選用： maxeD TKD ? (22) 式中， DK 為直徑系數(shù)。取值范圍見表 22： 表 直徑系數(shù) DK 取值范圍 車型 直徑系數(shù) KD 乘用車 最大總質(zhì)量為 （單片離合器） （雙片離合器） 最大總質(zhì)量大于 商用車 離合器摩擦片的內(nèi)徑 d 一般為外 ～ 。 4）單位壓力 0p ，工作壓力 F 。單位壓力 0p 對離合器工作性能和使用壽命有很大影響，選取時應(yīng)考慮離合器的工作條件，發(fā)動機(jī)后備功率大小，摩擦片尺寸、材料及其質(zhì)量和后備系數(shù)等因素。單位壓力 0p 可以由以下公式估算： )1(12021 330 cfZD Tp c?? ? (23) 式中 f 為摩擦面間的靜摩擦因數(shù)，取 ； Z為摩擦面數(shù)，單片 Z=2； Ddc? 。 假設(shè)摩擦片上工作壓力均勻，則有： 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 9 4 )( 2200 dDpApF ??? ? （ 24） 式中， 0p 為摩擦面單位壓力， A 為一個摩擦面的面積； D 為摩擦片外徑； d 為摩擦片內(nèi)徑。 與 求解過程 通常的離合器設(shè)計采用先初選離合器參數(shù)，后校核。在設(shè)計時，如果校核不通過則重新選擇參數(shù)再校核，嚴(yán)重阻礙了設(shè)計的效率。下面采用優(yōu)化的方法來確定這些參數(shù)。 1）設(shè)計變量 只要確定了離合器后備系數(shù) ? 和離合器的主要尺寸參數(shù) D 和 d ，離合器的其他參數(shù)都可以計算出來。因此，離合器基本參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計變量選為 TT dDxxxX ],[],[ 321 ??? (25) 2)目標(biāo)函數(shù) 對于輕型載重汽車，廠商更追求的是在保證性能的前提下盡量降成本。離合器基本參數(shù)優(yōu)化設(shè)計追求的目標(biāo)是在保證離合器性能要求條件下，使其結(jié)構(gòu)尺寸盡可能小，即目標(biāo)函數(shù)為 )](4m in[)( 22 dDxf ?? ? (26) 3)約束條件 (1)摩擦片的外徑 D (mm)的選取應(yīng)使最大圓周速度 Dv 不超過 65— 70 m/s，即 70~651060 3m a x ??? ?Dnv eD ? m/s (27) 式中， Dv 為摩擦片最