液压离合操纵系统匹配计算
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: This article focuses on introduction of the theoretic matching design of car’s clutch control system.
Key words: Car, Clutch, Clutch pedal, Cylinder clutch master, 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：
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
F N 1200
1 分离指最大分离力
分
S mm 7.5
2 分离指最小分离行程
分
1
S mm 8.5
3 分离指最大分离行程
2
分
S mm 5.2
4 磨损后分离指抬高行程 抬
3.2 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
—— 2.5 2 分离轴承自由行程 1S
mm 0 3 离合踏板杠杆比 踏板i
—— 5.233 4 离合器总泵直径 D
mm 19.05 5 离合器总泵有效行程 总泵有效S mm 31 6 离合器总泵空行程 总泵空S
mm 0.5～2.1 7 离合器分泵直径 d
mm 19.05 8 离合器分泵有效行程 分泵有效S mm 48 9 离合器分离踏板处助力弹簧力
助F
N 10 10 离合器软管长度 L mm 350 11 离合器软管单位长度膨胀量 ψ
ml/m 2.62 12
离合踏板最大有效行程
踏板S
mm
120
3.3 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 ×()2
D d ×拨叉i (1)
由上式可得:
离合器操纵总传动比总i =13.08
3.3.2 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×2
d ×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 =223.813
mm
3.3.3 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×2
D ）…………………………（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～15.1mm
3.3.4 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
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＜150N 4 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 ×()2
D d +4×损失V /（π×2
D ）+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 /()2
D d -2
4D
V π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：
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
117.91N 80N～150N 2 离合器踏板最大分离总行程
117.93～126.30mm
80mm～150mm 3
离合器踏板空行程
2.6～10.99mm
10～30mm
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]，GB 7258
[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：0371-********，E-mail：yangxy998@https://www.wendangku.net/doc/ed7368298.html,。 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-********。 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：0371-********，E-mail：gxf-gaofei@https://www.wendangku.net/doc/ed7368298.html,。