某新車型離合器系統校核匹配計算

張恒先 周之光 任宗丹 石偉

摘要：該文針對某新開發的插電式混合動力公交車車型所選配的離合器系統的傳遞扭矩、起步溫升、滑磨功、執行機構推力和行程等進行校核匹配計算。

關鍵詞：插電式混合動力公交車；離合器；校核；匹配計算

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）29-0199-04

Abstract：The paper for the new designed PHEV of selecting the cutch system to check and matching calculation the clutch transferring torque，rising temperature，sliding friction work，actuator force and stroke，etc.

Key words：PHEV； clutch； check； matching calculation

離合器系統是車輛動力傳動系統中的重要子系統，它控制發動機動力傳遞的通斷，保證車輛平穩起步，防止傳動系零部件過載損壞。

本文針對插電式混合動力公交車用離合器系統的選型進行設計、校核及匹配計算，為后續進行插電式混合動力公交車動力系統開發提供借鑒經驗和參考數據。

1 離合器系統概述

根據離合器功能特征，本文對一種依靠主動部分與從動部分間的摩擦傳動動力，同時能夠使得主從動部分得以分離的裝置予以概述。與傳統的車不同，插電式混合動力公交車不再保留離合器腳踏板，而是采用自動離合器的執行機構實現離合器分離，主要包括離合器總成、離合器操縱機構和執行機構。

1.1 離合器總成結構

該結構由壓盤、分離軸承和從動盤等部分構成。其中，壓盤的壓簧采用膜片彈簧，優點如下[1]：

1）如圖1所示，膜片彈簧非線性特性良好，Fm2為初始安裝壓緊力，Fm1為磨損后壓緊力，結構設計較為合理，直到摩擦片磨損至結構極限，壓緊力都不會發生大的改變；

2）膜片彈簧同時具有分離杠桿和壓緊彈簧共同的作用，而且結構非常簡單緊湊，其軸向尺寸較小，很少的零件個數，以保證總體質量足夠小；

3）壓簧性能穩定，即使高速旋轉，壓緊力也不會有較大變化；

4）膜片彈簧的整個圓周接觸于壓盤，保證了壓力的均勻分布，使得摩擦片能夠良好接觸；

5）膜片彈簧中心與離合器中心線重合，平衡性好。

對于離合器從動盤，本文采用剛度扭轉減震器，使得發動機輸出到車輛傳動系中的轉矩所產生的周期性扭轉振動，與傳動系自振頻率相結合過程中所產生共振得以避免，可以進一步提高傳動系所有零部件壽命。總成機構如圖2所示。

1.2 離合器操縱機構及執行機構

根據所選離合器總成為推式結構，決定了離合器操縱機構與執行機構的型式，如圖3所示。離合器操縱機構由分離杠桿、支撐座、關節軸承及支撐桿等組成。該機構結構簡單，傳動效率高，布置方便；執行機構為電控氣動式，利用整車剎車制動氣源，操作簡單，便于遠程控制。

2 校核所需的技術參數

2.1 整車及發動機參數

表1給出了校核離合器系統所需的整車，以及發動機對應參數。

2.2 離合器總成參數

表2給出了校核該合器系統所需的離合器總成的所有參數。

2.3 離合器操縱機構及執行機構的相關參數

表3給出了校核該合器系統所需的操縱機構和執行機構技術參數。

3 離合器設計校核

3.1 后備系數設計校核

作為設計離合器過程中用到的重要參數，后備系數β可以反映離合器在傳遞發動機最大轉矩過程中的可靠性程度。以下幾點需要在選擇離合器時給予考慮[2]：

1）摩擦片磨損到預定極限位置后，仍能可靠的傳遞發動機的最大扭矩；

2）要防止出現離合器滑磨；

3）要防止傳動系過載。

3.2 滑磨功的校核計算

離合器滑磨產生的滑磨功會使從動盤溫度升高，嚴重時會導致摩擦片失效，且隨著摩擦片溫度的升高，摩擦系數會降低，進而影響扭矩傳遞。因此，滑磨功的校核計算在離合器選型匹配計算過程中是必不可少的。

插電式混合動力公交車在發動機起步或者換擋，以及切換模式過程中，離合器從動盤和壓盤的轉速不盡相同，在飛輪、從動盤和壓盤結合面之間會產生相對滑動摩擦，產生熱量，影響離合器性能。

由相關文獻[3]可知，滑磨功單位面積許用要求為[ω]≤（25-33）J/cm2，可以判斷該離合器單位面積滑磨功是否滿足使用要求。

綜合考慮，此配置公交車允許的最小起步檔變速比為≥2.3，可知離合器單位面積產生的最大滑磨功不會超出設計要求。

3.3 校核計算單位面壓以及摩擦片最大圓周線速度

1）單位面積壓力p 的校核計算

根據廠家提供的摩擦片材料及單位面壓要求，一般單片離合器的單位面壓[p]≤0.25MPa，即所選離合器的單位面壓符合使用要求。

2）最大圓周線速度

5 結束語

經過以上校核結果可知，為某型號插電式混合動力公交車匹配的整套離合器系統完全符合設計數值要求。在后期零部件到位后，實車裝配試驗結果亦可表明，按照本文所介紹的離合器系統匹配校核計算方法得出的計算結果和趨勢是正確的。

參考文獻：

[1] 余邦海，鄧銳宇.猛獅LBC6110客車底盤離合器的設計校核[J].客車技術與研究，2007（1）：31-36.

[2] 徐安石，江發潮. 汽車離合器[M].北京：清華大學出版社，2005： 57-59.

[3] 林世裕.膜片彈簧與蝶形彈簧離合器器的設計與制造[M].東南大學出版社，1995：181-197.

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