离合器液压操纵机构运动校核与优化设计.pdf

．设计． 计算 研究 ． 离合器液压操纵机构运动校核与优化设计 王超 1 , 2 赵 治 国 2 1 ． 上海汽车集团股份有限公司技术 中心 ； 2 ． 同济大学 【 摘要】 利用 C A T I A软件的D M U K i n e m a t i c 模块建立离合器液压操纵机构的机械运动约束， 模拟从离合器踏板 至分离轴承 的机械运动 ， 对离合器踏板 、 离合器主从动缸 、 分离轴承 等零 件进行运动校核 ， 检查系统动态干涉 、 验证 各项系统性能参数 ． 并针对发现的问题对分离摇臂 涡槽角度 、 离合器从动缸推杆 与分离拨叉的初始安装角度 、 推杆 长度及对应摆 角等关键设计参数进行优化 。优化后 的系统可靠性提高 ， 表 明提 出的运动模拟方法有效。 主题词 离合器液压操纵机构运动校核优化 中图分类号 U 4 6 3 ． 2 1 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 0 3 7 0 3 2 0 1 3 0 5 0 0 1 1 0 3 Ki n e ma t i c Ch e c k a n d Op t i mi z a t i o n De s i g n o f Cl u t c h Hy d r a u l i c Op e r a t i n g De v i c e W a n g C h a o l- 。 Z h a o Z h i g u o 1 ． T e c h n i c a l C e n t e r o f S A I C ； 2 ． T o n g j i U n i v e r s i t y 【 A b s t r a c t ] F i r s t l y ， n e w s i m u l a t i o n m e t h o d f o r c l u t c h h y d r a u l i c o p e r a t i n g d e v i c e b a s e d o n C A T I A D MU K i n e ma t i c mo d u l e h a s b e e n i n t r o d u c e d ，me c h a n i c a l r e s t ri c t i o n s a n d k i n e ma t i c s i mu l a t i o n f r o m c l u t c h p e d a l t o c l u t c h r e l e a s e b e a ri n g h a s b e e n s e t u p ．Aft e r wa r d s ，w e c h e c k e d t h e s y s t e m c l e a r a n c e d u ri n g o p e r a t i o n ，p e r f o r ma n c e o f c l u t c h p e d a l ，c l u t c h ma s t e r c y l i n d e r ,c l u t c h s l a v e c y l i n d e r a n d r e l e a s e b e a ri n g ．F i n a l l y ，s o me i mp r o v e me n t s t o ma k e s t l r e a l l p a r t s me e t t h e n e e d o f s y s t e m r e q u i r e me n t s h a v e b e e n c o n d u c t e d ．Re l i a b i l i t y o f t h e o p t i mi z e d s y s t e m i s i mp r o v e d ，i n d i c a t i n g t h a t t h e p r o p o s e d k i n e ma t i c s i mu l a t i o n me t h o d i s e f f e c t i v e ． Ke y wo r d s Cl u t c h ， Hy d r a u l i c o p e r a t i n g d e v i c e ， Ki n e ma t i c c h e c k ， Op t i mi z a t i o n 1 前言 性能优越的离合器操纵机构 ．除了要有合适的 踏板行程、 踏板力及离合器踏板脚感外 ， 还需要尽可 能小 的机械损失 、 尽可能高的系统效率 、 尽可能长的 免维护周期等。因此 ，在开发阶段优选离合器关键 零件 的设计参数 ， 杜绝动态干涉、 减小机械损失并提 高离合器系统的效率尤为必要 利 用 C A T I A 软 件 的 D MU K i n e ma t i c模 块 对 离 合器操纵机构进行运动模拟和分析 ．提 出了校核项 目， 并结合 S A I C自主研发的 Z P 1 1 、 B P 1 1 、 I P 2 1等车 型 ， 对离合器操纵机构进行运动校核和优化设计。 2离合器操纵机构设计及 运动分析 离合器液压操纵机构安装在离合器踏板与离合 器之 间， 其将液体动能转换为机械能． 以实现对离合 器的分离和接合动作。按布置位置分 ．离合器液压 2 0 1 3年第 5期 操纵机构可分为前 、后两部分。前离合器液压操纵 机构是指靠近离合器主缸端的部分 ．包括离合器主 缸 、 前离合器管路 、 离合器储液罐等零件 ， 是离合器 操纵机构运动的动力输入端 而后离合器液压操纵 机构是指靠近离合器从动缸端的部分．主要包括后 离合器管路、 离合器从动缸等零件 ， 是离合器操纵机 构运动的动力执行端 2 ． 1 前 离 合 器 液压 操 纵 机 构 踏 板 至 主缸 运 功 约 束构 建 与模拟 前离合器操纵机构主要由车身前围、制动及离 合器踏板座总成、 离合器主缸总成 、 离合器踏板臂等 零件组成 。其 中， 车身前围为固定约束零件 ， 踏板座 总成 固定在车身前围上 离合器踏板安装在踏板座 上可 以绕安装轴旋转离合器主缸缸体固定在离合 器踏板座上．其推杆一端安装在离合器踏板臂的推 杆固定销上 ． 可以绕推杆销轴线旋转运行 ． 另一端位 于离合器主缸 内．可以沿着 主缸轴线做直线运动 一 1 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m ．设计 ． 计算 研究． 对 前离合 器液压操 纵 机构机 械传动过 程在 D MU K i n e m a t i c模块 中建立机械约束 ， 如图 1 所示。 1 ． 固定件约束 车身前 围 2 ． 固定连接 约束 离 合器 踏板座 与车身前 围 3 ． 同平面 内绕 轴旋转约 束 离 合器踏板臂与离合器踏板座 4 ． 同平 面内绕轴旋转 约束 离合 器主缸 推杆与离合 器踏板销 5 ． 点 线运 动约束 主缸推杆头与缸体轴线 图 1 前离合器液压操纵机构运动模拟约束设置 机械运动副设定完成后 ．为实现对前离合器操 纵机构的运动模拟 ． 驱动约束设置为踏板转角． 如图 2所示 驱动角度 踏板全行程 图 2前离合 器液压操纵机构运动模拟驱动约束设置 根据系统给定的离合器踏板行程和踏板边界 ． 计算对应 的离合器踏板驱动转角变化 范围为 0 。 ～ 3 0 ， 离合器踏板行程为 0 ～ 1 4 5 mm。 2 ． 2 后离合器液压操纵机构 从动缸至分离轴承 运 动约 束构 建与模 拟 后离合器操纵机构主要由分离轴承 、 导向套 、 变 速器前壳体 、 输入轴 、 分离摇臂总成 、 离合器从动缸 总成 、 分离拨叉等零件组成。其中， 变速器壳体是 固 定约束零件 ．离合器从动缸缸体固定在变速器壳体 上离合器从动缸推杆一端沿着刚体轴线做直线运 动． 另一端在分离摇臂槽 内转动 ， 其运动是整体沿着 分离摇臂旋转平面内转动 分离摇臂轴绕着变速器 壳体上的安装孔轴线转动 分离拨叉固定在分离摇 臂轴上． 随分离摇臂转动的同时推动分离轴承 ， 其与 分离轴承存在一线线接触约束离合器分离轴承沿 着导 向套轴线做直线运动。对后离合器液压操纵机 构传动过程在 D MU K i n e ma t i c模块 中建立机 械约 束 ， 如图 3所示。 1 ． 固定件约束 变速器前壳 体 2 ． 固定 连接 约束 离 合器 从动缸 与变速器前壳 体 3 ． 点线运动 约束 从 动缸 推杆头 与缸 体轴线 4 ． 球形旋 转约束 从动 缸 推杆 头与分离摇 臂 5 ． 平面运动 约束 从动缸推 杆 与分离摇臂旋 转平面 6 ． 点线运 动约束 分离拨 叉 与分离轴承 7 ． 同平 面 内绕轴旋 转约束 分离摇 臂 轴与变速器 前壳体 8 ． 滑槽运 动约束 分离轴 承与 导向套 图 3 后离合器液压操纵机构运 动模拟约束设置 机械运动副设定完成后 ． 设置驱动约束 ． 实现对 后离合器操纵机构的运动模拟 构建系统运动模拟 的驱动约束设置为分离轴程行程． 如图 4所示 ． 分离 轴承位置与其初始位置相距 5 6 ． 6 mm 分离轴承初始位置 分离轴承行程 图 4后离合器液压操纵机构运动模拟驱动设置 根据系统给定的踏板行程 0 1 4 5 m m和系统各 阶传动 比， 计算对应 的离合器主缸行程为 O ～ 3 0 m m， 传递到离合器从动缸 的行程为 0 1 8 m m． 对应离合 器分离轴承行程为 0 ～ 8 m m。 3 运动校核项 目与关键设计参数优化 3 ． 1 离合器 系统运 动校核 项 目 前、 后离合器液压操纵机构运动模拟建立后 ， 对 离合器系统的运动校核和检查项 目如下 a．分离轴承行程校核 b ． 分离拨叉与导向套干涉检查 C ． 分离摇臂与变速器壳体干涉检查 d ． 离合器从动缸推杆运动角度校核 e ． 从动缸推杆与分离摇臂干涉检查 f _ 离合器主缸与车身前围干涉检查 g ． 离合器主缸推杆运动角度校核 ； 汽 车技 术 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m