汽车离合器设计思想及具体方法分析

朱佰强

摘 要：汽车离合器作为传动系统中不可或缺的一部分，在汽车起步及车速不断降低的情况下，假设离合器结合不平稳，或者在结合相对偏快的情况下，汽车将会发生熄火现象。对此，做好汽车离合器设计工作是非常必要的。本篇文章首先对离合器基本含义进行概述，从概念设计、方案设计、详细设计三个方面，对汽车离合器设计思路进行解析，并以此为依据，提出汽车离合器设计方法。

关键词：汽车;离合器;设计方法

中图分类号：U469.11 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）04-0067-02

当前我国社会经济快速发展及人们生活品质不断提升的背景下，汽车成为了人们出行的主要工具，在这种情况下，给汽车行业发展提供了良好条件，汽车工业技术也实现了稳定发展，汽车保有量不断提升。离合器作为汽车中不可或缺的一部分，直接影响汽车整体运行。假设在汽车起步及车速相对偏低的状况下，离合器如果结合不顺畅，或者结合偏快，汽车将会发生熄火现象，特别是在半坡的环境下，更为麻烦。在进行汽车离合器设计的过程中，如果采用的设计方式不合理，必将会影响离合器生产质量，无法满足汽车行驶安全。因此，就要需要根据离合器应用功能，优化设计方式，树立良好的设计理想，保证汽车离合器设计的合理性，减少不必要问题出现，保证车辆行驶安全。下面，本文将进一步对汽车离合器设计思想及具体方法进行阐述和分析。

1 离合器基本概述

通常情况下，离合器安装在发动机及变速箱之间的飞轮壳中，利用螺钉将离合器总成固定在飞轮中，离合器输出轴作为变速箱输入轴。在车辆行程的过程中，驾驶人员需要根据实际情况，适当的踩下或者松开离合器踏板，让发动机和变速箱暂时分离，之后切断或者传递发动机朝着变速器方向传入动力。离合器作为机械传动中主要应用的器件，能够让传动系统自动分离和接合。基本内容在于，接合平衡，分离快速彻底;调节及修理便利;外廓尺寸相对较小，耐磨性良好，具备充足的散热功能;操作便利，通常应用到离合器类型有两种，一个是牙嵌式，另一个是摩擦式[1]。

离合器具备的基本功能在于确保汽车稳定行驶，换挡顺畅，避免传动系过载等作用。基本工作原理在于：从发动机曲轴出来之后的扭矩传入到离合器中，发动机飞轮端面和离合器从动盘实现接合或者分离，从动盘及离合器输出端连接，从动盘转动，把扭矩传入到变速器输入轴。压盘由离合器踏板驱动，在汽车行驶过程中，压盘在弹簧的影响下把离合器从动盘压下飞轮端面，促进动力融合，在切断动力传递的情况下，在离合器踏板的作用下，实现离合器分离，动力被切断[2]。

假设在缺少离合器的情况下，在汽车出现紧急制动的情况下，发动机和传动系刚性相连接，实现运行效率的下降。在这种情况下，各个运动件都会形成一定的惯性力矩，产生载荷，高于传动系承载能力，导致机件损坏。所以，人们应该借助离合器实现对传动系承载扭矩的把控，从而保证车辆的运行安全。

2 汽车离合器设计思路

2.1 概念设计

概念设计作为设计的基本，根据实际情况，设定一系列可行设计方案之后，选择一个最理想的概念。概念设计自身存在一定的创造性，其包含的不明确因素比较多，要求和各个功能进行配合。通常情况下，概念设计中包含了用户需求、问题定义、问题描述、产品分析、目标规定等内容。

2.2 方案设计

方案设计作为设计概念骨架，从设计方案中选择一个最为理想的设计方案。通常包含了产品框架、参数设计以及结构设计等[3]。通过借助计算机等技术实现设计模型的制作，之后对设计的产品框架进行优化，以此实现设计方案的明确。

2.3 详细设计

详细设计中涉及了产品的所有概述，例如框架分布、产品尺寸、产品类型、生产工艺等。详细设计中包含了产品设计、装配工艺和结构设计等内容。基于QFD下的离合器设计，需要根据车辆驾驶人员自身需求，将其映射在产品特性上，之后将产品特性转变成产品框架过程。QFD作為一个把用户需求和设计标准进行充分连接的工具，基于QFD下的离合器设计，需要通过对客户需求的探究，实现车辆离合器的设计。为了保证离合器设计满足客户需求，需要借助QFD提供的可依附载体，让其自身作用及优势得到全面激发，从而转变成功能强大的工具。

根据并行工作原理得知，在进行离合器设计初始阶段中，应该设定QFD成长质量，之后将其进行连接，给QFD实现提供引导[4]。通过把QFD与FMEA的结合，能够让产品设计人员可以及时找出设计过程中存在的不足和问题，这样不仅可以有效提升设计效率和质量，同时还能减少设计成本，给企业创造理想的效益。

3 汽车离合器设计方法

3.1 可靠性屋结构

产品设计作为一个创新性的过程，通常包含了客户需求信息、设计质量信息和产品设计信息等。在这些信息中，客户广泛关注的内容在于离合器设计质量。要想更好地满足客户自身要求，在进行车辆离合器设计的过程中，需要应用质量驱动设计理念，也就是把FD和FMEA当作基本依据。在QFD理念中，通过应用质量屋把客户需求展现在设计特性中，之后把其映射到后续产品功能、产品特性及生产特性中。QFD方式可以更好的满足客户自身要求，缩短设计周期。但是在此过程中，也会存在一些不足，例如，不能在离合器设计之前，实现对设计质量的把控，使得产品在推入市场之后出现各种问题。鉴于这一现象，需要根据车辆离合器设计要求，把产品FMEA和QFD进行充分融合，让旧产品失效资料精准的体现在新产品研发活动中[5]。通过应用QFD设计理念，采用多层矩阵分解方式，把客户需求融合到离合器设计活动中，在质量规划上综合思考产品失效因素。通过把FMEA和QFD高效结合，建立一个完善的可靠性屋，在可靠性屋的作用下，可以把可靠性含义及理念融入到对应设计活动中，实现设计质量的提升。

3.2 顾客需求获取

在进行汽车离合器设计的过程中，精准掌握客户需求是非常必要的。我国每年所生产的产品中，将近有80%左右的产品和市场需求不迎合，从而使得产品无法顺利的进入到市場中。所以，要想保证汽车离合器能够快速的进入市场，就要明确技术及市场结合点，掌握客户需求，顺势设计对应的产品。产品开发基本驱动在于客户需求，而非设计人员设计理念。一个成功的设计，需要在融合市场及客户需求的情况下，还要保证产品自身功能就性能，满足工艺设计、生产等要求。所以，在开展汽车离合器设计工作时，设计工作人员应该综合思考所应用、生产的产品需求，同时把上需求融合到设计思路中。通常情况下，客户需求一般包含了应用需求、生产需求、社会须用及应用需求等。其中，应用需求中涉及了产品可用性、产品安全性及产品稳定性等。客户需求信息可以通过多种方式来获取。

3.3 离合器结构优化

通常情况下，在启动离合器的过程中，导致发动机出现熄火现象的出现因素在于，离合器在无车速及车速相对偏慢的情况下，结合过快引发车辆熄火，这是由于离合器设计不合理导致的。在进行离合器设计的过程中，应该秉承秉人性化设计标准，便于人们操作，保证操作流程的简化性。任何产品设计都要秉承以人为本设计理念，也就是从便利操作的角度入手，不可让操作过于繁琐，操作繁琐将会加剧失误几率，离合器设计也包含在内。合理的离合器设计，能够在快速放开离合器踏板的状况下，离合器结合能够平稳进行，保证汽车不会出现熄火现象。为了防止离合器在结合的情况下不平稳，需要把离合器擦片在结合的情况下设置缓冲装置，在缓冲装置的作用下，不但能够有效防止结合过程中出现顿挫现象，使得离合器摩擦片慢速结合，让发动机旋转扭力矩稳定的传入到驱动轮中。并且还能在缓冲结合中，让离合器摩擦片刚好实现结合，缓冲装置不会在没有结合的情况下发生作用，让离合器操作效率得到减少。大家都知道，离合器操作流程在于先快后慢，先快的前提条件在于提升离合器结合频率，后慢在于降低离合器摩擦片结合效果，从而起到平顺的效果。

通过对离合器结构的分析，要想实现在快速释放离合器踏板的情况下，保证离合器在结合过程中具备平稳性，旋转力矩应该由小变大进行传递，避免离合器摩擦片突然结合而形成扭矩传递，使得变速器输入轴力矩不断加大，无法抵消车辆瞬时产生的惯性，造成汽车熄火。在踩下离合器踏板的过程中，分离轴承出现前移，压盘在压紧弹簧的作用下，逐渐朝着离合器的方向转变，把离合器片压紧至飞轮端面中，假设释放效率相对偏高，将会发生熄火现象。因此，在传统离合器的基础上，需要对起展开结构优化设计，在离合器壳体内安置一个缓冲弹簧，在压盘圆周安装一个缓冲定位板，在压盘与离合器片相结合的情况下，缓冲定位板与缓冲弹簧相连接，这样能够降低离合器结合带来的冲击，引导驾驶人员慢抬离合，让离合器踏板得到充分释放，缓冲弹簧能够适当的降低压片阻力，避免汽车出现熄火现象。

3.4 离合器的有限元分析与参数优化

汽车离合器是设置在发动机与变送箱之间的动力传递机构，在工作过程中主要承受发动机传递的转矩，在离合器各零部件之间产生剪应力。若果离合器设计不合理，可能会导致振动噪声的出现，甚至会出现共振现象。因此，在进行汽车离合器设计的过程中，建立离合器的三维模型，并对其关键件进行应力等的有限元分析，对其受力情况加以全面探究，可以为离合器设的材料选择和尺寸确定的设计和优化提供理论参考。

对离合器进行有限元分析，首先要确定其材质及尺寸参数，并建立三维模型。然后在考虑发动机的冲击荷载的工况下，利用有限元分析软件对汽车离合器的关键零部件进行应力分析。将得到的关键零部件的最大应力值与该条件下的最大许用应力值相比较，若最大应力值小于最大许用应力值，则设计合理;若最大应力值大于最大许用应力值，则原设计参数不合理，需对设计数据进行优化，并对优化后的参数重新进行三维建模和有限元分析，直至其满足工作强度要求。

4 结语

总而言之，通过对传统离合器结构的探究，将离合器结构加以优化，能够有效防止在快速释放离合器的情况下出现车辆熄火状况。从结构原理角度来说，为了保证离合器结合平稳性，就要根据离合器运行过程中产生的各种影响，在离合器结合之后，通过借助缓冲弹簧，将产生的惯性进行抵消，从而达到降低车辆熄火几率，保证车辆运行安全。

参考文献

[1] 陈志兰.汽车离合器减震轴套闭式冷锻成形工艺研究[J].内江科技，2018，39（10）：37-38+42.

[2] 王大鹏，王明兴，冒兴峰.汽车离合器试验台的设计[J].决策探索（中），2018（06）：78-79.

[3] 韦江宁.汽车离合器从动盘扭转耐久试验台架设计[J].汽车零部件，2018（05）：44-46.

[4] 蒋件生，吴天生.汽车离合器减振盘复合冲压工艺设计[J].模具工业，2018，44（04）：35-38.

[5] 刘丽晶，刘钊.某车型离合器打滑烧蚀问题研究[J].汽车与驾驶维修（维修版），2018（02）：100.

[6] 宋小艳.基于SolidWorks汽车离合器的建模及仿真研究[J].内燃机与配件，2017（22）：12-13.