关于汽车离合器设计思想分析及具体方法探讨

摘要：离合器作为汽车产品中的一个关键部件，对汽车性能和驾驶安全性影响巨大。本文正对汽车离合器进行了概述分析，并进一步就其设计思路和方法进行了详细探讨，希望对推动相关的发展进步能够有所帮助。

关键词：汽车;离合器;设计思想;设计方法

1引言

改革开放以来，我国的经济社会取得了巨大的发展成就，这促使人们的生活水平和物质条件得到了极大改善，其中一个最显著的特征就是汽车已不再是社会上只有少部分人才有能力购买和使用的产品，现代汽车已经走进了千家万户，成为了人们生活和工作中不可获取的交通工具之一。但汽车属于一个复杂的工业化的产品，涉及到的零部件和子系统众多，任一环节出错都可能会影响到整车运行。

离合器作为汽车产品中的一个关键部件，对汽车性能和驾驶安全性影响巨大，比如在半坡启动或驾驶速度偏低时，离合器如果接合的不够顺畅，那么极易导致车辆熄火，给汽车使用埋下安全隐患。鉴于此，必须对离合器的质量提升重视，尤其是在初始的设计阶段就加强管控。本文正是基于这一出发点，对汽车离合器进行了概述分析，并进一步就其设计思路和方法进行了详细探讨，希望对推动相关的发展进步能够有所帮助。

2离合器概述分析

对于汽车产品，离合器（如图1所示）安装在变速箱与发动机之间的飞轮壳中，一般采用螺钉进行固定，它的輸出轴就是变速箱的输入轴，主要分为牙嵌式和摩擦式两种类型。现实中，车辆驾驶员在行驶的过程中，需要根据实际情况和行驶需求，适时地踩下或者松开离合器，从而实现发动机动力向变速箱切断或传入。由此可知，离合器是汽车中控制动力传递通断的关键部件，能够按照驾驶员的意图实现传动系统的分开与接合。从离合器的功能特性和便于维护的角度出发，离合器的设计应重点关注接合稳定、分离迅速、耐磨性与散热性良好等特性。

通过以上介绍不难得知，离合器在汽车中的基本作用主要包括确保行驶平稳、换挡顺畅和过载保护等。当驾驶员没有踩下离合控制踏板时，发动机的飞轮端面会和离合器的从动盘互相接合，此时从发动机传递出来的动力会经曲轴到达离合器，然后再经离合器的输出轴将扭矩传递给变速箱。反之，在踏板的作用下，离合器的从动盘会和发动机的飞轮端面分离，此时发动机虽然还在转动，但离合器的从动盘则应分离而不转，此时动力传递即被切断。

图1 汽车离合器的组成结构示意

正是因为离合器的存在，促使发动机和车辆传动系统避免了过刚性连接。否则在出现紧急制动等情况时，因动力传递的各个组成传部件都会存在惯性力矩，由此而产生的负荷最终可能会超出系统的承载极限，进而导致部件损坏，影响车辆的正常行驶功能和安全性。事实上，现代汽车对动力传递承载扭矩的把控正是通过合理设计离合器来实现的。

3设计思路解析

离合器作为机械传动系统的一个重要部件，其设计思路与其他机械产品大致类似，主要包括以下三个环节。

1.概念设计

概念设计是设计的基础，一般包括需求分析、问题定义、问题描述、目标规定等。概念设计一般是先设计出几个概念方案，然后从中挑选一个最佳的。概念设计的最大特点就是包含很多不确定因素，需要通过后续的方案设计和详细设计进行逐步明确，进而形成一个可靠的设计方案。同时，还需要清楚地看到，也正是因为这些不确定性，造成概念设计有很多种可能性，潜在孕育着创造性成果。汽车离合器的概念设计主要包括对离合器的功能进行分析描述，并在此基础上初步确定离合器的工作原理和大致结构。

2.方案设计

如果说概念设计只是形成了一个方案框架，那么方案设计就是对这个框架进行填充完善，使之成为一个可行方案。汽车离合器的方案设计主要包括确定离合器的结构和相关运行参数，并利用计算机辅助技术对其进行建模和仿真优化，使离合器的设计方案逐渐明确化。

3.详细设计

详细设计就是对设计方案进行细致完善，增强设计方案的可行性与合理性，并将实际需求反映到产品的结构和功能特性上。对于汽车离合器，详细设计包括对上述形成的方案进行模型的最终构建、确定离合器组成零件的加工工艺和自身的装配工艺等，并将驾驶员行驶中的需求映射到离合器的特性上。

4设计方法探讨

1.客户需求驱动

离合器设计要以满足客户需求为第一要义。现实中，大量产品之所以最终不被市场认可接收，一个最主要的原因就是没有很好地满足客户需求。所以，要想保证产品能够顺利进入市场，就必须抓住客户需求，并在此基础上找准技术与市场需求间的结合点，顺势而为的设计开发出相应的离合器产品。当然，一个优秀的产品除了需要满足客户需求这一基本条件外，还必须兼顾产品本身的功能特性、工艺性以及安全性和可用性等。所以，在对汽车离合器进行设计时，必须对市场上的客户需求进行解析，并将解析结果和技术、功能以及品质等要素进行融合，并以此驱动设计思路和方案不断完善成熟。

2.结构设计优化

离合器设计不合理的一个典型表现就是：低速下启动离合器易出现熄火问题，这是因为离合器在无车速或低速状态下，接合过快就容易引发熄火，必须通过结构优化进行改善。

现实中，通过对离合器的观察分析，要想解决因快速释放离合踏板而造成的熄火问题，必须保证离合器接合过程的平稳性，使扭矩由小到大进行缓慢传递。此时就可以针对接合平稳需求，在离合器擦片接合下设置缓冲装置。缓冲装置可以让离合器摩擦片缓慢接合，进而使发动机动力平稳地传递到驱动轮中，同时这也对防止接合顿挫具有积极效果。

3.积极应用有建模仿真技术

离合器是传递发动机动力到变速箱的关键部件，所以在工作中会承受发动机传递过来的扭矩，而这个扭矩则会造成其各个组成零件受到剪应力影响。如果设计不合理，那么就会造成振动噪声，甚至引发共振问题，对离合器的正常工作性能造成极大影响。针对这一问题，需要在构建离合器3D模型的基础上，对其振动特性及其动力学传播规律进行建模仿真。只有借助建模仿真分析工具，对离合器工作中的振动工况进行全面分析，并据此对其材料和结构参数进行优化改善，才能确保最终设计出的产品满足性能和强度等各方面要求。比如对带扭转减振器的摩擦型离合器的结构参数进行优化设计时，可以先构建汽车传动系统的动力学仿真模型，然后再对从动盘减振器的刚度、阻尼等结构参数对系统振动状态的影响进行分析，最后依据分析结果和企业实际生产能力建立离合器扭转减震器的优化模型，进而实现对传动系统振动工况的有效改善。

参考文献

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[2]  崔芹芹.关于膜片式离合器的设计与应用探讨[J].时代汽车，2017，（8）：26-27

[3]  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

作者简介：谷亮（1989.8-），男，汉族，籍贯：吉林省白城市，杭州汉腾汽车有限公司，大学本科，研究方向：汽车离合操纵系统设计开发