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工程设计学报
工程设计学报  2022, Vol. 29 Issue (5): 537-546    DOI: 10.3785/j.issn.1006-754X.2022.00.052
设计理论与方法     
汽车离合器IPPD方法研究
严正峰(),侯林子,韩瑱,白先旭()
合肥工业大学 汽车与交通工程学院，安徽 合肥 230009
Research on IPPD method of automotive clutch
Zheng-feng YAN(),Lin-zi HOU,Zhen HAN,Xian-xu BAI()
School of Automotive and Transportation Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China
 全文: PDF(5010 KB)   HTML
摘要：

汽车离合器是汽车传动系统的重要起步元件。其传统的设计方法没有在整个产品开发过程中将性能要求、产品特性、工艺过程及过程能力有机地融合，没有考虑离合器产品参数合理的公差范围以及生命周期内尺寸的变化，因此很难满足大规模生产的离合器转矩传递能力和踏板操纵特性的要求。通过建立基于功能—产品特性—工艺及过程能力的汽车离合器IPPD （integrated product and process design，集成产品工艺设计）方法，分析离合器产品特性及工艺参数公差对转矩传递能力和踏板操纵特性的影响，提出了建立精确的传动系统动力学模型的方法，给出了转矩传递能力和踏板操纵特性与产品特性及工艺参数公差的映射关系；在满足可制造性和可装配性的设计要求下，建立了产品特性与工艺过程及参数变化的循环映射关系，采用基于过程能力的稳健公差设计方法进行工艺方案和工艺参数优化。采用所提出的离合器IPPD方法可以更好地使产品满足性能要求，从而为提高离合器设计精度和可靠性提供支撑，为开展离合器的智能设计建立基础。
关键词： 离合器;  多层次;  集成产品工艺设计;  转矩传递;  操纵舒适性    
Abstract:

Automobile clutch is an important starting element of automobile transmission system. The traditional design method does not integrate the performance requirements, product characteristics, process flow and process capabilities organically in the whole product development process, and does not consider the reasonable tolerance range of clutch product parameters and the size changes within the life cycle, so it is difficult to meet the requirements of clutch torque transmission capacity and pedal control characteristics in large-scale production. By establishing the IPPD (integrated product and process design) method of automobile clutch based on function-product characteristics-process-process capability, the influence of clutch product characteristics and process parameter tolerances on torque transmission capability and pedal control capability was analyzed, and the method of establishing accurate transmission system dynamics model was proposed. The mapping relationship between torque transmission capability, pedal control characteristics and product characteristics and process parameter tolerance was given; under the condition of meeting the design requirements of manufacturability and assemblability, a cycle mapping relationship of product characteristics and process flow and parameter changes was established, and a robust tolerance design method based on process capability was adopted to optimize the process scheme and process parameters. The proposed clutch IPPD method can better enable the product to meet the performance requirements, thus providing support for improving the design accuracy and reliability of the clutch, and establishing a foundation for the intelligent design of the clutch.
Key words: clutch    multi-level    integrated product and process design    torque transfer    handling comfort
收稿日期: 2021-07-28 出版日期: 2022-11-02
CLC:  U 463.211  
基金资助: 湖北省技术创新专项项目(2020BED012)
通讯作者: 白先旭     E-mail: zf.yan@hfut.edu.cn;bai@hfut.edu.cn
作者简介: 严正峰（1969—），男，湖北黄冈人，教授，博士，从事现代汽车设计理论、汽车零部件设计与制造、先进制造技术等研究，E-mail：zf.yan@hfut.edu.cn，https：//orcid.org/0000-0002-7144-8166
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严正峰
侯林子
韩瑱
白先旭

引用本文:

严正峰,侯林子,韩瑱,白先旭. 汽车离合器IPPD方法研究[J]. 工程设计学报, 2022, 29(5): 537-546.

Zheng-feng YAN,Lin-zi HOU,Zhen HAN,Xian-xu BAI. Research on IPPD method of automotive clutch[J]. Chinese Journal of Engineering Design, 2022, 29(5): 537-546.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/10.3785/j.issn.1006-754X.2022.00.052    或    https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/Y2022/V29/I5/537

图1  汽车离合器IPPD方法
图2  汽车离合器IPPD流程框图
图3  技术方案确定、评价和选择的流程
图4  典型汽车离合器及其操纵机构
图5  典型汽车离合器盖总成工作特性曲线
图6  汽车及离合器动力传动系统键合图
图7  膜片弹簧
图8  膜片弹簧基于主要尺寸公差变化的负荷和分离特性曲线
图9  摩擦片的摩擦因数随离合循环次数和温度的变化曲线
图10  波形弹簧
图11  波形弹簧轴向压缩特性
图12  汽车离合器产品工艺矩阵
图13  产品特性与工艺参数映射关系
图14  稳健性设计仿真路线图
图15  摩擦片试验机
图16  摩擦片摩擦因数与温度关系曲线
图17  波形弹簧轴向压缩测试设备
图18  波形弹簧轴向压缩位移与轴向载荷的关系曲线
图19  汽车离合器综合性能测试设备
图20  汽车离合器踏板操纵特性测试设备
图21  汽车离合器转矩曲线
图22  汽车离合器踏板操纵特性曲线
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