第-1-一届河南省汽车工程科技学术研讨会
2橡胶衬套的叠加力学模型
圆环形橡胶衬套的轴向长度为L，橡胶衬套中心半径为r，其内、外的半径分别为r。和rh，并分别与刚性圆柱形金属内、外套
汽车脚踏板管连接。内套管在固定位置上加紧，并在外套筒上施加径向力F，外套筒产生径向位移△r，如图2所示：橡胶衬套的径向变形量可以利用变形叠加原理进行计算，在径向集中力作用下，橡胶衬套y轴方向的变形可以分解为两种施扇錾叫攀豢巡乡
加载荷情况下y轴方向变形的叠加，如图3所示：
～＼
／。厂烈
扯p
图3橡胶衬套变形叠加示意图图4橡胶衬套变形意图第一种施加载荷情况，如图a所示，除了在外套筒上施
加径向力F外，在橡胶衬套两自由端施加非均布应力载荷盯，以使两自由端保持平面，此时，橡胶衬套径向的变形量为△r。。在该施加载荷情况下，所构建的非均布载荷应力函数盯=8sin(0—0。)，其中8 为r的函数，0，为该载荷下的偏移角，如图4所示，其中OO，=△q，sin0。=△r。／2r。。
第二种施加载荷情况下，如图b所示，为了抵消第一种施加载荷or引起的径向变形，在橡胶衬套两自由端施加非均布应力载荷一Or，故所构建的非均布载荷应力函数盯。=一or=一8sin(0—0。)，此时，橡胶衬套径向的变形量为△如，由橡胶衬套变形所引起的偏移角如满足s in82=Ar2／2r6¨1。
因此，根据叠加原理，在径向集中力F作用下，橡胶衬套径向的总变形量可表示为两种载荷情况下径向变形量之和，即△r=△r．+△r2，总的变形偏移角吼满足：
sinOo=(Arl+△r2)／2r6
3橡胶衬套径向变形置及线性径向刚度根据弹性力学理论，在第一种施加载荷情况
下，橡胶衬套在径向Y方向的变形量关系式为：
△r】=—■二==；===rx-r0．、t，
h
~／4《+彰(“)
式中以=志[-n寺一≮篱≯】，G为期模且
在第二种施加载荷情况下，橡胶衬套在径向Y方向的变形量关系式为：
r2=—了；当兰≤兰
√4‘+晖(“)
式中卜志卜+森J F r2
根据变形叠加原理，两种施加载荷的变形叠加即在径向集中力F作用下，橡胶衬套Y轴方向的变形量为：Ar=Ar，+Ar2，即：
，、Ur(“)+Y(h)
44，i+彰(凡)
根据橡胶衬套的结构参数和材料特性参数，橡胶衬套在径向变形量与所施加的力，便可求得橡胶衬套的线性径向刚度_j}。为：
F，~／4r；+嘭(r6)
“。一Ar一2r“U(r6)+Y(r^)]
4结束语
橡胶衬套以其隔振性能好、具有所期望的弹性特性及衰减特性等特点。橡胶衬套变形及其安装位置对车辆操稳性能和平顺性具有重要影响。通过对橡胶衬套变形量及刚度的分析，计算时考虑到了橡胶衬套径向变形所引起的径向变形量为零处的偏移角，有助于进一步计算稳定杆端部的变形及刚度的损失。
参考文献
[1]李旭东．汽车悬架[M]．北京：机械工业出版社，2013．4：23． [2]周长城．汽车平顺性与悬
架系统设计[M]．北京：机械工业出版社，2011．9：154—162．．作者简介
路银行(1984一)，男，学士，助工，从事汽车底盘系统开发工作。E—a il：l uy i nh an g@163．c o r n
赵丰(1984一)，男，学士，助工，从事汽车底盘系统开发工作。E—ail：zhaofeng@haima．corn。
郑重(1984一)，男，学士，助工，从事汽车底盘系统开发工作。E-ail：zhengz@126．corn。
HNS AE l4128某微型轿车离合踏板力的改善
赵志永任云强海马轿车
有限公司河南郑州
450016
【摘要】本文通过对某微型轿车离合操纵机构设计计算分析，出影响离合踏板力的因素，分析到切实可行的改善离合踏
板力的方案，得到了较好的验证效果，同时满足法规及布置的要求。
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第十一届河南省汽车工程科技学术研讨会
【关键词】离合；离合踏板力；杠杆比；布置；校核
Abstract ：In this paper ，thro ugh manipulating a m i n i a t u re c a r clutch me c ha n i sm design ca lc u la ti o n an d analysis ，identify t he factors th at
in fl ue nc e c lu t ch pedal f or ce ，an aly si s to find s olu ti on s to improve th e c l ut ch pedal forc e f easi ble ，ge t a be tte r v eri fic atio n r esu lts ，whi le meeting the requirements of r eg ul a ti on s and layout ．
Key words ：Clutch ，Clutch p ed a l force ，Lev era ge rat i o ，La y ou t ，C he c ki n g
1前言 随着汽车产品对舒适性的的追求越来越高，终端客户对踏板感觉的要求也越多。某微型轿车在量产初期，市场反
馈离合操纵
力较重。对产品车辆批量抽查结果为153N ，而原设计计算值为116N 。 通过对设计复查发现，原设计计算只考虑了离合踏板的机
械效率，而忽略了机械式离合操纵机构中的离合拉索操纵效率和踏
板臂回位弹簧弹力，在实际验证中离合拉索也存在86％左右的机械效率，回位弹簧弹力有20N 。将拉索机械效率和踏板臂回位弹 簧弹力带入计算，实际设计值为155N ，与实车基本相符。
虽然实际设计值在轿车踏板设计标准(80N ～130N)范围内，对微型轿车而言属于踏板力较大范畴，在一
定程度上影响了产品 客户满意度。因此项目组决定对离合踏板操纵机构进行以改善离合踏板力为目的的设计优化。
2离合操纵机构设计说明 2．1选型和设计说明
按照离合器所选用传动装置的型式，离合操纵机构可分为机械式、液压式和助力式。根据本车布置特点采用机械操纵结构形 式，主要由离合器踏板和离合拉索组成。
2．2离合器操纵机构系统的结构简图
表1设计输入条件
基本参数项目
参数数值 分离杠杆传动比ll ：ll=111．5／47
2．4
踏板传动比f2：12=306．1／59．5
5．1 踏板机械效率∞l
O ．85
拉线机械效率琅
O ．86
压盘行程syram)
7
分离轴承的自由行程(mill) l_2
离合器最大分离力(N ) 1200
离合器操纵机构形式
机械操纵
图1结构简图
2．3离合操纵系统设计的输入条件见表1 3离合踏板力改善方案
3．I 方案一：调整离合器压盘支点位置，达到降低分离力的目的 行肴持性曲线
分离特性曲线
2636N 2881±245N
本方案根据离合器盖的负荷特性曲线及分离曲线通过调整离合器压盘
支点位置调整杠杆比，以达到降低离合分离力，同时降低压盘升程。 3．2方
案二：调整分离杠杆长度，达到降低踏板力的目的 通过改变变速器上
离合分离杠杆长度调整分离杠杆比，以达到达到降低
离合分离力，但会一定程度上造成离合踏板行程增大。 3．3方案三：调整离合踏板臂长度，达到降低踏板力
的目的 通过改变离合踏板臂长度调整离合踏板杠杆比，以达到达到降低离合分 图2离合器盖负荷特性
离力，会～定程度上造成离合踏板行程增大，同时可能造成踏板面位置的改
变，需进行人机工程校核。
h-：
3．4方案四：减少离合踏板臂回位弹簧力，达到降低踏板力的目的 由于该车型采用非常接触式分离轴承，为保证分离轴承一定范围内自 由行程和离合踏板回位，离合踏板臂采用回位弹簧设计。减少回位弹簧的 有效匝数或线径，以达到降低离合踏板分离力。
以上四种方案均能在一定程度上改善离合踏板操纵力，考虑零部件开 相结合的综合方案解决离
合踏板操纵力重的现象。 犍歹
发周期、供应商资源，设计变更影响及成本，项目决定采用方案三与方案四
4踏板力与踏板行程的计算
图3方案示意图
4．1踏板力计算
根据以上方案分析，采用优化方案为：在不改变其他参数的前提下，将 回位弹簧线径由小3．0更改为4,2．5；将离合踏板臂的杠杆比由309．5／59．5=5．2更改为309．5／49．5=6．2。
由乃=(F —R)x∑i×r／1×r／2
式中：
F ：离合器踏板力 F ，：离合器最大分离力，B=1200N
R ：回位弹簧弹力，瓦(实测4,3)=20N
Fh(实测犯．5)=10N ，
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第十一届河南省汽毒o‘程科技学·术研讨会
El：操纵机构的总传动比，Ei=i1×i2=2．4x6．2=14．9
i，：分离杠杆传动比，il’2．4
如：踏板传动比，i2=6．2 离
合器踏板力： F=F／
(∑f×，7I×，72)+n
=1200／(14．9×0．85 x0．86)+10=120N
踏板力F范围为80一130 N
内。4．2踏板行程计算
踏板行程应为离合器工作行程与离合器的自由行程二部分组成：
．s=(S+△)ili2
St：压盘行程。|s=7姗
△：分离轴承的自由行程，一般为1—2嘲，取△=1．5mm
S=(7+1．5)x2．4x6．2=126．5ram
更改前离合器踏板最大行程计算值为104，更改后离合器踏板最大行程计算值则为126．5均在80一150r啪范围内。通过计算该方案将增加离合踏板行程10—
15mm。 5运动及布置校核
5．1离合踏板运动校核由计算所得，离合踏
板的极限行程为126．5n吼。
使离合器踏板绕旋转轴旋转到下极限位置，使踏板极限行程为126．5mm。在下极限位置时离合踏板限位机构离地板距离为9．5ram，如图4所示。
踏板从初始位置到极限位置过程中及在极限位置时，与限位机构之间具有足够的间隙，能满足使用要求。
5．2离合踏板布置校核
5．2．1轿车脚踏板布置设计要求
≯乜
图4离合踏板运动校核图5踏板布置要求示意图图6踏板间距示意图
下面是轿车脚踏板布置设计的要求：踏板排列：从驾驶员位置观察时，踏板应按以下次序自左至右排列，即离合踏板、制动踏板、加速踏板；踏板间距：踏板间距以两个踏板在参考平面P(图1中通过点A、且垂直于点A和点R连线的横向平面的平面)上投影之间的
最小距离来测量(如图5所示)。所谓两踏板之间的最小距离是指加速踏板和制动踏板之间的最小距离以及制动踏板和离合踏板
之间的最小距离；
离合踏板与车身固定部分的距离：离合踏板在参考平面P上的投影至被P平面所截的车身内饰板截面之间的最小距离(如图
6所示)；
操作单个踏板的最小侧向间距：紧挨踏板左右侧向有碍于踏板操作的两障碍物在参考平面P上投影之间的最小距离。除相邻
踏板外，还应考虑转向柱，固定装置等；
相关标准所规定或推荐的一些具体数值如表2所示。
表2踏板间距推荐值
ECE法规DIN73001
标准项目
M缸．Min．推荐值
E加速踏板和制动踏板间距1005070
F制动踏板和离合踏板问距5060
G离合踏板和车身内护板间距50130
H加速踏板侧向间距130170
J 离合踏板侧向间距160260
5．2．2踏板布置校核
根据上述要求对该车型三个踏板的布置设计情况进行校核，以判断踏板位置是否合理。
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第十一届河南省汽车工程科技学术研讨会
蛔＼
、、、觥，
图7三踏板及转向管柱在P平面上的投影图8三踏板及转向管柱在P平面上投影的相互间距根据国家标准《轿车脚踏板的侧向间距》(GB／T17346—1998)的要求，已知驾驶员踵点(448．1，一172．7，20)、H点坐标(1190，一305，340)，在该车型的三维布置图中，作出参考平面P。将三个踏板面分别投影到P平面上，所得图形如图5所示，其中踏板下面的边界线是地毯及内饰与P平面的交线。
在P平面内，在数模中对该车型踏板布置的相关距离进行测量见图8，得到如表3所示结果。
表3踏板间距及对比
ECE法规DIN7300l
代号踏板间距测量项目该车型踏板间距
Ma】c．Min．推荐值
E加速踏板和制动踏板间距100507087
F制动踏板和离合踏板间距506065
G离合踏板和车身内护板间距5013095
H加速踏板侧向间距130170167
J离合踏板侧向间距160260204从表中可以看出，该车型脚踏板之间的间距都满足ECE法规要求，跟DIN 73001中的推荐值也比较接近。
由手转向管柱比较短，踏板与转向管柱之间在空间上有足够的间隙，在P平面上体现不出其相对位置关系，因此在此就不做校核。
从以上的校核来看，该系列乘用车的脚踏板布置较好地符合以上所给出的标准，可以满足操纵性要求。
6方案验证
经过试制样件试装，方案实施前后踏板力对比如下表所。
表4方案实施前后对比
车辆状态离合踏板操纵力(N)
优化方案实施前(回位弹簧线径3．0，踏板杠杆比5．1)151
优化方案实施后(回位弹簧线径2．5，踏板杠杆比6．2)118由此可见，该优化方案既能解决离合踏板力重的问题，又能很好地满足布置及舒适性的要求。
7结束语
本文通过对离合操纵系统的设计分析，出影响离合踏板力的关键因素，结合相关法规要求在满足布置要求的条件下进行离合踏板力的优化改善。
参考文献
[1]汽车工程手册编写组编．汽车工程手册(设计篇)。北京：北京理工大学出版社，2010
[2]王望予，汽车设计(第4版)／．北京：机械工业出版社，2011
作者简介
赵志永(1985．5)，男，汉，周口人，学士，从事整车设计，电话0371—68581300，E．ail：zhaozy@haima．corn。
HNSA El4129厢板外移增大内控结构在半挂车上的运用
刘春霞1 郭海刚1 张霞2 1驻马店中集华骏车辆有限公司2驿城区科学
技术局河南驻马店463000
【摘要】本文介绍一种新型车厢结构，在满足公告外形基础上，该结构可有效增大车厢装载容积及车厢内控宽度，满足了用户的需求。
【关键词】满足公告外形，厢板外移，增大内控宽度及装载容积
Abstrac t：Thi s article is to in t r o d u c e a new kind of box s t r uc t u r e，w h i c h is a bl e to enl a r ge t he l o ad i n g ca p ac it y and inside width of t h e box o n the b as is o f a nn ou nce d ov era ll dimen sion，SO a s to meet c u s t om e r’S ne ed we ll．
Ke y wo rds：Me et an no un ce d ov era ll dim ens ion，Pa nel shifted outside，Enlarge th e inside width and the lo a d in g c ap a ci ty of the b o x．1前言
随着公路现代化运输的快速发展，对各种挂车的要求也越来越规范。各地车管所对车辆上户越来越严格，车辆外形尺寸及轴距必须符合公告。但用户为了多拉货或拉对车厢内控较为严格的特殊货物时，往往要求车辆外形在满足公告参数的基础上，要求车辆内控尺寸尽量做大，从而增加挂车的装载容积。
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