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[摘 要]在汽车中，离合器处于变速箱和发动机之间，安装在汽车的飞轮壳中，其中，离合器的输出轴与变速器的相同，并将总成固定在飞轮上。在驾驶过程中，驾驶人员可以控制离合器的状态从而达到控制发动机和变速箱适合结合。但是在汽车起步的时候，离合器可能会产生比较大的噪音和震动，所以要对其进行精密的设计。本文主要是结合目前汽车离合器的安装现状，对离合器的设计提出几点意见，希望对日后的设计或者是优化起到作用。
[关键词]离合器；改进；优化
中图分类号：U463.211 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）44-0111-01
在汽车的传动系统中，离合器是一个十分重要的部件，它不仅会影响到汽车的动力系统，还会影响到汽车的安全舒适性能。在传统离合器的设计中，主要的计算部分都是通过人工完成的，很多通過手工不能计算的数据都是通过估算或者是以往的经验得到的，然后将数据带入进行试验，反复进行修正，直到数据满足设计要求。这种计算方法不仅浪费了很多的时间和精力，而且得到的结果仅仅是满足设计要求，不一定能使离合器的性能达到最优，存在很多的缺陷。以下，将介绍一些基本方法设计汽车离合器。
一、离合器的基本设计
（一） 关于软件的设计
如今，随着科技的不断发展，软件逐渐成为离合器设计的重要部分。在软件设计的时候，首先要根据以往的数据和经验，通过制图软件设计出离合器的三维模型；然后使用仿真软件对模型进行仿真分析，查看设计的离合器是否满足要求，然后对设计图纸进行修改；当设计满足要求之后，使用有限元分析软件并结合实际条件，对离合器中各个元器件所能承担的负载情况进行分析，以确定出产品所能承担的极限状态和最佳状态。
（二） 结构不同的离合器执行机构的设计
在离合器系统中，执行机构是全部动作的执行者，通过控制器可以控制执行机构，进而实现对结合的控制。整个控制过程在很大程度上取决于执行机构的性能，而且还会影响到汽车在运行过程中的安全性和可靠性，在整个汽车系统中，离合器执行机构十分重要。
二、电控气动式执行机构
本执行机构的主要驱动原件是气缸，在设计过程中，可以利用汽车本身的气压制动系统，将驱动机构进行简化，但是即使简化之后，执行原件的体积减少的依旧不多，在元器件布置的时候，依然存在困难。除此以外，以目前对位置控制的水平来说，气动控制的精度不是很高，达不到离合器自动控制的目的。
（一）电控液动式执行机构
在实际应用中，这种执行机构已经得到了一定的应用，但是此机构最大的缺点就是结构比较复杂、对温度的灵敏性比较强，这就导致在汽车运行过程中随着发动机温度的升高会产生不良反应，而且后期的维护也不方便，随着技术的进步，这种执行机构会逐渐处于劣势地位。
（二）电机驱动式执行机构
此执行机构的原理比较简单，所以控制起来比较方便，在加上对外界环境的适应性比加强，所以使用十分广泛。在离合器中安装驱动机构是为了利用涡轮蜗杆和螺杆螺母传动，将电机的旋转变为直线运动。其中使用的两种传动，如果选择螺杆螺母式的话，就必须安装相应的传感器，在操作上比较复杂；而使用涡轮蜗杆传动则相对简单很多，在现实中的使用比较广泛，为了提高控制的精度和范围，人们还使用辅助助力机构。市场上电机的种类比较多，而不同的电机，应选取不同的控制方式。如果需要的是控制性能比较强、控制方式简单的电机，永磁直流电机比较合适，但是这种电机的寿命比较短；如果需要选择可靠性比较强的电机，可以选择支流无刷电机，但是这种电机在控制时比较麻烦；如果对控制的要求比较高，则可使用步进电机，但是大多数的步进电机在价格上比较高，而且控制也是比较复杂的，使用者可以根据自身的要求选择合适的电机。
（三）离合器的控制设计
在汽车制造领域，电子控制技术的应用十分广泛，电子技术的使用使得车辆在行驶过程中的安全性和舒适性都有所提高。在汽车领域，电子技术主要应用在以下几个方面：自动挡系统、变速器、发动机防抱死等方面。在汽车系统中加入了电子技术，虽然很大程度上改善了汽车的性能，也增加了很多的油耗。于是人们将液压技术引入到汽车系统中，将其与电子控制技术相结合，在传统离合器的基础上进行改造和升级，使其变得自动化、智能化，在改善汽车性能的同时，还能降低一部分的油耗，这种结合技术是一项适合未来发展的新技术。
在新的离合器设计中，可以取消踏板，使用电子技术对其进行监控。所以在设计的时候，必须掌握离合器对汽车的控制情况，然后使用其他的操作达到控制离合器的目的，这除了需要掌握踏板的功能之外，还要掌握档位、油门和制动踏板对汽车动作的各项控制。通过表1，向控制芯片中输入形式信号进行处理，然后将处理之后的结果输出，其中各个信号都是通过相应的传感器获得。汽车的运行状态信号由制动踏板传感器获得；油门的动作信号由安装在油门处的传感器获得，汽车的速度信号则由安装在变速器位置的速度传感器获得；在汽车的空档处，还安装了按钮式的传感器，以判断汽车是否处于空档运行。
三、离合器的优化设计
在对离合器中一些关键性的元器件进行设计的时候，可以使用群体智能优化算法，可以在原有的基础上对离合器进行优化升级。该算法中的微粒群算法是由KenndeY和Eberhart在1995年的时候开发的，这是一种以鸟类的生活群体为基础，得到的一种演化计算。在这种算法中认为，在群体中的每一个个体都拥有公共信息的共享权，从而使得问题解的空间从无序到有序的转换，最终得到该问题的最优解。以下为算法的方程：
在方程中：表示的是第i个微粒在j维中的t和t+1代的速度；C1和C2表示的是微粒在0-2间的加速度，表示的是两个不同的随机变量，这两个随机变量的取值区间为0—1；Pij（t）指的是第i个微粒在j维中t代的最佳位置；Pgj（t）则表示的是第g个微粒在j维中t代的最佳位置；指的是第i个微粒在j维中的t和t+1代的位置。其中i表示的是微粒， j表示的是维数，t表示的是代数。
使用微粒群算法可以将离合器中各个参数求解出来，但是设计要求不同，目标函数也是不同的，所以在设计过程中，可以使用权重系数，将所有的目标函数进行统一，然后结合不同的约束条件，将其重新构造，称为一个新的目标函数，然后将新的函数作为线性问题分析的基础。
四、结语
本文通过通汽车离合器的设计和优化进行分析，将离合器的基本原理以及需要注意的地方进行了详细的介绍，相关设计人员可以一次为基础，在提升汽车性能、增加安全舒适性能的基础上简化汽车系统的操作。
参考文献
[1] 刘朝红；电动汽车现状及发展趋势[J]；本溪冶金高等专科学校学报；2014年03期.
[2] 燕展存；王剑彬；基于遗传算法的摩擦片和膜片弹簧并行优化设计[J]；农业装备与车辆工程；2012年11期.
[3] 刘从权；陈照中；汽车离合器膜片弹簧有限元分析[J]；农业装备与车辆工程；2011年11期.
[关键词]离合器；改进；优化
中图分类号：U463.211 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）44-0111-01
在汽车的传动系统中，离合器是一个十分重要的部件，它不仅会影响到汽车的动力系统，还会影响到汽车的安全舒适性能。在传统离合器的设计中，主要的计算部分都是通过人工完成的，很多通過手工不能计算的数据都是通过估算或者是以往的经验得到的，然后将数据带入进行试验，反复进行修正，直到数据满足设计要求。这种计算方法不仅浪费了很多的时间和精力，而且得到的结果仅仅是满足设计要求，不一定能使离合器的性能达到最优，存在很多的缺陷。以下，将介绍一些基本方法设计汽车离合器。
一、离合器的基本设计
（一） 关于软件的设计
如今，随着科技的不断发展，软件逐渐成为离合器设计的重要部分。在软件设计的时候，首先要根据以往的数据和经验，通过制图软件设计出离合器的三维模型；然后使用仿真软件对模型进行仿真分析，查看设计的离合器是否满足要求，然后对设计图纸进行修改；当设计满足要求之后，使用有限元分析软件并结合实际条件，对离合器中各个元器件所能承担的负载情况进行分析，以确定出产品所能承担的极限状态和最佳状态。
（二） 结构不同的离合器执行机构的设计
在离合器系统中，执行机构是全部动作的执行者，通过控制器可以控制执行机构，进而实现对结合的控制。整个控制过程在很大程度上取决于执行机构的性能，而且还会影响到汽车在运行过程中的安全性和可靠性，在整个汽车系统中，离合器执行机构十分重要。
二、电控气动式执行机构
本执行机构的主要驱动原件是气缸，在设计过程中，可以利用汽车本身的气压制动系统，将驱动机构进行简化，但是即使简化之后，执行原件的体积减少的依旧不多，在元器件布置的时候，依然存在困难。除此以外，以目前对位置控制的水平来说，气动控制的精度不是很高，达不到离合器自动控制的目的。
（一）电控液动式执行机构
在实际应用中，这种执行机构已经得到了一定的应用，但是此机构最大的缺点就是结构比较复杂、对温度的灵敏性比较强，这就导致在汽车运行过程中随着发动机温度的升高会产生不良反应，而且后期的维护也不方便，随着技术的进步，这种执行机构会逐渐处于劣势地位。
（二）电机驱动式执行机构
此执行机构的原理比较简单，所以控制起来比较方便，在加上对外界环境的适应性比加强，所以使用十分广泛。在离合器中安装驱动机构是为了利用涡轮蜗杆和螺杆螺母传动，将电机的旋转变为直线运动。其中使用的两种传动，如果选择螺杆螺母式的话，就必须安装相应的传感器，在操作上比较复杂；而使用涡轮蜗杆传动则相对简单很多，在现实中的使用比较广泛，为了提高控制的精度和范围，人们还使用辅助助力机构。市场上电机的种类比较多，而不同的电机，应选取不同的控制方式。如果需要的是控制性能比较强、控制方式简单的电机，永磁直流电机比较合适，但是这种电机的寿命比较短；如果需要选择可靠性比较强的电机，可以选择支流无刷电机，但是这种电机在控制时比较麻烦；如果对控制的要求比较高，则可使用步进电机，但是大多数的步进电机在价格上比较高，而且控制也是比较复杂的，使用者可以根据自身的要求选择合适的电机。
（三）离合器的控制设计
在汽车制造领域，电子控制技术的应用十分广泛，电子技术的使用使得车辆在行驶过程中的安全性和舒适性都有所提高。在汽车领域，电子技术主要应用在以下几个方面：自动挡系统、变速器、发动机防抱死等方面。在汽车系统中加入了电子技术，虽然很大程度上改善了汽车的性能，也增加了很多的油耗。于是人们将液压技术引入到汽车系统中，将其与电子控制技术相结合，在传统离合器的基础上进行改造和升级，使其变得自动化、智能化，在改善汽车性能的同时，还能降低一部分的油耗，这种结合技术是一项适合未来发展的新技术。
在新的离合器设计中，可以取消踏板，使用电子技术对其进行监控。所以在设计的时候，必须掌握离合器对汽车的控制情况，然后使用其他的操作达到控制离合器的目的，这除了需要掌握踏板的功能之外，还要掌握档位、油门和制动踏板对汽车动作的各项控制。通过表1，向控制芯片中输入形式信号进行处理，然后将处理之后的结果输出，其中各个信号都是通过相应的传感器获得。汽车的运行状态信号由制动踏板传感器获得；油门的动作信号由安装在油门处的传感器获得，汽车的速度信号则由安装在变速器位置的速度传感器获得；在汽车的空档处，还安装了按钮式的传感器，以判断汽车是否处于空档运行。
三、离合器的优化设计
在对离合器中一些关键性的元器件进行设计的时候，可以使用群体智能优化算法，可以在原有的基础上对离合器进行优化升级。该算法中的微粒群算法是由KenndeY和Eberhart在1995年的时候开发的，这是一种以鸟类的生活群体为基础，得到的一种演化计算。在这种算法中认为，在群体中的每一个个体都拥有公共信息的共享权，从而使得问题解的空间从无序到有序的转换，最终得到该问题的最优解。以下为算法的方程：
在方程中：表示的是第i个微粒在j维中的t和t+1代的速度；C1和C2表示的是微粒在0-2间的加速度，表示的是两个不同的随机变量，这两个随机变量的取值区间为0—1；Pij（t）指的是第i个微粒在j维中t代的最佳位置；Pgj（t）则表示的是第g个微粒在j维中t代的最佳位置；指的是第i个微粒在j维中的t和t+1代的位置。其中i表示的是微粒， j表示的是维数，t表示的是代数。
使用微粒群算法可以将离合器中各个参数求解出来，但是设计要求不同，目标函数也是不同的，所以在设计过程中，可以使用权重系数，将所有的目标函数进行统一，然后结合不同的约束条件，将其重新构造，称为一个新的目标函数，然后将新的函数作为线性问题分析的基础。
四、结语
本文通过通汽车离合器的设计和优化进行分析，将离合器的基本原理以及需要注意的地方进行了详细的介绍，相关设计人员可以一次为基础，在提升汽车性能、增加安全舒适性能的基础上简化汽车系统的操作。
参考文献
[1] 刘朝红；电动汽车现状及发展趋势[J]；本溪冶金高等专科学校学报；2014年03期.
[2] 燕展存；王剑彬；基于遗传算法的摩擦片和膜片弹簧并行优化设计[J]；农业装备与车辆工程；2012年11期.
[3] 刘从权；陈照中；汽车离合器膜片弹簧有限元分析[J]；农业装备与车辆工程；2011年11期.