[发明专利]塑料离合踏板总成设计

说明书

技术领域

本发明涉及一种离合踏板总成设计，尤其是一种由塑料制成的离合踏板总成的设计。

背景技术

目前，轻量化设计已成为当今汽车产业努力发展的方向之一，同时汽车轻量化设计也是一个重要的研究课题。减轻汽车自重，不仅可以减少原材料的消耗，降低汽车的成本，还可以显著降低汽车能源消耗，减少有害气体的排放，提高汽车的动力性等。国内外开展轻量化设计的方案主要有三种：一种是汽车用材料的轻量化设计，即选用轻质化、高强度的材料来代替钢铁材，这些材料主要有铝合金、镁合金、塑料及其复合材料等。另一种是结构技术的轻量化设计，常用有限元法和优化设计方法进行结构改进和优化设计，以减少零部件的质量和数量来减轻整车的重量。第三种是工艺的轻量化设计，例如利用金属材料的低载强化特性，对变速箱齿轮使用新的磨合规范，可以提高齿轮的强度和寿命，从而进行轻量化设计。在继续推进汽车轻量化设计的过程中，采用轻结构设计与创新制造工艺是相辅相成的。通过对传统的工艺进行变革，采用创新的工艺制造出集成、中空的零部件，从而减轻零部件的质量。

汽车用塑料量的多少，作为衡量汽车设计和制造水平的一个重要标志。汽车轻量化使塑料作为原材料在汽车零部件领域被广泛采用，从内装件到外装件以及结构件，塑料制件的身影随处可见。

踏板是汽车的重要安全部件。由于塑料的强度、刚度要求以及其它考虑因素与钢结构件不同，这对设计者要求比较高。这项新型离合踏板无论从材料选择、制造工艺以及力学特性均与以往不同，它的特点是对汽车踏板总成的开发结合了汽车用材料轻量化设计和技术轻量化设计的优点，将先进工程塑料材料引入到轿车踏板总成的结构设计中，并利用有限元方法对其结构进行分析、设计，从而走出一条汽车零部件轻量化设计的新途径和新方法，为企业产品改造、新产品设计提供一种新思路、新方法。

发明内容

本发明是进行一种塑料离合踏板总成设计，其目的是要研发塑料总成产品来代替相应的金属产品，对汽车踏板总成的开发结合汽车用材料轻量化设计和技术轻量化设计的优点，将先进工程塑料材料引入到轿车踏板总成的结构设计中，并利用有限元方法和仿真分析对其结构进行分析、设计。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种塑料离合踏板总成设计，具体步骤是：

1.踏板总成外形结构设计

离合踏板外形的结构设计综合考虑安装环境、人体力学、成型工艺、塑料结构特征；按照踏板总成设计的各种标准、环境要求，以及踏板总成的空间要求、位置要求、功能要求，兼顾塑料制品成型工艺要求，利用三维造型软件SolidWorks软件初步设计出符合要求的踏板总成外形结构模型；

2.踏板总成功能仿真

针对离合踏板系统的设计要求，采用一个辅助踩踏力机构，此机构使得在踏板臂运动过程中，脚对踏板面的作用力始终保持在一个合理，舒适的状态，减轻驾驶员的驾驶疲劳；

3.强度设计及实验验证

利用有限元分析方法和有限元分析软件对设计的离合踏板总成结构进行强度设计，确保其强度和刚度要求。

上述第一步骤中，具体方法为：

(1)造型设计

初步确定实现使用功能的零件的形状尺寸、尺寸精度、形位公差和表面质量，并且做静载荷条件下短期和长期的形变校核及动载荷条件下冲击、疲劳和磨损校核；

(2)材料设计

根据加工性能、力学性能、热性能和物理性能有关性能要求选定材料；

(3)工艺结构设计

根据聚合物加工流变学的理论基础，设计时必须合理的处理流动性、收缩率、嵌件和脱模技术问题；

上述第三步骤中，对离合踏板总成的强度设计，采用类比分析的方法，即通过参考模型的有限元分析结果和实验进行验证，做出可行性评估，再对设计的离合踏板总成进行设计；

然后参照参考模型有限元分析的条件设置，对设计模型进行有限元分析。对比设计模型和参考模型的强度和刚度分析结果，符合要求则对模型保留作进一步细节修改，否则需要对结构进行重新设计。

本发明的有益效果是：