汽车设计1(下)

1、2.4,2膜片弹簧的弹性特性此部分将介绍膜片弹簧的基本尺寸参数；并引入压紧状态和分 离状态下，施加在膜片弹簧上的载荷与膜片弹簧所产生的变形量的 两个关系式(1)基本尺寸参数转角设为。此部分将介绍膜片弹簧的基本尺寸参数；并引入压紧状态和分 离状态下，施加在膜片弹簧上的载荷与膜片弹簧所产生的变形量的 两个关系式(1)基本尺寸参数膜弹钢厚片簧板度此部分将介绍膜片弹簧的基本尺寸参数；并引入压紧状态和分离状态下，施加在膜片弹簧上的载荷与膜片弹簧所产生的变形量的两个关系式(1)基本尺寸参数r为 自由 状态 下碟 簧小 端半 径此部分将介绍膜片弹簧的基本尺寸参数；并引入压紧状态和分离状态下，施加在膜片弹簧上的载荷与膜片弹簧所产生的变形量的 两个关系式(1)基本尺寸参数为由态碟大半 我自状下簧端径此部分将介绍膜片弹簧的基本尺寸参数；并引入压紧状态和分离状态下，施加在膜片弹簧上的载荷与膜片弹簧所产生的变形量的 两个关系式(1)基本尺寸参数R2.4,2膜片弹簧的弹性特性自由状态）基本尺寸参数（2）载荷变形特性膜片弹簧处于自由状态R、臼分别是压盘加载点和支承环加载点的半径;H是自由状态下碟簧部分的内截锥高度

2、）基本尺寸参数川、门分别是压盘加载点和支承环加载（2）载荷变形特性点的*怒2.4.2膜片弹簧的弹性特性)基本尺寸参数(2)载荷变形特性自由状态压紧状态(1)7vEh ln(7? / r) 6(1-2)1区 f )2R-r y其中，E为弹性模量/为泊松比2.4.2膜片弹簧的弹性特性）基本尺寸参数（2）载荷变形特性压紧状态分离状态(1)基本尺寸参数(2)载荷变形特性压紧状态分离状态)基本尺寸参数(2)载荷变形特性自由状态压紧状态分离状态利用相似三角形可得(2)根据膜片弹簧受载变形时，在相同外力矩M下，会产生相同转角K4 =(3)联解方程(1)、(2)和(3)可得H4 1士 /-iAzL +/n - rt2 r - rfF _ TrEhA ln(7? / r)通过F1、F2与4、4的关系式即可得到膜片弹簧的弹性特性曲线2.4,3膜片弹簧的强度计算此部分引入膜片弹簧的应力计算公式，并指出产生最大应力点，以及最大点的当量应力计算此部分引入膜片弹簧的应力计算公式，并指出产生最大应力点，以及最大点的当量应力计算(1)切向应力计算公式E ) xcp(a-(p/2)-y(p bI 2(1 JU J X其

3、中:a一自由状态时碟 二簧部分的圆锥底角； -S一从自由状态起,碟簧子午断面的转角； e 中性点半径，e=(R-r)/ln(R/r)2.4.3膜片弹簧的强盘(3)最大切向应计算B点坐标x约为-(e-r)、y=h/2 将B点坐标代入应力计算公式2.4,3膜片弹簧的强度计算(3)最大切向应计算B点坐标x约为-(e-r)、y= h/ 2 将B点坐标代入应力计算公式令 d(rlB / dcp = 07g)T(”)a+3=0可求出超达极大值的转角(pp - a-h/(2e-2r)（3）最大切向应计算上式表明旧点最大压应力发生在比碟簧压平位置（转角等于a）再多转一个角度,arctanh/ (2e-2r) h/(2e-2r)的位置处。彻底分离时，如子午断面实际转角5之中 计算6b时， 施取 力 （;经过最大值），如%V % ,则夕应取9f 。（4） B点弯曲应力计算在分离轴承推力F2作用下，B作为分离指根部的一点，还受有弯曲应力6（一。）尸2nbh2式中：n分离指数；b一单分离指根部宽（mm）-四max提不：力一十一至nW抗弯截面系数方形bM 2/6,圆形pi*” 3/32（5） B点当量应力B点弯

4、曲应力为拉应力，且与切向应力0出垂直， 根据最大剪应力强度理论(第三强度理论)，B 点的当量应力为。jB = O rB %b 当膜片材料采用60Si2MnA时, 通常5 1500-1700Mpa2.4,4膜片弹簧基本参数的选择膜片弹簧的基本参数:膜片弹簧自由状态下碟簧部分的内截锥高度H ；膜片弹簧钢板厚度h ；膜片弹簧的基本参数:膜片弹簧自由状态下碟簧部分的内截锥高度H ； 膜片弹簧钢板厚度h ；自由状态下碟簧部分大端半径R；2.4,4膜片弹喟膜片弹簧的基本参数 膜片弹簧自由状态下彳膜片弹簧钢板厚度h9R自由状态下碟簧部分大端半径y自由状态下碟簧部分小端半径r ；R9膜片弹簧的基本参数 膜片弹簧自由状态下彳膜片弹簧钢板厚度h自由状态下碟簧部分大端半径自由状态下碟簧部分小端半径r ；自由状态时碟簧部分的圆锥底角2.4,4膜片弹喟膜片弹簧的基本参数 膜片弹簧自由状态下彳膜片弹簧钢板厚度h自由状态下碟簧部分3 自由状态下碟簧部分4 自由状态时碟簧部分国分离指数目n2.4,4膜片弹簧基本参数的选择(1)比值H/h和h的选择比值H / h对膜片弹簧的弹性特性影响极大。(1)当H/hv正时，F为增

5、函数，弹簧刚度大，适于承受大载荷并用作缓冲装置的 行程限制当H/ h=V2时，有一极值，该极值点恰为拐点，中段平直，即变形增加但载荷 几乎不变，称为零刚度弹簧OvH/hv2j时，曲线中有一段负刚度区域，即变形增加而载荷反而减小, 此触很适用于含合器的压紧弹簧 当H/h=/时，F的极小值落在横坐标上。一般，为保证压紧力变化不大和操纵轻便，H/h 1.5-2.0 , h（板厚）取2-4mm。2.4,5膜片弹簧材料及制造工艺(2)比值R/r和R、r的选择根据结构布置和压紧力的要求，？八一般为1.201.35。为 使摩擦片上压力分布较均匀，推式膜片弹簧的R值应取为大于 或等于摩擦片的平均半径Rc,拉式膜片弹簧的r值宜取为大于 或等于Rc。(3) a的选择膜片弹簧自由状态下圆锥底角a与内截锥高度H关系密切,a=arctan H /(Rr) H/(Rr)o 一般在9。15。范 围内。(4) n的选择n常取18 (大尺寸可取24,小尺寸取12)(1)材料60Si2MnA 或 50CrVA(50 铭钢 A)(2)工艺强压处理(压平1 2 1 4 h )凹表面或双面喷丸一t疲劳强度分离指端部高频淬火或喷

6、镀铭或镀镉或四氟乙烯2.4.6膜片弹簧的优化设计确定一组弹簧的基本参数，使其弹性特性满足离合器的使用性能要求，而且弹簧强度也满足设计要求。（1）目标函数：国内主要有以下几种: A工作时的最大应力为最小。B从动盘摩擦片磨损前后,弹簧压紧力之差的绝对值为最小。C分离行程中，作用在分离轴承装置上的分离操纵力平均值为最小。D在摩擦片磨损极限范围内，弹簧压紧力变化的绝对值的平均值为最小。E选C和D两个目标函数为双目标。为使传递转矩稳定，又不严重过载，且操纵省力，选取E。通过两个目 标函数分配不同权重来协调它们之间的矛盾，并将两个目标函数合成一 个总目标函数。$ 2.4,6膜片弹簧的优化设计(2)设计变量h_r2观察膜片弹簧载荷变形特性公式7tEh 111(7? / r)_6(1-Z/2)J(7?1-/I)2式中，E-弹性模量；u一泊松比；H 内截锥高度；h弹簧板厚；R、r一碟簧部分大、小端半径；R1、门一压盘加载点和支 承环加载点半径。H、h、R、r、R1、门即为优化设计变量膜片弹簧工作点位置选择42.4.6膜片弹穹膜片弹簧工作点位置选择H/hj2JlH/h2/2(3)点B为新离合器膜片弹簧处于

7、压紧状态时的工作点位置 Aw= (0.8 1.0) XAih(4)点A为摩擦片磨损到极限的位置。由B点的位置减去摩擦片的最大磨损量求得。即Aa=Ab-AA其中AA=Zc X AS。Zc为摩擦片的面数ASo为每摩擦工作面最大允许磨损量，一般为0.651.1mm片42.4,6膜片弹膜片弹簧工作点位置选择勺二二MH离时膜片弹簧的工作位置，该位置取决于压琮，作回埴天兀计居狈重!(5)点C为离合 盘的升程入；般为0.65.1 mmA42.4,6膜片弹膜片弹簧工作点位置选择(4)点A为摩擦片磨损到极限的位置。由B点的位置减去摩擦片的最大磨损量求得。即Ala= Alb -2kA其中AA=Zc X ASoZc为摩擦片的面数;AS。为每博&入%MH擦工作面最大允许磨损量，一 般为0.651.1 mm(5)点C为离合器分离时膜片弹簧的工作位置，该位置取决于压盘的升程AfAn =Zc X AS其中AS为彻底分离时，每对摩擦面的间隙单片式取0.751 mm;Zc与上相同$2.4,6膜片弹膜片弹簧工作点位置选择(5)点C为离合器分离时膜片弹簧的工作位置，该位置取决于压盘的升程AfAlf =Zc X AS其中AS为彻底分离时，每对摩擦面的间隙单片式取0.7 51 m m; Zc与上相同由上可见，B点是基础，确定B点是要注意考虑离合器盖的变形, B点确定后，其它几个工作点的位置就比较容易确定了$ 2.4.6膜片弹簧的优化设计X = x 1 x2 x3 X4 X5 X6 x7T= H h R r 凡、A1BT相对于拐点1H的位 li般，b/Ah=0.810， BP

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