1、系式。如果不計分離指在F2作用下的彎曲變形，則分離軸承推分離指的移動行程九2f（圖2(2-14)lOc)為R1Ti式中，X1f為壓盤的分離行程（圖2-10b、c)。三、膜片彈簧的強度校核O處沿圓周方向的切向應變?yōu)槎?，故該點的切向應由前面假設可知，子午斷面在中性點力為零，O點以外的點均存在切向應變和切向應力。建立如圖2-9所示的坐標系，則斷面上任意點億，y）的切向應力crt為(2-15)Ex(不一q：/2)_y：1-12ex式中，a為自由狀態(tài)時碟簧部分的圓錐底角；邛為從自由狀態(tài)起，碟簧子午斷面的轉(zhuǎn)角：e為中性點半徑，e=（R-r）/In（R/r）。由式（2-15）知，當邛一定時，一定的切向應力5

2、在xOy坐標系中呈線性分布，當6=0時有y=(：-/2)x(2-16)因35/2）很?。ǘ?72）：tan（二二'/2）,則式（2-16）表明對于一定的中,零應力分布在過O點而與z軸成（口-中/2）角的直線上（圖2-11）。實際上，當z=-e時，無論巴為何值，均存在y=-（口平/2）e,即對于一定的中，等應力線都匯交于K點，其坐標為x=-e、y=-”一中/2）。顯然OK為零應力直線，其內(nèi)側(cè)為壓應力區(qū)，外側(cè)為拉應力區(qū)；等應力線越遠離零應力線，其應力值圖2-11切向應力在子午斷面中的分布越高。由此可見，碟簧部分內(nèi)上緣點B的切向壓應力最大。當K點的縱坐標（s-邛/2）e>h/2時，A

3、點的切向拉應力最大；當（口中/2）e<h/2時，A'點的切向拉應力最大。分析表明，B點的應力值最高，通常只計算B點的應力來校核碟簧的強度。將B點坐標x=-（e-r）和y=h/2代人式（2-15）,可得B點的應力仃舊。二tBE(1_2)-(e-r):2:(2-17)令datB/d牛=0,可求出達tB到極大值時的轉(zhuǎn)角,h'p=?'：(2-18)2(e-r)式(2-18)表明，B點最大壓應力發(fā)生在比碟簧壓平位置再多轉(zhuǎn)動一個角度arctanh/2(e-r)=/h/2(e-r)的位置處。當離合器徹底分離時，膜片彈簧子午斷面的實際轉(zhuǎn)角邛/平p,計算5b時，中應取中p；如果中f

4、v中p,則中取中f。在分離軸承推力F2作用下,B點還受彎曲應力萬仃舊,其值為(2-19)6(r-”2nbrh2式中，n為分離指數(shù)目；br為一個分離指根部寬度。考慮到彎曲應力是仃出與切向壓應力仃tB相互垂直的拉應力，根據(jù)最大切應力強度理論，B點的當量應力為二jB二:一舊-二tB(2-20)試驗表明，裂紋首先在碟簧壓應力最大的B點產(chǎn)生，但此裂紋并不發(fā)展到損壞，且不明顯影響碟簧的承載能力。繼后，在A'點由于拉應力產(chǎn)生裂紋，.這種裂紋是發(fā)展性的，一直發(fā)展到使碟簧破壞。在實際設計中，當膜片彈簧材料采用60Si2MnA時，通常應使仃jBw1500-1700MPa。四、膜片彈簧主要參數(shù)的選擇1 .比

5、值H/h和h的選擇比值H/h對膜片彈簧的彈性特性影響極大。分析式(2-11)可知，當H/h<J2時，F(xiàn)i=f(%小增函數(shù)；H/h=V2時，F(xiàn)i="九冶一極值，該極值點恰為拐點；H/h>J2時，F(xiàn)i=f(兀X極大值和一極小值；當H/h="5時，F(xiàn)i=f。")的極小值落在橫坐標上。為保證離合器壓緊力變化不大和操縱輕便，汽車離合器用膜片彈簧的H/h一般為1.6- -2.2,板厚h為24mm2 .比值RXr和Rr的選擇研究表明，R/r越大，彈簧材料利用率越低，彈簧剛度越大，彈性特性曲線受直徑誤差影響越大，且應力越高。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求，R/r一般為1。

6、201。35。為使摩擦片上壓力分布較均勻，推式膜片彈簧的R值應取為大于或等于摩擦片的平均半徑Rc,拉式膜片彈簧的r值宜取為大于或等于RcO而且，對于同樣的摩擦片尺寸，拉式的R值比推式大。3 .a的選擇膜片彈簧自由狀態(tài)下圓錐底角口與內(nèi)截錐高度H關(guān)系密切,a=arctanH/(Rr)H/(R-V),一般在9°15°范圍內(nèi)。4 .膜片彈簧工作點位置的選擇膜片彈簧的彈性特性曲線，如圖2-12所示。該線的拐點H對應著膜片彈簧的壓平位置，而且%h=(%m+及n)/2。新離合器在接合狀態(tài)時，膜彈簧工作點B一般取在凸點M和拐點H之間，且近或在H點處，一般,mb=(0.81.0)九1H,以保

7、證摩擦片在最大磨損限度入范圍內(nèi)壓緊力從F1B到F1A變化不大。當分離時，膜片彈簧工作點從B變到為最大限度地減小踏板力，C點應盡量靠近N點。5 .n的選取分離指數(shù)目n常取為18,大尺寸膜片彈簧有些24,小尺寸膜片彈簧有些取12丁圖212膜片彈簧的彈性特性曲線五、膜片彈簧材料及制造工藝國內(nèi)膜片彈簧一般采用60Si2MnA或50CrVA等優(yōu)質(zhì)高精度鋼板材料。為了保證其硬度、幾何形狀、金相組織、載荷特性和表面質(zhì)量等要求，需進行一系列熱處理。為了提高膜片彈簧的承載能力，要對膜片彈簧進行強壓處理，即沿其分離狀態(tài)的工作方向，超過徹底分離點后繼續(xù)施加過量的位移，使其過分離38次，并使其高應力區(qū)發(fā)生塑性變形以產(chǎn)

8、生殘余反向應力。一般來說，經(jīng)強壓處理后，在同樣的工作條件下，可提高膜片彈簧的疲勞壽命5%30%。另外，對膜片彈簧的凹面或雙面進行噴丸處理，即以高速彈丸流噴射到膜片彈簧表面，使表層產(chǎn)生塑性變形，形成一定厚度的表面強化層，起到冷作硬化的作用，同樣也可提高疲勞壽命。為提高分離指的耐磨性，可對其端部進行高頻感應加熱淬火或鍍銘。為了防止膜片彈簧與壓盤接觸圓形處由于拉應力的作用產(chǎn)生裂紋，可對該處進行擠壓處理，以消除應力源。膜片彈簧表面不得有毛刺、裂紋、劃痕等缺陷。碟簧部分的硬度一般為4550HRC分離指端硬度為5562HRC在同一片上同一范圍內(nèi)的硬度差不大于3個單位。碟簧部分應為均勻的回火托氏體和少量的索

9、氏體。單面脫碳層的深度一般不得超過厚度的3%。膜片彈簧的內(nèi)外半徑公差一般為Hll和hll,厚度公差為土O.025mm初始底錐角公差為土10'。上、下表面的表面粗糙度為1.6m,底面的平面度一般要求小于O.1mm膜片彈簧處于接合狀態(tài)時，其分離指端的相互高度差一般要求小于O.81.Omm六、膜片彈簧的優(yōu)化設計膜片彈簧的優(yōu)化設計就是通過確定一組彈簧的基本參數(shù)，使其載荷變形特性滿足離合器的使用性能要求，而且彈簧強度也滿足設計要求，以達到最佳的綜合效果。1.目標函數(shù)目前，國內(nèi)關(guān)于膜片彈簧優(yōu)化設計的目標函數(shù)主要有以下幾種：1)彈簧工作時的最大應力為最小。2)從動盤摩擦片磨損前后彈簧壓緊力之差的絕對

10、值為最小。'3)在分離行程中，駕駛員作用在分離軸承裝置上的分離操縱力平均值為最小。4)在摩擦片磨損極限范圍內(nèi)，彈簧壓緊力變化的絕對值的平均值為最小。5)選3)和4)兩個目標函數(shù)為雙目標。為了既保證離合器使用過程中傳遞轉(zhuǎn)矩的穩(wěn)定性，又不致嚴重過載，且能保證操縱省力，選取5)作為目標函數(shù)，通過兩個目標函數(shù)分配不同權(quán)重來協(xié)調(diào)它們之間的矛盾，并用轉(zhuǎn)換函數(shù)將兩個目標合成一個目標，構(gòu)成統(tǒng)一的總目標函數(shù)f(x)=w1fl(x)+w2f2(x)(221)式中，W1和W2分別為兩個目標函數(shù)f1(x加f2(x)的加權(quán)因子，視設計要求選定。2 .設計變量從膜片彈簧載荷變形特性公式(211)可以看出，應選取H

11、h、Rr、R1、口這六個尺寸參數(shù)以及在接合工作點相應于彈簧工作壓緊力F1B的大端變形量%B(圖212)為優(yōu)化設計變量，即X=x1x2x3x4x5x6x7T=HhRrR1r111B'(222)3 .約束條件1)應保證所設計的彈簧工作壓緊力F1B與要求壓緊力FY相等，即Bb=Fy2)為了保證各工作點A、日C有較合適的位置(A點在凸點M左邊，B點在拐點H附近，C點在凹點N附近，如圖2-12所示)，應正確選擇'B相對于拐點九1H的位置，一般又%B/兒1H=0.81.O,即、人小R-rO.8B-1.0(2-23)HR1Tl3)為了保證摩擦片磨損后離合器仍能可靠地傳遞轉(zhuǎn)矩，并考慮到摩擦因數(shù)

12、的下降，摩擦片磨損后彈簧工作壓緊力F1A應大于或等于新摩擦片時的壓緊力F1B,即F1A封F1B4)為了滿足離合器使用性能的要求，彈簧的H/h與初始底錐角“=H/(Rr)應在一定范圍內(nèi).即1.6WH/h<2,29°0iH/（Rr）W15°5）彈簧各部分有關(guān)尺寸比值應符合一定的范圍，即1.20WR/r<1.3570W2RXh<1003.5wR/r0<5.O（2-24）式中，r0為膜片彈簧小端內(nèi)半徑，如圖2-13所示。6）為了使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻，推式膜片彈簧的壓盤加載點半徑R1（或拉式膜片彈簧的壓盤加載點半徑A）應位于摩擦片的平均半徑與外半徑之

13、間,推式：（D+d）/4WR1wD/2拉式：（D+d）/4Wr產(chǎn)D/27）根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)布置的要求，R1與R、r1與r、rf與r0之差應在一定范圍內(nèi)，即1WR-R產(chǎn)7O<r1-rw60crf-r0<48）膜片彈簧的分離指起分離杠桿作用，因此其杠桿比應在一定范圍內(nèi)選取，即，八，1f推式：2.3W<4.5R1-r1R1-rf拉式：3.5&<9.0Rf9）為了保證避免彈力衰減要求，彈簧在工作過程中B點的最大壓應力仃tBmax應不超過其許用值，10）為了保證疲勞強度要求，彈簧在工作過程中A'點（或A點）的最大拉應力、-tBmax&LtB仃tA，max（或仃tAmax）應不超過其相應許用值，即、-tAmaxW。tA*或燈'tA'maxWCTtA11）由于彈簧在制造過程中，其主要尺寸參數(shù)H厄、R和r都存在加工誤差，對彈簧的壓緊力有一定的影響。因此，為了保證在加工精度范圍