汽車離合器的膜片彈簧設(shè)計計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u22739汽車離合器的膜片彈簧設(shè)計計算案例 1320451.1膜片彈簧基本參數(shù)的選擇 1103001.2膜片彈簧基本參數(shù)的校核 2140531.3膜片彈簧材料 3189551.4膜片彈簧的彈性特性曲線 315611.5彈簧載荷與變形關(guān)系 456611.6膜片彈簧的應(yīng)力計算 61.1膜片彈簧基本參數(shù)的選擇1.1.1截錐高度，其與板厚比值和板厚的選擇車用離合器上膜片彈簧的一般為，而板厚為。故初選，，所以。1.1.2自由狀態(tài)下碟簧部分大端、小端和比值的選擇的比值越大，彈簧利用率越低，應(yīng)力越高，彈簧也越硬。為滿足壓緊力以及結(jié)構(gòu)布置的要求，一般為。拉式膜片彈簧的值應(yīng)該大于等于摩擦片的平均半徑。拉式的值比推式的大。當(dāng)時，，由于選取的是拉式膜片彈簧，故應(yīng)滿足關(guān)系，故取。在保證對彈簧利用率應(yīng)大的情況下，結(jié)合實(shí)際所需，取。故。1.1.3膜片彈簧起始圓錐底角的選擇滿足。1.1.4分離指數(shù)目n的選取一般情況下常取18。故取18。1.1.5切槽寬度、及半徑的確定的取值應(yīng)該滿足的要求。而，。取，，則。故取。1.1.6壓盤加載點(diǎn)半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑的確定和應(yīng)該滿足下列條件：為保證膜片彈簧剛度的性能良好，故選擇，。1.2膜片彈簧基本參數(shù)的校核(1)截錐高度與板厚的比值與起始圓錐底角應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi):故符合要求。彈簧的各部分有關(guān)尺寸比值應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)：故符合要求。為了均勻分布摩擦片上所受的壓緊力，拉式膜片彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑應(yīng)位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間：故符合要求。根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)的布置要求，與，與，與之差應(yīng)在一定范圍內(nèi)：故符合要求。膜片彈簧分離指的作用與分離杠桿相同，故杠桿比應(yīng)該符合一定范圍，而本設(shè)計選取的是拉式膜片彈簧離合器：由(5-7)，(5-8)，(5-9)，(5-10)，取，。1.3膜片彈簧材料膜片彈簧是一種碟形彈簧，其特殊結(jié)構(gòu)。主要組成是分離指部分和碟簧部分。膜片彈簧的材料的選取，應(yīng)該具有高的沖擊強(qiáng)度，高的疲勞強(qiáng)度和靜力強(qiáng)度，高的屈服極限和彈性極限以及足夠大的塑性變形性能。而在國內(nèi)，膜片彈簧通常采用50CrVA或硅錳鋼60Si2MnA等優(yōu)質(zhì)的高精度鋼板材料。故選取硅錳鋼60Si2MnA即可。圖5-1膜片彈簧示意圖1.4膜片彈簧的彈性特性曲線圖5-2膜片彈簧的彈性特性曲線在膜片彈簧離合器中，膜片彈簧的工作特性與截錐高度和板厚的比值H/h有關(guān)，不同的H/h值能得到不同的特性變形特性。如圖5-3中的曲線表明，載荷與變形呈正比，彈簧承受能力比較強(qiáng)。如圖5-3中的曲線表明，當(dāng)載荷增加，彈簧不變形。曲線上一小段直線出現(xiàn)，這便是零剛度彈簧。如圖5-3中，彈簧特性曲線中有負(fù)剛度區(qū)。載荷與剛度呈反比。離合器壓緊彈簧選取的便是有適宜的負(fù)剛度的彈簧。如圖5-3，這類彈簧的特性曲線中有負(fù)值載荷的區(qū)域，也有更大的負(fù)剛度不穩(wěn)定工作區(qū)。很適合用于液力傳動中的鎖止機(jī)構(gòu)。1.5彈簧載荷與變形關(guān)系假設(shè)集中在支承點(diǎn)處的膜片彈簧所受載荷用表示，加載點(diǎn)間軸向相對變形以表示，其關(guān)系式為：式中，為彈性模量，鋼材料??；為材料的泊松比，鋼材料??；為自由狀態(tài)下碟簧部分內(nèi)截錐高度；為膜片彈簧鋼板厚度；、分別為自由狀態(tài)下碟簧部分大、小端半徑；、分別為壓盤加載點(diǎn)和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑。將帶入式(5-11)可得出：對公式(5-12)求一次導(dǎo)數(shù)，可得出的凹點(diǎn)與凸點(diǎn)，再通過二次求導(dǎo)得出拐點(diǎn)。凸點(diǎn)：時，凹點(diǎn)：時，拐點(diǎn)：時，離合器在分離狀態(tài)時，加載點(diǎn)變化。將分離軸承施加到膜片彈簧指的載荷設(shè)為，載荷作用點(diǎn)變形是，其關(guān)系式為：列出表(5-1):表5-1膜片彈簧工作點(diǎn)數(shù)據(jù)表由圖(5-3)可知膜片彈簧工作點(diǎn)位置。膜片彈簧的壓平位置與曲線拐點(diǎn)相對應(yīng)，而且。當(dāng)離合器處于接合狀態(tài)，此時膜片彈簧工作點(diǎn)一般在凸點(diǎn)和拐點(diǎn)之間選取，并且靠近或者在點(diǎn)處，故有，為保證在最大磨損限度范圍內(nèi)摩擦片的壓緊力從到變化不大。在離合器處于分離狀態(tài)時，工作點(diǎn)從變?yōu)?。并且點(diǎn)應(yīng)該盡量靠近點(diǎn)，這是為了最大限度的減少踏板力。圖5-3膜片彈簧工作點(diǎn)位置1.6膜片彈簧的應(yīng)力計算圖5-4子午斷面繞中性點(diǎn)的移動現(xiàn)選定子午斷面為坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)是中性點(diǎn)O，使子午斷面的上下邊與X軸平行。如圖(5-4)所示，在斷面上任意一點(diǎn)的切向應(yīng)力為：式中，為自由狀態(tài)下碟簧部分圓錐底角；為自由狀態(tài)下碟簧部分子午斷面轉(zhuǎn)角；為中性點(diǎn)半徑，。為分析端向應(yīng)力在斷面中的分布規(guī)律，將式(5-15)寫為X軸和Y軸的關(guān)系式：式中，微膜片彈簧變形位置；為切向應(yīng)力。由式(5-16)知，一定時，相應(yīng)的在X-Y坐標(biāo)系中呈現(xiàn)線型分布。當(dāng)，由于的值很小，可將其看為，得出。由此式能看出時，無論取何值，都存在。K點(diǎn)與O點(diǎn)的連線被稱位零應(yīng)力直線，其壓力區(qū)在零應(yīng)力直線內(nèi)側(cè)，而拉應(yīng)力區(qū)在外側(cè)。并且應(yīng)力直線離等應(yīng)力直線越遠(yuǎn)，應(yīng)力值越高。故，切向應(yīng)力最大的地方是碟簧部分內(nèi)緣點(diǎn)B，切向拉應(yīng)力最大處為A處。據(jù)分析，切向應(yīng)力最大的是B點(diǎn)，只需要對B處的膜片彈簧應(yīng)力進(jìn)行校核即可。將B點(diǎn)坐標(biāo)和帶入式(5-16)可得出：當(dāng)時，可得出在最大值時的轉(zhuǎn)角:由于：所以：。由于B點(diǎn)在分離指根部上，還受分離軸承推力