如果不計分離指在作用下的彎曲變形

1、系式。如果不計分離指在作用下的彎曲變形，則分離軸承推分離指的移動行程(圖2一lOc)為 (2-14)式中，為壓盤的分離行程(圖2-10b、c)。三、膜片彈簧的強度校核由前面假設可知，子午斷面在中性點O處沿圓周方向的切向應變?yōu)槎?，故該點的切向應力為零，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(z，y)的切向應力為 (2-15)式中，為自由狀態(tài)時碟簧部分的圓錐底角；為從自由狀態(tài)起，碟簧子午斷面的轉角：e為中性點半徑，e=(R-r)/(R/r)。 由式(2-1 5)知，當一定時，一定的切向應力在xOy坐標系中呈線性分布，當=0時有 (2-16)因很小，tan，

2、則式(2-1 6)表明對于一定的，零應力分布在過O點而與z軸成角的直線上(圖2-1 1)。實際上，當z=-e時，無論為何值，均存在y=-e，即對于一定的，等應力線都匯交于K點，其坐標為x=-e、y=-。顯然OK為零應力直線，其內側為壓應力區(qū)，外側為拉應力區(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，碟簧部分內上緣點B的切向壓應力最大。當K點的縱坐標e>h2時，A點的切向拉應力最大；當e<h2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=h2代人式(2-1 5)，

3、可得B點的應力。 (2-17) 令，可求出達到極大值時的轉角 (2-18) 式(2-1 8)表明，B點最大壓應力發(fā)生在比碟簧壓平位置再多轉動一個角度arctanh2(e-r)h2(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角，計算時，應取；如果，則取。 在分離軸承推力作用下，B點還受彎曲應力萬，其值為 (2-19) 式中，n為分離指數(shù)目；為一個分離指根部寬度。 考慮到彎曲應力是與切向壓應力相互垂直的拉應力，根據(jù)最大切應力強度理論，B點的當量應力為 - (2-20)試驗表明，裂紋首先在碟簧壓應力最大的B點產生，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

4、于拉應力產生裂紋，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1500-1700MPa。 四、膜片彈簧主要參數(shù)的選擇1.比值Hh和h的選擇比值Hh對膜片彈簧的彈性特性影響極大。分析式(2-11)可知，當Hh<時，為增函數(shù)；Hh=時，有一極值，該極值點恰為拐點；Hh>時，有一極大值和一極小值；當Hh=時，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Hh一般為1.6-2.2，板厚h為24mm。 2.比值Rr和R、r的選擇 研究表明，Rr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

5、徑誤差影響越大，且應力越高。根據(jù)結構布置和壓緊力的要求，Rr一般為1。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，拉式膜片彈簧的r值宜取為大于或等于。而且，對于同樣的摩擦片尺寸，拉式的R值比推式大。3.的選擇膜片彈簧自由狀態(tài)下圓錐底角口與內截錐高度H關系密切,=arctanH(R一r)H(R-V)，一般在9°1 5°范圍內。 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/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，

6、一般，以 保證摩擦片在最大磨損限度范圍內壓緊力從 到變化不大。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1 8，大尺寸膜片彈簧有些24，小尺寸膜片彈簧有些取12。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 國內膜片彈簧一般采用60Si2MnA或50CrVA等優(yōu)質高精度鋼板材料。 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

7、性變形以產生殘余反向應力。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530。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鉻。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的硬度差不大于3個單位。碟簧部分應為均勻的回火托

8、氏體和少量的索氏體。單面脫碳層的深度一般不得超過厚度的3。膜片彈簧的內外半徑公差一般為Hl l和hl l，厚度公差為±O025mm，初始底錐角公差為±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O1 mm。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O81.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，國內關于膜片彈簧優(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)

9、從動盤摩擦片磨損前后彈簧壓緊力之差的絕對值為最小。 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，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)分配不同權重來協(xié)調它們之間的矛盾，并用轉換函數(shù)將兩個目標合成一個目標，構成統(tǒng)一的總目標函數(shù) (221)式中，和分別為兩個目標函數(shù)和的加權因子，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、h、R、r、這六個尺寸

10、參數(shù)以及在接合工作點相應于彈簧工作壓緊力的大端變形量(圖212)為優(yōu)化設計變量，即 X= (222)3.約束條件 1)應保證所設計的彈簧工作壓緊力與要求壓緊力相等，即 = 2)為了保證各工作點A、B、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)，應正確選擇相對于拐點的位置，一般又 / =0.81.O，即 (2-23) 3)為了保證摩擦片磨損后離合器仍能可靠地傳遞轉矩，并考慮到摩擦因數(shù)的下降，摩擦片磨損后彈簧工作壓緊力應大于或等于新摩擦片時的壓緊力，即 4)為了滿足離合器使用性能的要求，彈簧的Hh與初始底錐角H(R一r)應在一定范圍內即 1.6Hh

11、2.2 9°H(R一r)1 5° 5)彈簧各部分有關尺寸比值應符合一定的范圍，即 1.20Rr1.35 702Rh100 3.5R5.O (2-24)式中，為膜片彈簧小端內半徑，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(或拉式膜片彈簧的壓盤加載點半徑)應位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間，即 推式：(D+d)4D2 拉式：(D+d)4D2 7)根據(jù)彈簧結構布置的要求，與R、與r、與 之差應在一定范圍內，即 1-7 O6 O4 8)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選取，即 推式：2.34.5 拉式： 3.59.09)為了保證避免彈力衰減要求，彈簧在工作過程中B點的最大壓應力應不超過其許用值，即 圖2-13 膜片彈簧的尺寸簡圖 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(或)應不超過其相應許用值，即 或 11)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