拉式膜片弹簧离合器设计说明书 - 图文(4)

3.2.2压盘材料确定

压盘形状一般都比较复杂，而且还要求耐磨、传热性好和具有较理想的摩擦性能，通常由灰铸铁铸成（注意：不能用低碳钢代替铸铁，因为低碳钢表面容易引起擦痕），其金相组织呈珠光体结构，硬度为HB170～227。为了

增加机械刚度，可另外添加少量合金元素（如镍、铁锰合金等）。

3.2.3传动片的设计及强度校核

传动片在膜片弹簧离合器中，除了要承担发动机的转矩之外，还要依靠其弹性作用使压盘分离。利用传动片来分离压盘，在离合器结构设计上要更简单，但传动片受力情况复杂，传动片的负荷严重，故必须仔细对它进行强度校核。

压盘通过传动片和离合器盖相连而被驱动。根据对传动片的功能要求，将其一段用

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铆钉固定在压盘上，另一端用铆钉与离合器盖相连，它们沿圆周切向布置，一般布置有3～4组弹性拨片组成。片厚一般为1～1.2mm，保证其既有足够的轴向弹性使压盘容易分离，又有足够的强度不至于弯曲拉压断裂。结构如图4.4和图4.5所示。

初选3组传动片，每组3片，每片厚度1mm，宽18mm，两孔间距l=80mm,孔径d=8mm，圆周切向布置，圆周半径R=110mm，弹性模量E=2.1X105 Mpa。

在布置传动片时要注意，通常情况下（即发动机正向输出转矩）传动片应该受拉力，但是当车轮驱动发动机时，传动片将受压，此时要当心它受压时的压杆稳定性问题。传动片与压盘、离合器连接时的安装高度，一般可如此设计：在离合器彻底分离时，压盘由传动片拉离至极端位置，此时，传动片应处于或接近于非弯曲状态（平直状态，相当于弯曲应力为零）。按照这一设计思想，当离合器在接合状态并传递转矩时，传动片将在弯、拉联合作用下工作，为了对传动片做强度校核，现建立传动片的分析计算模型，如图4.6：

传动片力学分析模型如图4.6（a）所示，从图中可以看出，其两端为固定端，其中一个固定端又能上下移动，这是一静不定问题。下图按照材料力学的方法来计算传动片及其应力。

若传动片有效长度为l1=l-1.5d (d为螺钉孔直径)设共用i组传动片每组有n片，若设每一传动片的截面惯性矩为JX,则一组n个的传动片的截面总惯

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性矩为nJX。

由于在实际使用中，只能知道传动片的轴向变形量，而不能直接指导其作用力的大小，故要通过其轴向变形，才能求出其作用力P的大小。为了解这一静不定问题，由变形协调条件可知，传动片两端处的转角θ1=θ2=0°，这样可画出传动片的弯矩图，如图（c）所示。根据材料力学公式y’’=M(x)/EJ,并通过积分最终可得每组传动片的总刚度Kn：

Kn=12EJXn/l13

（4-4）

全部i组传动片合成的总刚度为

K???Kn?12EJXni/l1

3 （4-5）

若知传动片的最大轴向变形为f=fmax,则其弹性恢复力Pmax可由上面的刚度公式导出：

Pmax?12EJXnifmax/l1

3 （4-6）

传动片所受应力可能来自3个方面： 1）

由于轴向变形f引起的力P所产生的弯曲应力1个传动片的抗弯截面模量）；

2）

由于传递转矩引起的拉力F作用下的拉应力传动片的截面积）；

3）

在F力作用下，由于高低差造成的弯曲应力

Ff。 inWF（式中A为一个inAPl（式中W为2inW压盘传动片上的最大拉力Fmax可按下式计算：

Fmax=TC/2R

（4-7）

一般来说膜片弹簧离合器的后备系数1.2<β<2.0,为安全起见，可取

Fmax=Temax/R

max

（4-8）

根据对传动片应力情况的分析，其最大应力σ即

应该是上述3部分的代数和，

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?max?FfFPl1?maxmax?max 2niWinWinA （4-9）

从上式中可以看出，最大应力值?max除了和传动片的组数i、每组的传动片数n和每片的截面系数W有关外，还和离合器的工作状况有关。下面分别讨论三种极端情况。

1）

离合器彻底分离位置。按照设计要求，在离合器彻底分离时，传动片轴线变形量f=0,故P=0，此时也不传递转矩，故F=0，所以传动片中的应力σ=0。

2）

压盘、膜片弹簧盒离合器盖组装成总成。传动片的轴向变形量最大值f=fmax就发生在压盘和离合器盖组装成总成的时候。此时根据结构布置得尺寸链可初步得到fmax值（没有考虑膜片弹簧变形引起的fmax的略微减小）。由于离合器不传递转矩此时F=0，最大应力由下式决定：

?max?或

Pl1 2niW （4-10）

?max?3fmaxEhl12 （4-11）

式中，h为传动片厚；E为材料弹性模量。 3）

离合器传递转矩切摩擦片磨损到极限。此时，虽然传动片的轴向变形量fmax 已经较上述fmax小，但传动片受力传扭，其应力最为复杂并可有两种情况：正向驱动和反向驱动。

若统一按公式Fmax=Temax/R，则正向驱动应力公式为

?max?3fmaxEhl12?6TemaxfmaxinRbh2?Temax inRbh （4-12）

反向驱动应力公式为

?max?3fmaxEhl12?6TemaxfmaxinRbh2?Temax inRbh （4-13）

由以上分析，传动片有效长度l1=l-1.5d=80-1.5*8=68mm。

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12?2.1?105?18?3?3传动片弯曲总刚度K?=MN/m=0.108MN/m

12?683?1000根据上述分析，计算一下三种情况的最大驱动应力以及传动片的最小分离力。

（1） 彻底分离时，按设计要求，f=0,Te=0,可知σ=0。

（2） 离合器和压盘组装成盖总成时，Te=o,fmax=6.64mm(见后关于膜片

弹簧工作点选取的讨论)，其最大应力：

?max3?6.64?2.1?105?1?=904.7MPa 268（3） 离合器传扭时，分正向驱动（发动机→车轮）与反向驱动（车轮

→发动机），fmax出现在离合器摩擦片磨损到极限状况，通过分析可知fmax=4mm（见后关于膜片弹簧工作点选取的讨论）。 a) 正向驱动

?max3?4?2.1?105?16?392?4?1000392?1000=39.1MPa ???6823?3?110?18?123?3?110?18?1b) 反向驱动

?max3?4?2.1?105?16?392?4?1000392?1000???=1050.9MPa 223?3?110?18?1683?3?110?18?1可见压盘与离合器盖组装成总成时最危险，由于计算载荷时比较保守，明显偏大，因此传动片的许用极限可取其屈服极限。鉴于上述传动片的应力状况，应选用80号钢。

（4）传动片的最小恢复力（弹性恢复力）F弹发生在新装离合器的时候，从动盘尚未磨损，离合器在结合状态下的弹性弯曲变形量此时最小，根据膜片弹簧工作点的选取，f=2.0mm。

弯曲总刚度K?=0.108MN/m

所以F弹=K?f=0.108?106?2/1000=216N 认为符合要求。

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