拉式膜片弹簧离合器设计说明书 - 图文(6)

以中性点0为坐标原点在子午截面处建立x-y坐标系，则截面上任意点的切向应力为

x?(??)?y?E2 （4-22） ?t??2e?x1???

式中 ?---碟簧部分子午截面的转角，rad；

α---膜片弹簧自由状态时的圆锥底角，rad； e---中性点0的半径，mm；

e?R?r

ln(R/r)

分析表明，膜片弹簧碟簧部分凸面的内缘点B（见上图）处的切向压应力最

‘大；儿凹面的外缘点A或内缘点A（见上图）处的切向拉应力最大，但B点的

应力值最高，而且B点的最大应力值是发生在离合器分离过程中的某一位置，并且此时B点处于两向应力状态（见上图）。故通常只计算B点处的盈利来校核膜片弹簧的刚度，应使B点当量应力小于需用应力，即?Bi?[?]。

讲B点的坐标x??(e?r)和y=h/2带入式（），得B点的切向应力?tB为

?tB?e?r2h??[(e?r)??]?}

(1??2)r22{E （4-23）

令

d?tBh?0，得?tB达极大值?tBmax时的转角??max???。此式表明，

2(e?r)d??tBmax发生在将碟簧压平（转角为α）后使其子午截面再多转度时。

h这样一个角

2(e?r)若离合器彻底分离时膜片弹簧子午截面的转角?f???max，则取?=?f（彻底分离时的实际转角）。

在分离轴承力F2的作用下，B点作为分离指根部的一点尚承受弯曲应力

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?rB?6(r?rf)F2nbh2 （4-24）

式中 n---分离指数目；

b---分离指的根部宽度，mm。

由于?rB为径向拉应力，与切向压应力?tB相垂直（见图4.9），根据最大剪应力强度理论知B点的当量应力为：

?Bj??tB??rB

（4-25）

由60Si2MnA制造的膜片弹簧，?Bj的许用应力[?]可取为1400～1600MPa。膜片弹簧的设计应力一般可稍高于材料的屈服极限，为了提高其承载能力应进行强压处理（将弹簧压平并保持12～14h），使其高应力区产生塑性变形以得到残余反向应力。对膜片弹簧的内锥面进行喷丸处理，可提高其疲劳寿命。分离指内端部可进行高频淬火或镀铬以提高 其耐磨性。当已知膜片弹簧大端的变形λ时，B点的当量应力?Bj亦可按下式计算，即

?Bj?31

??r?rfr?P2?1?1?1ER?rH1h?[(?1)(??)??]?[?]22R?r2R1?r1R1?r12rR1?r1?2h1??rlnRr

（4-26） 令

d?Bjd??0，求得?Bj达到极大值时的大端变形：

?1???

max?HR1?r1h?(R1?r1)R?r2lnRrR[R?r(1?ln)]r

（4-27）

因此，当离合器彻底分离，大端变形?1f???max时，式中的λ

1

取值为?1f；

当?1f???max时，λ1则取值为??max。

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3.5.3膜片弹簧基本参数的选择

（1）H/h比值的选择 设计膜片弹簧时，要利用其线性的弹性变形规律因此要正确选择其特性曲线的形状，以获得最佳的使用性能一般汽车膜片弹簧H/h=1.5-2.0，板厚h为2~4mm。

（2）R/r比值及R、r的选择 研究表明，R/r越大，弹簧材料利用率越低，弹簧越硬，弹性特性特性曲线受直径误差的影响越大，且应力越高。根据结构布置和压紧力的要求，R/r一般为1.20~1.35。为使摩擦片上的压力分布较均与，拉式膜片弹簧的r值宜取为大于或等于Rc。而且，对于同样的摩擦片尺寸，拉式的R值比推式的大。

（3）α的选择

膜片弹簧自由状态下圆锥底角 а与内截锥高度H密切相

关，α=arctanH/(R?r)?H/(R?r) ，一般在10°~14°范围内。

（4）膜片弹簧小端半径ri 及分离轴承作用半径rf 的选择

ri 值主要由离

合器结构决定,其最小值应大于变速器第一轴花键的外径以便安装，分离轴承作用半径 rf 大于 ri。

（5）分离指数目 n 切槽宽 δ1 窗孔槽宽 δ2 及半径re 汽车离合器膜片弹簧的他离指数 n>12,一般在18左右,采用偶数，便于制造时模具分度；切槽宽δ1 约为4mm；窗孔槽宽δ2=（2.5~4.5）δ1，窗孔内半径re一般情况下要满足(r-re)= （0.8~1.4）δ2要求。

（6）支承环作用半径R1和膜片弹簧与压盘接触半径 r1

R1和r1的取值

将影响膜片弹簧的刚度。对于拉式膜片弹簧离合器，r1应略大于r而尽量接近r，R1应略小于R儿尽量接近R。

根据以上要求，初选H=4mm,h=2.3mm,H/h=1.74mm，R=95mm，

r=76mm,R/r=1.25, α=arctanH/(R?r)=11.8°，分离指数目n=18，切槽宽度δ1 =4mm,窗孔槽宽δ2=12.0mm，r1值可初选r1=78mm，R1取R1=93mm。

由膜片弹簧特性，利用MATLAB软件绘制膜片弹簧的弹性特性曲线如下（程序见电算程序说明书）：

膜片弹簧特性曲线如下：

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图4.10 初选膜片弹簧特性曲线

3.5.4膜片弹簧优化设计

膜片弹簧优化设计就是要确定一组弹簧的基本参数，使其载荷-变形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，以达到最佳的综合效果。离合器中膜片弹簧的载荷变形特性公式如下：

F1?f(?1)?[?Eh?1ln(R/r)?1R?rR?r2][(H??)(H?)?h 122R1?r12R1?r16(1??)(R1?r1)膜片弹簧优化设计的模型如下： a.膜片弹簧工作点位置的选择和强度校核

膜片弹簧工作点选取如下图所示：

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图4.12 膜片弹簧工作点的选择

其中，凸点M：λM=3.47mm，FM=9382.1N

凹点N：λN=6.56mm，FN=7959.5N

拐点H，λH=（λM+λN）=5.015mm，FH=8675.3N 工作点B：λB=4.64mm，FB=8923N

磨损极限点A: λA=2.64mm，FM=9018.4N> FB 离合器彻底分离点C: λC=6.64mm，FC=7972.5N 分离轴承行程：λ2=?2+?2=10.50+1.27=11.77mm 分离轴承最大分离力：F2=1787.1N

B点的最大当量应力?B当max=1427.2MPa?1600MPa

‘‘’3.6扭转减振器设计

3.6.1扭转减振器的作用和特性

扭转减振器主要由弹性元件(减振弹簧或橡胶)和阻尼元件(阻尼片)等组成。

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