外文翻譯--汽車膜片彈簧離合器的優(yōu)化設(shè)計(jì).doc

汽車膜片彈簧離合器的優(yōu)化設(shè)計(jì)摘要：膜片彈簧離合器的工作性能主要取決于膜片彈簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)。在本文中，我們以膜片彈簧的最低應(yīng)力危險(xiǎn)點(diǎn)作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)，并使用復(fù)雜的方法來解決約束問題的極值。其計(jì)算方法和結(jié)果可以為設(shè)計(jì)者提供參考。關(guān)鍵詞：離合器；膜片彈簧；優(yōu)化設(shè)計(jì)1引言汽車離合器的壓緊彈簧是一種特殊的碟形彈簧，其內(nèi)錐面上開有許多徑向通槽。錐體的外部和槽內(nèi)的邊緣分別起到彈簧和分離杠桿的功能?？梢钥闯?膜片彈簧有壓縮彈簧和分離杠桿兩種功能，因而離合器的結(jié)構(gòu)簡化，軸向尺寸縮短。與此同時(shí)，由于膜片彈簧和壓盤圓周接觸，作用在壓盤上的壓力確保了分布均勻。因此膜片彈簧離合器得到了廣泛的應(yīng)用。然而，在過去的時(shí)間里膜片彈簧是由反復(fù)試驗(yàn)、反復(fù)修改計(jì)算結(jié)果的方法被設(shè)計(jì)的，并且非常困難地獲得最優(yōu)結(jié)果。在這篇文章里,這個(gè)問題很容易通過優(yōu)化設(shè)計(jì)的程序來解決。2膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)和設(shè)計(jì)變量膜片彈簧的形狀和結(jié)構(gòu)見圖1。在離合器設(shè)計(jì)中，合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇應(yīng)考慮能使離合器可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，這樣膜片彈簧壓力的危險(xiǎn)點(diǎn)的可以達(dá)到最小程度，以便延長其使用壽命。所以，本文尋求危險(xiǎn)點(diǎn)的最小壓力的方法作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)。當(dāng)力P2通過分離軸承作用在膜片彈簧內(nèi)端時(shí)，外端將會(huì)產(chǎn)生變形1，如圖2所示。他們的關(guān)系是：)2)()()/ln()1(6)(21111112112112hrRrRHrRrRHrRrREhfP（2-1）式中，E為彈性模量，對于鋼，E=2.1105MPa；為泊松比，對于鋼，=0.3。其它尺寸符號見圖1和2，其長度單位為毫米。圖1膜片彈簧R碟形彈簧外半徑；r支撐環(huán)作用半徑；H碟簧內(nèi)截錐的高度；h彈簧片的厚度；錐體角度；R0碟形彈簧內(nèi)半徑；rc窗孔內(nèi)半徑圖2膜片彈簧受載時(shí)的變形圖L膜片彈簧和壓盤間的接觸半徑；e支撐環(huán)的平均半徑；rp分離軸承作用半徑；1,2膜片彈簧的外端、內(nèi)端變形當(dāng)膜片彈簧變形時(shí)，最大的應(yīng)力是發(fā)生在碟形彈簧內(nèi)半徑尖端，這個(gè)應(yīng)力值為：)(2)21()1ln(131112222aeLrheLeLrRHrRrrREhPrrrddp（2-2）式中，2為分離杠桿外圍部分的寬度系數(shù)，其計(jì)算公式如下：)(1c22rrn式中，n為分離桿的數(shù)目，其它符號見圖1和圖2。采用的設(shè)計(jì)變量為1321,xrRxhHx（2-3）式（1）可改寫成1)1()(21)()1()(ln)()1(6111322rRrReLhRhHrRrReLhRhHrRreeLhEPp（2-4）令)()(3eLhRBreeLhAp，則將E和的值代入式（4），我們能得到1)2)1()()1(ln5.12083022312231232xxBxxxxBxxxAxP（2-5）P2可以被表示為P2=P2（x1,x2,x3），替代式(2-5)，我們能得到ChxRrPpA2.230769)1(955.02222（2-6）式中，)(2)(2)1()(1ln1(323221223eLRxhxeLxxRxhxxxeLxCA可以表示為A=A（x1,x2,x3）。3約束條件膜片彈簧的彈性變形是非線性的，H/h的比例對彈簧的性能的影響是非常大的。通常H/h的值的變化在1.5到2.5之間，即5.25.11x（3-1）R/r的值由結(jié)構(gòu)布置和壓縮力的要求來確定，一般來說是不大于1.5，通常約1.25。4.11.12x（3-2）外部的變形特性1也由離合器的結(jié)構(gòu)安排來確定，一般1的取值范圍為2.55.0。0.55.23x（3-3）在離合器安裝后，要求膜片彈簧應(yīng)該能夠有一定的壓縮力，從而保證可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。但是壓縮力不應(yīng)太大以至于使傳動(dòng)裝置過載。通常P2的值的變化在1500N到2000N。2000),(15003212xxxP（3-4）當(dāng)摩擦片磨損達(dá)到最大值時(shí)，離合器應(yīng)該能夠可靠傳輸發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。1800)2.1,(12003212xxxP（3-5）膜片彈簧處在的最大變形時(shí)，應(yīng)力危險(xiǎn)點(diǎn)的值不能超過其允許值。24004.2,900321A）（xxx（3-6）因此，關(guān)于膜片彈簧在危險(xiǎn)點(diǎn)的最小應(yīng)力的目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型被獲得。2.230769)1(995.0min2222ChxRrPp（3-7）約束條件如下：2400)4.2,(9001800)2.1,(12002000),(15000.55.24.11.15.25.132132123212321xxxxxxPxxxPxxxA（3-8）4程序圖解主要的程序圖解見圖3。程序由FORTRAN語言進(jìn)行編寫，已知數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)文件進(jìn)行輸入，最優(yōu)的結(jié)果按照格式輸出。這個(gè)過程可在一臺個(gè)人電腦完成。5計(jì)算實(shí)例設(shè)原始結(jié)構(gòu)參數(shù)是：h=2.6mm