如果不計(jì)分離指在作用下的彎曲變形

1、系式。如果不計(jì)分離指在作用下的彎曲變形，則分離軸承推分離指的移動(dòng)行程(圖2一lOc)為 (2-14)式中，為壓盤(pán)的分離行程(圖2-10b、c)。三、膜片彈簧的強(qiáng)度校核由前面假設(shè)可知，子午斷面在中性點(diǎn)O處沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)槎?，故該點(diǎn)的切向應(yīng)力為零，O點(diǎn)以外的點(diǎn)均存在切向應(yīng)變和切向應(yīng)力。建立如圖2-9所示的坐標(biāo)系，則斷面上任意點(diǎn)(z，y)的切向應(yīng)力為 (2-15)式中，為自由狀態(tài)時(shí)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(zhuǎn)角：e為中性點(diǎn)半徑，e=(R-r)/(R/r)。 由式(2-1 5)知，當(dāng)一定時(shí)，一定的切向應(yīng)力在xOy坐標(biāo)系中呈線性分布，當(dāng)=0時(shí)有 (2-16)因很小，tan，

2、則式(2-1 6)表明對(duì)于一定的，零應(yīng)力分布在過(guò)O點(diǎn)而與z軸成角的直線上(圖2-1 1)。實(shí)際上，當(dāng)z=-e時(shí)，無(wú)論為何值，均存在y=-e，即對(duì)于一定的，等應(yīng)力線都匯交于K點(diǎn)，其坐標(biāo)為x=-e、y=-。顯然OK為零應(yīng)力直線，其內(nèi)側(cè)為壓應(yīng)力區(qū)，外側(cè)為拉應(yīng)力區(qū)；等應(yīng)力線越遠(yuǎn)離零應(yīng)力線，其應(yīng)力值 圖2-11 切向應(yīng)力在子午斷面中的分布越高。由此可見(jiàn)，碟簧部分內(nèi)上緣點(diǎn)B的切向壓應(yīng)力最大。當(dāng)K點(diǎn)的縱坐標(biāo)e>h2時(shí)，A點(diǎn)的切向拉應(yīng)力最大；當(dāng)e<h2時(shí)，A點(diǎn)的切向拉應(yīng)力最大。分析表明，B點(diǎn)的應(yīng)力值最高，通常只計(jì)算B點(diǎn)的應(yīng)力來(lái)校核碟簧的強(qiáng)度。將B點(diǎn)坐標(biāo)x-(e-r)和y=h2代人式(2-1 5)，

3、可得B點(diǎn)的應(yīng)力。 (2-17) 令，可求出達(dá)到極大值時(shí)的轉(zhuǎn)角 (2-18) 式(2-1 8)表明，B點(diǎn)最大壓應(yīng)力發(fā)生在比碟簧壓平位置再多轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度arctanh2(e-r)h2(e-r)的位置處。當(dāng)離合器徹底分離時(shí)，膜片彈簧子午斷面的實(shí)際轉(zhuǎn)角，計(jì)算時(shí)，應(yīng)?。蝗绻?，則取。 在分離軸承推力作用下，B點(diǎn)還受彎曲應(yīng)力萬(wàn)，其值為 (2-19) 式中，n為分離指數(shù)目；為一個(gè)分離指根部寬度。 考慮到彎曲應(yīng)力是與切向壓應(yīng)力相互垂直的拉應(yīng)力，根據(jù)最大切應(yīng)力強(qiáng)度理論，B點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力為 - (2-20)試驗(yàn)表明，裂紋首先在碟簧壓應(yīng)力最大的B點(diǎn)產(chǎn)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(diǎn)由

4、于拉應(yīng)力產(chǎn)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(shí)際設(shè)計(jì)中，當(dāng)膜片彈簧材料采用60Si2MnA時(shí)，通常應(yīng)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(duì)膜片彈簧的彈性特性影響極大。分析式(2-11)可知，當(dāng)Hh<時(shí)，為增函數(shù)；Hh=時(shí)，有一極值，該極值點(diǎn)恰為拐點(diǎn)；Hh>時(shí)，有一極大值和一極小值；當(dāng)Hh=時(shí)，的極小值落在橫坐標(biāo)上。為保證離合器壓緊力變化不大和操縱輕便，汽車(chē)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(yīng)力越高。根據(jù)結(jié)構(gòu)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(yīng)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(duì)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(nèi)截錐高度H關(guān)系密切,=arctanH(R一r)H(R-V)，一般在9°1 5°范圍內(nèi)。 4.膜片彈簧工作點(diǎn)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(diǎn)H對(duì)應(yīng)著膜片彈簧的壓平位置，而且/2。新離合器在接合狀態(tài)時(shí)，膜彈簧工作點(diǎn)B一般取在凸點(diǎn)M和拐點(diǎn)H之間，且 近或在H點(diǎn)處，

6、一般，以 保證摩擦片在最大磨損限度范圍內(nèi)壓緊力從 到變化不大。當(dāng)分離時(shí)，膜片彈簧工作點(diǎn)從B變到為最大限度地減小踏板力，C點(diǎn)應(yīng)盡量靠近N點(diǎn)。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(guó)內(nèi)膜片彈簧一般采用60Si2MnA或50CrVA等優(yōu)質(zhì)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(zhì)量等要求，需進(jìn)行一系列熱處理。為了提高膜片彈簧的承載能力，要對(duì)膜片彈簧進(jìn)行強(qiáng)壓處理，即沿其分離狀態(tài)的工作方向，超過(guò)徹底分離點(diǎn)后繼續(xù)施加過(guò)量的位移，使其過(guò)分離38次，并使其高應(yīng)力區(qū)發(fā)生塑

7、性變形以產(chǎn)生殘余反向應(yīng)力。一般來(lái)說(shuō)，經(jīng)強(qiáng)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(duì)膜片彈簧的凹面或雙面進(jìn)行噴丸處理，即以高速?gòu)椡枇鲊娚涞侥て瑥椈杀砻妫贡韺赢a(chǎn)生塑性變形，形成一定厚度的表面強(qiáng)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(duì)其端部進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱淬火或鍍鉻。為了防止膜片彈簧與壓盤(pán)接觸圓形處由于拉應(yīng)力的作用產(chǎn)生裂紋，可對(duì)該處進(jìn)行擠壓處理，以消除應(yīng)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(nèi)的硬度差不大于3個(gè)單位。碟簧部分應(yīng)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(guò)厚度的3。膜片彈簧的內(nèi)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(shí)，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(shè)計(jì) 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)就是通過(guò)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(qiáng)度也滿足設(shè)計(jì)要求，以達(dá)到最佳的綜合效果。 1.目標(biāo)函數(shù) 目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)主要有以下幾種： 1)彈簧工作時(shí)的最大應(yīng)力為最小。 2)

9、從動(dòng)盤(pán)摩擦片磨損前后彈簧壓緊力之差的絕對(duì)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(nèi)，彈簧壓緊力變化的絕對(duì)值的平均值為最小。 5)選3)和4)兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)為雙目標(biāo)。 為了既保證離合器使用過(guò)程中傳遞轉(zhuǎn)矩的穩(wěn)定性，又不致嚴(yán)重過(guò)載，且能保證操縱省力，選取5)作為目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)分配不同權(quán)重來(lái)協(xié)調(diào)它們之間的矛盾，并用轉(zhuǎn)換函數(shù)將兩個(gè)目標(biāo)合成一個(gè)目標(biāo)，構(gòu)成統(tǒng)一的總目標(biāo)函數(shù) (221)式中，和分別為兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)和的加權(quán)因子，視設(shè)計(jì)要求選定。 2.設(shè)計(jì)變量 從膜片彈簧載荷變形特性公式(211)可以看出，應(yīng)選取H、h、R、r、這六個(gè)尺寸

10、參數(shù)以及在接合工作點(diǎn)相應(yīng)于彈簧工作壓緊力的大端變形量(圖212)為優(yōu)化設(shè)計(jì)變量，即 X= (222)3.約束條件 1)應(yīng)保證所設(shè)計(jì)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(diǎn)A、B、C有較合適的位置(A點(diǎn)在凸點(diǎn)M左邊，B點(diǎn)在拐點(diǎn)H附近，C點(diǎn) 在凹點(diǎn)N附近，如圖2-12所示)，應(yīng)正確選擇相對(duì)于拐點(diǎn)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(zhuǎn)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(yīng)大于或等于新摩擦片時(shí)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(yīng)在一定范圍內(nèi)即 1.6Hh

11、2.2 9°H(R一r)1 5° 5)彈簧各部分有關(guān)尺寸比值應(yīng)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(nèi)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(pán)加載點(diǎn)半徑(或拉式膜片彈簧的壓盤(pán)加載點(diǎn)半徑)應(yīng)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(jié)構(gòu)布置的要求，與R、與r、與 之差應(yīng)在一定范圍內(nèi)，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(yīng)在一定范圍內(nèi)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(guò)程中B點(diǎn)的最大壓應(yīng)力應(yīng)不超過(guò)其許用值，即 圖2-13 膜片彈簧的尺寸簡(jiǎn)圖 10)為了保證疲勞強(qiáng)度要求，彈簧在工作過(guò)程中A點(diǎn)(或A點(diǎn))的最大拉應(yīng)力(或)應(yīng)不超過(guò)其相應(yīng)許用值，即 或 11)由于彈簧在制造過(guò)程中，其主要尺寸參數(shù)H、厄、R和r都存在加工誤差，對(duì)彈簧的壓緊