喷丸与强压对膜片弹簧特性影响初探
车辆离合器膜片弹簧地设计与优化
车辆离合器膜片弹簧的设计与优化 摘要: 膜片弹簧是汽车离合器的重要部件，是由弹簧钢板冲压而成，形状呈碟形。膜片弹簧结构紧凑且具有非线性特性，高速性能好，工作稳定，踏板操作轻 便，因此得到广泛使用。本文通过对膜片弹簧建立数学模型，特别通过引入加权 系数同时对两个目标函数进行比例调节，并用MATLAB编程来优化设计参数。通 过举例，结果证明在压紧力稳定性，分离力及结构尺寸上优化结果较为理想。 关键词: 膜片弹簧；优化设计；MATLAB 1.引言 1.1离合器膜片弹簧弹性特性的数学表达式 膜片弹簧是汽车离合器中重要的压紧组件，结构比较复杂，内孔圆周表面上 有均布的长径向槽，槽根为较大的长圆形或矩形窗孔，这部分称为分离指；从窗 孔底部至弹簧外圆周的部分像一个无底宽边碟子，其截面为呈锥形，称之为碟簧。 膜片弹簧的结构如图1-1所示。 图1-1 膜片弹簧结构示意图图1-2 膜片弹簧结构主要参数 、膜片弹簧主要结构参数如图2所示。R是自由状态下碟簧部分大端半径。 R 1 r 分别是压盘加载点和支承环加载点半径，H是自由状态下碟簧部分的内截锥高1 度。 膜片弹簧在自由、压紧和分离状态下的变形如图1-3所示。
图1-3 膜片弹簧在不同工作状态下的变形 膜片弹簧大端的压紧力F 1与大端变形量1λ之间的关系为： () ()()?? ????+???? ??--?-???? ??--?-?-?-=21111112112112/ln 16E F h r R r R H r R r R H r R r R h λλμλπ（1） 式中，r 为自由状态碟簧部分小端半径(mm)；h 为膜片弹簧钢板厚度(mm)。 显然，膜片弹簧大端的压紧力F 1与大端变形量1λ的函数关系为非线性关系。由式（1）可以看出膜片弹簧大端的压紧力F 1分别为R 、r 、H 、h 、R 1、r 1等参数有关，故膜片弹簧弹性特性较一般螺旋弹簧要复杂得多。 以某国产小轿车离合器为例，离合器主要性能结构参数为：最大摩擦力矩为 700N ·m 。从动盘为双片干式，摩擦片外径D=300mm ，内径d=175mm ，摩擦因数取0.3，膜片弹簧材料为60Si 2MnA ，材料弹性模量E=21000MPa ，泊松比μ=0.3。膜片弹簧主要结构参数尺寸如下表1-1所示。 表1-1 膜片弹簧主要结构参数尺寸 将以上数据带入式（1），编制仿真程序便可以很容易地绘制膜片弹簧弾性特 性曲线，如图1-3所示。
汽车膜片弹簧离合器应用与发展
机械工程学报 汽车膜片弹簧离合器应用与发展 肖啸 摘要：离合器在我们的生活中并不陌生厂、生活中的很多机械装置都包含离合器。虽然具体的安装和结构形式不同,但它们的作用都是相同的。深入了解离合器的工作原理,对我们更好地理解生活中的机械有很大的益处。离合器是汽车传动系中的重要部件，主要功用是是切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽车平稳起步，保证传动系统换挡时工作平顺以及限制传动系统所承受的最大转矩，防止传动系统过载。膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型汽车上广泛采用的一种离合器，它的转矩容量大而且较稳定，操作轻便，平衡性好，也能大量生产，对于它的研究已经变得越来越重要。膜片弹簧离合器相对于螺旋弹簧离合器有着一系列的优点：膜片弹簧的非线性特性使在摩擦片整个磨损过程中保证压盘受到压紧力基本保持不变，保证离合器工作性能更稳定；膜片弹簧的分离指起到分离杠杆的作用，这样，省去了多组分离杠杆装置，零件数目减少，质量也减轻；在满足相同压紧力的情况下，膜片弹簧的轴向尺寸较螺旋弹簧小，在有限的空间内便于布置，使离合器的结构更为紧凑；同时膜片弹簧是圆形旋转对称零件，平衡性好，在高速时，其压紧力降低很少。并且制造工艺水平的不断提高，膜片弹簧离合器越来越广泛运用在现在汽车中。 关键词：离合器膜片弹簧摩擦片操纵机构压盘 Automobile diaphragm spring clutch application and development Xiao Xiao Abstract：the clutch in our life, life is no stranger to plant many mechanical devices are included in the clutch. Though the installation and structure is different, but their functions are the same. Insight into the working principle of the clutch for us to understand life better machinery is of great benefit. Clutch is an important part in automotive transmission system, is the main function is to cut off the and realize the engine to the transmission of power transmission, ensure smooth start of the car, for ensuring the smooth and transmission when shifting transmission system on the maximum torque, to prevent the transmission system overload. Diaphragm spring clutch is widely used in cars and light motor vehicles in recent years of a clutch, its great capacity of torque and relatively stable, convenient operation, good balance, can also be a large number of production, has become more and more important for its research. Diaphragm spring clutch is relative to the spiral spring clutch has a series of advantages: the nonlinear characteristics of diaphragm spring to make the whole process of wear and tear in friction, maintain invariable pressure plate by basic compaction force, to ensure the clutch performance is more stable; Separation of the diaphragm spring refers to the separation of leverage effect, in this way, eliminating the leverage multiple sets of separation device, part number, quality and to reduce; To meet the same compression force, axial size of the diaphragm spring is a spiral spring is small, within the limited space to decorate, make the structure of the clutch is more compact; Diaphragm spring is round rotation symmetric parts at the same time, good balance, at high speed, reduce the pressure force is seldom. And manufacturing technology level unceasing enhancement, the diaphragm spring clutch is more and more widely used in the car now. Key words：clutch Diaphragm spring friction plate Operating mechanism Pressure plat 0 国内外研究现状 汽车离合器有摩擦式离合器、液力偶合器、电磁离合器等几种。摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。液力偶合器：靠工作液(油液)传递转矩，外壳与泵轮连为一体，是主动件；涡轮与泵轮相对，是从动件。当泵轮转速较低时，涡轮不能被带动，主动件与从动件之间处于分离状态；随着泵轮转速的提高，涡轮被带动，主动件与从动件之间处于接合状态。电磁离合器：靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。如在主动与从动件之间放置磁粉，则可以加强两者之间的接合力，这样的离合器称为磁粉式电磁离合器。摩擦式离合器：按其从动盘的数目，又分为单盘式、双盘式和多盘式等几种。湿
弹簧失效的原因分析
弹簧失效的原因分析 弹簧失效的原因分析 一、佛山弹簧分解弹簧永久变形及其影响因素 弹簧的永久变形是弹簧失效的主要原因之一 弹簧的永久变形，会使弹簧的变形或负荷超出公差范围，而影响机器设备的正常工作。 检查弹簧永久变形的方法 1.快速高温强压处理检查弹簧永久变形：是把弹簧压缩到一定高度或全部并紧，然后放在开水中或温箱保持10～60分钟，再拿出来卸载，检查其自由高度和给定工作高度下的工作载荷。 2.长时间的室温强压处理检查弹簧永久变形：是在室温下，将弹簧压缩或压并若干天，然后卸载，检查其自由高度和给定工作高度下的工作载荷。 二、弹簧断裂及其影响因素 弹簧的断裂破坏也是弹簧的主要失效形式之一 弹簧断裂形式可分为；疲劳断裂，环境破坏（氢脆或应力腐蚀断裂）及过载断裂。 弹簧的疲劳断裂： 弹簧的疲劳断裂原因：属于设计错误，材料缺陷，制造不当及工作环境恶劣等因素。 疲劳裂纹往往起源于弹簧的高应力区，如拉伸弹簧的钩环、压缩弹簧的内表面、压缩弹簧（两端面加工的压缩弹簧）的两端面。 受力状态对疲劳寿命的影响 （a）恒定载荷状态下工作的弹簧比恒定位移条件下工作的弹簧，其疲劳寿命短得多。 （b）受单向载荷的弹簧比受双向载荷的弹簧的疲劳寿命要长得多。 （c）载荷振幅较大的弹簧比载荷振幅较少的弹簧的疲劳寿命要短得多。 腐蚀疲劳和摩擦疲劳 腐蚀疲劳：在腐蚀条件下，弹簧材料的疲劳强度显著降低，弹簧的疲劳寿命也大大缩短。 摩擦疲劳：由于摩擦磨损产生细微的裂纹而导致破坏的现象叫摩擦疲劳。 弹簧过载断裂 弹簧的外加载荷超过弹簧危险截面所有承受的极限应力时，弹簧将发生断裂，这种断裂称为过载断裂。 过载断裂的形式 (a)强裂弯曲引起的断裂; (b)冲击载荷引起的断裂; (c)偏心载荷引起的断裂 佛山弹簧后处理的缺陷原因及防止措施 缺陷一：脱碳 对弹簧性能影响：疲劳寿命低 缺陷产生原因：1、空气炉加热淬火未保护气2、盐浴脱氧不彻底 防止措施：1、空气炉加热淬火应通保护气或滴有机溶液保护：盐浴炉加热时，盐浴应脱氧，杂质BAO质量分数小于0.2％。2、加强对原材料表面质量检查 缺陷二：淬火后硬度不足
膜片弹簧离合器的设计与分析
膜片弹簧离合器的设计与分析 第一章离合器概述 1.1离合器的简介： 联轴器、离合器和制动器是机械传动系统中重要的组成部分，共同被称为机械传动中的三大器。它们涉与到了机械行业的各个领域。广泛用于矿山、冶金、航空、兵器、水电、化工、轻纺和交通运输各部门。 离合器是一种可以通过各种操作方式，在机器运行过程中，根据工作的需要使两轴分离或结合的装置。 对于以内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机相连的总成。目前，各种汽车广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构、和操纵机构等四部分。 离合器作为一个独立的部件而存在。它实际上是一种依靠其主、从动件之间的摩擦来传递动力且能分离的机构，见图1-1离合器工作原理图 图1-1离合器工作原理图 1—飞轮；2—从动盘；3—离合器踏板；4—压紧弹簧；5—变速器第一轴；6—从动盘毂
1.2汽车离合器的主要的功用： 1.保证汽车平稳起步： 起步前汽车处于静止状态，如果发动机与变速箱是刚性连接的，一旦挂上档，汽车将由于突然接上动力突然前冲，不但会造成机件的损伤，而且驱动力也不足以克服汽车前冲产生的巨大惯性力，使发动机转速急剧下降而熄火。如果在起步时利用离合器暂时将发动机和变速箱分离，然后离合器逐渐接合，由于离合器的主动部分与从动部分之间存在着滑动磨擦的现象，可以使离合器传出的扭矩由零逐渐增大，而汽车的驱动力也逐渐增大，从而让汽车平稳地起步。 2.便于换档： 汽车行驶过程中，经常换用不同的变速箱档位，以适应不断变化的行驶条件。如果没有离合器将发动机与变速箱暂时分离，那么变速箱中啮合的传动力齿轮会因载荷没有卸除，其啮合齿面间的压力很大而难于分开。另一对待啮合齿轮会因二者圆周速度不等而难于啮合。即使强行进入啮合也会产生很大的齿端冲击，容易损坏机件。利用离合器使发动机和变速箱暂时分离后进行换档，则原来啮合的一对齿轮因载荷卸除，啮合面间的压力大大减小，就容易分开。而待啮合的另一对齿轮，由于主动齿轮与发动机分开后转动惯量很小，采用合适的换档动作就能使待啮合的齿轮圆周速度相等或接近相等，从而避免或减轻齿轮间的冲击。 3.防止传动系过载： 汽车紧急制动时，车轮突然急剧降速，而与发动机相连的传动系由于旋转的惯性，仍保持原有转速，这往往会在传动系统中产生远大于发动机转矩的惯性矩，使传动系的零件容易损坏。由于离合器是靠摩擦力来传递转矩的，所以当传动系内载荷超过摩擦力所能传递的转矩时，离合器的主、从动部分就会自动打滑，因而起到了防止传动系过载的作用。 膜片弹簧离合器的优点： （1）、弹簧压紧力均匀，受离心力影响小 （2）、即使摩擦片磨损，压紧负荷也不减小 （3）、离合器结构简单，轴向尺寸小，动平衡性能好
汽车离合器拉式膜片弹簧结构参数多目标优化设计
文章编号: 1009-3818(2000)03-0059-03 汽车离合器拉式膜片弹簧结构 参数多目标优化设计 郭惠昕 何哲明 唐黔湘 (常德师范学院机械工程系 湖南常德 415003) 摘 要: 通过对拉式膜片弹簧载荷-变形特性和应力-变形特性的综合分析,考虑各种约束条件,提出了一种新的多目标优化设计数学模型,该模型可以使摩擦片磨损前后离合器后备系数和离合器分离力的变化较小。模型的求解采用多目标优化设计的理想点法。设计实例表明,模型建立合理,具有实用意义。 关键词: 汽车离合器;拉式膜片弹簧;结构参数;多目标优化设计 中图分类号: TH 135:TH122 文献标识码: A 1 拉式膜片弹簧的载荷-变形特性 目前通用的拉式膜片弹簧载荷-变形特性仍采 用1936年J.O.Almen 与https://www.sodocs.net/doc/5e2503151.html,slo 提出的近似公式 [1][2] ,在结合位置,载荷P 1作用在支承半径L 与 加载半径e 处(图1),在L 或e 处产生的大端变形量为 1,则 : 图1 拉式膜片弹簧结构尺寸简图 P 1= Eh 1 ln R r 6(1- 2)(L -e) 2 (H - 1 R -r L -e )(H - 12 R -r L -e )+h 2(1) 收稿日期:2000-06-14第一作者:男 38岁 副教授 在分离位置时,小端分离载荷P 2作用在小端半径r P 处,小端总变形量为 2(不包括分离指弯曲变形),则: P 2= Eh 2 ln R r 6(1- 2)(L -r p ) 2 (H - 2 R -r L -r p )(H - 22 R -r L -r p )+h 2(2) 2 多目标优化设计目标函数和设计变 量 2.1 第一子目标函数 如图2(a)所示,离合器结合时工作点为b,摩擦片磨损到极限位置时工作点变为a ,由于膜片弹簧的非线性特性,压紧力将随着磨损量不同而变化。为了使离合器后备系数稳定,结合可靠不打滑,应使离合器在使用过程中压紧力随摩擦片磨损的变化最小。为此,在bsa 范围内取包括端点a 和凸点s 的10点,取各点压紧力对b 点压紧力变化量的平均值为目标函数: F 1(x )=1 10 10 k=1|P 1k -P 1b |(3)式中: 1a = 1b -i !s 0,其中i 为摩擦面对数,单摩擦片离合器其值为2,!s 0为每对摩擦面的最大容 许磨损量,取0.5~1.0mm ; 1s =L -e R -r [H -1/3(H 2-2h 2)]。2.2 第二子目标函数 膜片弹簧离合器具有分离轻便的特点,若再追 求分离力最小,将导致asb 段曲线上拱,离合器后备系数稳定性变差。但计算和实际使用发现,分离力随摩擦片的磨损而变化,且分离力增加幅度较大。如图2(b ),新离合器彻底分离点为c ,磨损到极限位置时为c ,与! 1 对应的小端变形变化量为! 2 。第12卷第3期常德师范学院学报(自然科学版) Vol.12No.3 2000年9月 Journal of Changde Teachers University(Natural Science Edition) Sep.2000
推式膜片弹簧离合器的设计说明
目录 1 论述 (1) 1.1离合器概述 (1) 1.2离合器的功用 (1) 1.3离合器的工作原理 (2) 1.4 膜片弹簧离合器概述 (3) 2离合器结构方案选取 (4) 2.1 离合器车型的选定 (4) 2.2 离合器设计的基本要求 (5) 2.3 离合器结构设计 (5) 2.3.1 摩擦片的选择 (5) 2.3.2 压紧弹簧布置形式的选择 (5) 2.3.3 压盘的驱动方式 (6) 2.3.4 分离杠杆、分离轴承 (6) 2.3.5 离合器的散热通风 (6) 3 离合器基本结构参数的确定 (7) 3.1摩擦片主要参数的选择 (7) 3.1.1摩擦片的校核 (8) (8) 3.1.2离合器单位摩擦面积滑磨功 3.2离合器后备系数β的确定 (9) 3.3单位压力P的确定 (9) 4 离合器从动盘设计 (10) 4.1从动盘结构介绍 (10) 4.2 从动盘设计 (11) 4.2.1 从动片的选择和设计 (11) 4.2.2 从动盘毂的设计 (12) 4.2.3摩檫片的材料选取及与从动片的固紧方式 (13) 5 离合器压盘设计 (14) 5.1压盘的传力方式的选择 (14) 5.2压盘的几何尺寸的确定 (14) 5.3压盘传动片的材料选择 (14) 5.4离合器盖的设计 (14) 6离合器分离装置设计 (16) 6.1分离杆的设计 (16) 6.2离合器分离套筒和分离轴承的设计 (16) 7 离合器膜片弹簧设计 (17) 7.1 膜片弹簧的结构特点 (17) 7.3 膜片弹簧的弹性变形特性 (17) 7.4 膜片弹簧的参数尺寸确定 (18) 7.4.1 H/h比值的选取 (19) 7.4.2 R及R/r确定 (19)
膜片弹簧说明书
目录 1 结构方案设计 (1) 1.1从动盘数选择 (1) 1.2压紧弹簧选择 (1) 1.3膜片弹簧支撑形式选择 (1) 2 离合器设计及计算 (2) 2.1摩擦片主要参数的选择 (2) 2.2摩擦片基本参数的优化 (4) 3 膜片弹簧设计与计算 (5) 3.1膜片弹簧主要参数的选择 (5) 3.2膜片弹簧的优化设计 (6) 4 扭转减振器设计 (7) 4.1减振弹簧的设计 (7) 5 从动盘总成的设计 (10) 5.1从动盘毂 (10) 5.2 从动片 (10) 5.3 波形片和减振弹簧 (11) 6压盘设计 (11) 6.1离合器盖 (11) 6.2 压盘 (11) 6.3 传动片 (11) 6.4分离轴承 (11) 7 小结 (12) 8 参考文献 (13)
1结构方案设计 1.1从动盘数选择 选择单片离合器。 本车型为宝马，汽车总质量为1335kg，发动机最大转矩为200N·m。对于乘用车，发动机的最大转矩一般不大，在布置尺寸允许条件下，通常离合器只设有一片从动盘。盘片离合器结构简单，轴向尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯量小，在使用时能保证分离彻底，采用轴向有弹性的从动盘可保证结合平顺。 1.2压紧弹簧选择 选择拉式膜片弹簧离合器 选择膜片弹簧的原因： 1）膜片弹簧的轴向尺寸小而径向尺寸很大，有利于提高离合器传递转矩能力的情况下减小离合器轴向尺寸。 2）不需要专门的分离杠杆，使离合器结构简化，零件数目少，质量轻。 3）可适当增加压盘厚度提高热容量；还可以在压盘上增设散热筋及离合器盖上开设较大的通风孔来改善散热条件。 4）主要部件形状简单，大批量生产可降低生产成本。 选择拉式膜片弹簧的原因： 1）由于拉式膜片弹簧是以其中部压紧压盘，在压盘大小相同的条件下课使用直径相对较大的膜片弹簧，从而实现在不增加分离时的操纵力的前提 下，提高压盘的压紧力和传递转矩的能力；或在传递转矩相同的条件， 减小压盘的尺寸。 2）零件数目少，其结构简单、紧凑、质量轻。 3）拉式膜片弹簧的杠杆比大于推式膜片弹簧的杠杆比，且中间支承少，减小了摩擦损失，传动效率高，使分离的踏板力更小。 4）无论在接合或分离状态下，拉式结构的膜片弹簧的大端始终与离合器盖支承保持接触，在支承环磨损后，不会产生冲击和噪声。 5）在接合或分离状态下，离合器盖的变形量小，刚度大，使分离效率更高。 6）使用寿命长。 1.3膜片弹簧支撑形式选择 选择单支承环式中的DT/DTP型，如图1.1，将膜片弹簧的大端支承在冲压
螺栓断裂原因分析
螺栓断裂原因分析 螺栓的抗拉强度比想象中强得多，以一只M20×80的8.8级高强螺栓为例，它的重量只有0.2公斤，而它的最小拉力载荷是20吨，高达它自身重量的十万倍，一般情况下，我们只会用它紧固几十公斤的部件，只使用它最大能力的千分之一。即便是设备中其它力的作用，也不可能突破部件重量的千倍，因此螺栓的抗拉强度是足够的，不可能因为螺栓的强度不够而损坏。 很多螺栓断裂的最终分析认为是超过螺栓的疲劳强度而损坏，但是螺栓在横向振松实验中只需一百次即可松动，而在疲劳强度实验中需反复振动一百万次才会损坏。换句话说，螺栓在使用其疲劳强度的万分之一时即松动了，我们只使用了螺栓能力的万分之一，所以说螺栓的损坏也不是因为螺栓疲劳强度。 静态紧固用螺栓很少会自行松动，也很少出现断裂情况。但是在冲击，振动，变载荷情况下使用的螺栓就会出现松动和断裂的情况。 所以我认为螺栓损坏的真正原因是松动。螺栓松动后，螺纹和连接件之间产生微小间隙，冲击和振动会产生巨大的动能mv^2，这种巨大的动能直接作用于螺栓，受轴向力作用的螺栓可能会被拉断。受径向力作用的螺栓可能会被剪断。 因此设计时，对于关键的运动部位的连接紧固要注意防松设计。 自锁螺母尼龙锁紧螺母以上为两种形式的锁紧螺母。 对于弹簧垫片的放松效果，一直存在争议。 弹簧垫圈的放松原理是在把弹簧垫圈压平后，弹簧垫圈会产生一个持续的弹力，使螺母和螺栓连接副持续保持一个摩擦力，产生阻力矩，从而防止螺母松动。同时弹簧垫圈开口处的尖角分别嵌入螺栓和被连接件的表面，从而防止螺栓相对于被连接件回转。
以M16螺栓连接为例，实验显示用约10N.m的螺栓预紧力矩就可以将16弹簧垫圈完全压平。弹簧垫圈只能提供10N.m的弹力，而10N.m的弹力对于280N.m的螺栓预紧力矩来说可以忽略，其次，这么小的力，不足以使弹簧垫圈切口处的尖角嵌入螺栓和被连接件表面。折卸后观察，螺栓和被连接件表面都没有明显的嵌痕。所以，弹簧垫圈对螺栓的防松作用可以忽略。另外，在螺栓与被连接件之间增加一个垫圈，如果垫圈质量有问题，相当于给螺栓连接又增加了一个安全隐患。
膜片弹簧离合器设计说明书
汽车设计课程设计说明书题目：乘用车膜片弹簧离合器设计（3） 系别：机电工程系 专业：车辆工程 班级：本汽设091 姓名：祥君 学号：24 指导教师：胡春平、谭滔 日期：2012年7月
乘用车膜片弹簧离合器设计 摘要 汽车离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行驶过程中，驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。其功用为：（1）使汽车平稳起步；（2）中断给传动系的动力，配合换档；（3）防止传动系过载。 膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型汽车上广泛采用的一种离合器，膜片弹簧离合器本身兼压紧弹簧和分离杠杆的作用，使离合器结构大大简化并缩短了离合器的轴间尺寸；再者，膜片弹簧具有良好的非线性特性，设计合适可使摩擦片磨损到极限，压紧力仍能维持很少改变，且减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便。由于膜片弹簧与压盘的整个圆周接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀；膜片弹簧是一种旋转对称零件，平衡性好，在高速下，其压紧力降低很小；易于实现良好的通风散热。因此对于它的研究已经变得越来越重要，此设计说明书对乘用车膜片弹簧离合器的结构形式、参数选择与及计算过程进行了详细说明。 本文主要是对乘用车的膜片式弹簧离合器进行设计。根据车辆使用条件和车辆参数，按照离合器系统的设计步骤和要求，进行了相关参数的选择与计算并进行了总成设计等。 关键词:离合器；膜片弹簧；从动盘；压盘；摩擦片
目录 1离合器概述 (1) 1.1离合器的组成 (1) 1.2离合器的功用 (1) 1.3离合器的要求 (1) 1.4离合器的工作原理 (2) 1.5膜片弹簧离合器 (2) 1.5.1膜片弹簧离合器的优点 (3) 1.5.2拉式膜片弹簧离合器的优点 (4) 2离合器结构方案选取 (6) 2.1离合器的结构设计 (6) 2.1.1从动盘数的选择 (6) 2.1.2膜片弹簧布置形式的选择 (6) 2.1.3膜片弹簧的支承形式选择 (6) 2.1.4压盘的驱动方式选择 (7) 2.1.5分离杠杆、分离轴承 (8) 2.1.6离合器的散热通风 (8) 3离合器主要参数的选择 (9) 3.1后备系数β的取值 (9) 3.2单位压力 P的选择 (9) 3.3摩擦因数f、摩擦面数z和离合器间隙t?的选取 (10) 3.4摩擦片外径D、径d和厚度b的选择 (11) 3.5离合器参数的约束条件的计算 (12) 4膜片弹簧的设计 (15) 4.1膜片弹簧基本参数的选择 (15) 4.1.1比值h H/和h的选择 (16) R/的比值和R、r的选择 (16) 4.1.2r
第5章 膜片弹簧设计
第5章膜片弹簧设计 5.1膜片弹簧的概念 膜片弹簧的大端处为一完整的截锥，类似无底的碟子，和一般机械上用的碟形弹簧一样，故称作碟簧部分。膜片弹簧起弹性作用的正是其碟簧部分。与碟形弹簧不同的是在膜片弹簧上还有径向开槽部分，形成许多称为分离指、起分离杠杆作用的弹性杠杆。分离指与碟簧部分小端交接处的径向槽较宽且呈长方孔，分离指根部的过渡圆角半径应大于4.5mm，以减少分离指根部的应力集中，长方孔又可用来安置销钉固定膜片弹簧。 5.2膜片弹簧的弹性特性 膜片弹簧的弹性特性是由其碟簧部分所决定，是非线性的，与自由状态下碟簧部分的内锥高H及弹簧的钢板厚h有关。不同的H/h值有不同的弹性特性(见图5.1)。当(H/h)<2时，P为增函数，这种弹簧的刚度大适于承受大载荷并用作缓冲装置中的行程限制。当(H/h)=2，特性曲线上有一拐点，若(H/h)=1.5≈2，则特性曲线中段平直，即变形增加但载荷P几乎不变，故这种弹簧称零刚度弹簧。当2
150 膜片弹簧离合器设计
膜片弹簧离合器设计 1、离合器概述 对于以内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成 而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机相连的总成。目前，各种汽车广泛采 用的摩擦离合器是一种依靠主从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。 它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构、和操纵机构等四部分。 离合器的功用主要的功用是切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽 车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；在换档时将发动机 与传动系分离，减少变速器中换档齿轮之间的冲击；在工作中受到较大的动载荷 时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系各零件因过载而损坏；有效 地降低传动系中的振动和噪声。 2、设计要求及其技术参数 基本要求： 1） 在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的 转矩储备，又能防止过载。 2） 接合时要完全、平顺、柔和，保证起初起步时没有抖动和冲击。 3） 分离时要迅速、彻底。 4） 从动部分转动惯量要小，以减轻换档时变速器齿轮间的冲击，便于换 档和减小同步器的磨损。 5） 应有足够的吸热能力和良好的通风效果，以保证工作温度不致过高， 延长寿命。 6） 操纵方便、准确，以减少驾驶员的疲劳。 7） 具有足够的强度和良好的动平衡，一保证其工作可靠、使用寿命长。 技术参数: 车型：华丽特锐 2WD 整车质量（kg）：1050 最大扭矩/转速（N·m/rpm）：120/3200 主减速比：5.285 一档速比： 滚动半径：350mm 3、结构方案分析 3.1从动盘数的选择：单片离合器
单片离合器：对乘用车和最大质量小于6t 的商用车而言，发动机的最大转矩 一般不大，在布置尺寸容许条件下，离合器通常只设有一片从动盘。 单片离合器的结构简单，轴向尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部 分转动惯量小，在使用时能保证分离彻底，采用轴向有弹性的从动盘可保证结合 平顺。 3.2压紧弹簧和布置形式的选择：拉式膜片弹簧离合器 膜片弹簧是一种由弹簧钢制成的具有特殊结构的碟形弹簧，主要由碟簧部分 和分离指部分组成。 1. 膜片弹簧离合器与其他形式的离合器相比，有如下优点： 1) 具有较理想的非线性弹性特性。 2) 兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用。 3) 高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定。 4) 以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀。 5) 通风散热良好，使用寿命长。 6) 膜片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好。 2. 与推式相比，拉式膜片弹簧离合器具有许多优点：取消了中间支承各零件，并不用支 承环或只用一个支承环，使其结构更简单、紧凑，零件数目更少，质量更小等。 3.3膜片弹簧的支撑形式 图3-1为拉式膜片弹簧的支承形式—单支承环形式， 将膜片弹簧大端支承在离 合器盖杀中的支承环上。 图3-1
钢锭_坯_在轧制过程中出现翘皮及断裂等常见缺陷的原因分析和防止途径
甘肃冶金 2001年3月 第1期钢锭(坯)在轧制过程中出现翘皮及断裂等常见缺陷的原因分析和防止途径 贾 静 (兰州钢铁公司 甘肃省 兰州市 730020) 摘 要 分析了钢锭(坯)轧制过程中出现翘皮、裂纹、断裂等常见缺陷的原因,并且提出了解决问题的途径。 关键词 分析解决 缺陷 途径 1 前言 钢锭(坯)在轧制过程中会出现翘皮、裂缝、断裂等多种缺陷而致废。由于种种原因,90年代初以来,特别是近几年里,钢锭(坯)轧裂和翘皮的数量骤然上升并有居高不下之势。为此,我们将近几年来发生的钢锭(坯)轧废情况统计分析结果列于表1(数据以每年退换钢锭的数量为依据)。 表1 钢锭(坯)轧裂退换统计表 年 份钢 种废品数量致 废 原 因小 时(t) 1995 1996 1997 1998 1999Q195—Q235沸钢258钢锭重接19.08t,翘皮、断裂Q235镇静钢— Q195—Q235沸钢118翘皮、断裂 150220M nSi连铸坯70夹杂、断裂 20M nSi钢47断裂 Q195—Q235沸钢44翘皮、断裂 150220M nSi连铸坯80夹杂、断裂 1502Q235连铸坯40脱方 Q235镇静钢100纵裂纹、发纹 Q195—Q235沸钢220翘皮、断裂 Q235镇静钢110裂纹、断裂 Q195—Q235沸钢20断裂、裂口 Q235镇静钢240纵裂纹、裂口、断裂 258 235 264 330 260 9 收稿日期:2000-12-28
表1的统计结果表明: 早期镇静钢锭质量比沸腾钢锭的好,但近两年来质量有下滑趋势。 钢锭(坯)在轧制过程中退废的主要缺陷是翘皮、裂纹和断裂。平均每年退换钢锭293t ,由此造成的经济损失30余万元。 根据金属学和钢的热塑性变形原理,结合现场生产的实际情况,作者对这些缺陷的成因从炼钢工艺和轧钢工艺两方面进行分析。2 炼钢工艺对钢锭质量的影响2.1 化学成分的影响 对于碳素结构钢来讲,就元素影响而言造成轧制过程中出现裂纹、断裂极为有关的元素有S 、M n 、P 、Cu 。2.1.1 元素S 、M n 的影响及S 的“ 热脆”缺陷对大量轧裂钢锭化学成分的分析结果表明,元素S 的超标准上限及元素Mn 的低标准下限是钢锭轧裂的重要原因。 高硫钢锭经轧制后通身四面都有严重裂缝,有时只经过粗轧几道就断成碎块。其致废的机理是:S 是生铁或燃料中天然存在的杂质,由于S 在固态Fe 中的溶解度很小,几乎不能溶解。它在钢中以FeS 的形式存在,而FeS 和Fe 易形成熔点较低(仅有985℃)的共晶体,当钢在1100～1200℃进行热加工时,分布于晶界的低熔点共晶体固熔化而导致开裂,这就是通常所说的S 的“热脆”现象。在冶炼中为了清除S 的有害作用,必须增加钢中的含M n 量,使Mn 与S 优先形成高熔点的M nS,其熔点高达1620℃而且呈粒状分布于晶粒中,从而可以有效地防止或避免S 在钢中的“热脆”现象。2.1.2 元素P 的影响及P 的“冷脆”缺陷 通常,元素P 超标的钢锭在热轧过程中不出现裂纹或断裂,但成品坯(材)冷却至室温就会发生“冷脆”现象,在远远小于钢材力学指标力的作用下就发生脆断。 其机理是:室温下钢中的P 可全部溶于钢的铁素体中,使钢的强度、硬度增加,塑性、韧性显著降低。这种钢坯(材)的“冷脆”现象在我厂的生产中偶有发生。2.1.3 元素Cu 的影响及富Cu 轧制的网状裂纹 1997年10月,我厂轧制的Q 235镇静钢68方坯有两批总重量101.36t 成品钢坯表面出现了严重的裂纹,其症状如图1所示,可见钢坯通身有网状裂纹。经取样做成分分析发现Cu 含量在0.6%～0.8%,严重超标。 图1 富铜轧制的网状裂纹 元素Cu 超标造成钢锭热轧开裂的原因是:由于西域废钢资源的特点,含Cu 量有时较高。当钢中含Cu 量超过0.4%且它在加热炉中的氧化性气氛中较长时间加热时,由于选择性氧化的结果,在钢的表面氧化铁皮下会富集一薄层熔点低于1100℃的富Cu 合金,这层合金在约1100℃时熔化并浸蚀钢的表层,使钢在热加工时开裂并多形成网状裂纹。 因此,在技术标准中对碳素结构钢中残余铜元素的含量有明确规定,应该不高于0.3%。2.2 炼钢脱氧操作及浇注工艺的影响 我厂轧制钢锭从脱氧方式上分沸腾钢和镇静钢。由于钢液脱氧方式及结晶热力学的条件10
汽车离合器膜片弹簧的优化设计
汽车离合器膜片弹簧的优化设计 发表时间：2018-03-14T14:47:21.667Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第30期作者：张文广 [导读] 在生产汽车的过程中，汽车的燃油经济性、舒适性和动力性是汽车生产者必须考虑的问题。 摘要：用来切断和传递汽车传动系统关键装置的汽车离合器，它作为汽车传动器中不可或缺的一部分，对汽车的整车性具有十分重要的影响。虽然膜片弹簧离合器也是一种普通的汽车离合器，但它与其它的汽车离合器相比，具有一些不可比拟的优点。 关键词：汽车离合器；膜片弹簧；优化设计 1 前言 在生产汽车的过程中，汽车的燃油经济性、舒适性和动力性是汽车生产者必须考虑的问题。而作为汽车重要组成部件的离合器，对汽车的生产者和汽车购买者必须考虑的汽车的三性能具有重大的影响。 2 膜片弹簧离合器的工作特点 设计产品需要很多种类的信息，不仅包括使用产品必需的几何实体信息，同时还包括使用工程的分析、生产制造、检测信息等多方面的信息。因而，产品模型的创建是将与关于产品的多种信息一同编辑到一个统一的模型中。这些被同时涵盖的信息包括产品的几何模型的信息、文件导入的信息、有限的网格划分、制造、检测以及加工信息；还包括产品的制造信息、检测流程的信息和计划信息等。这个统一的模型是一个覆盖了相当宽广的领域的产品，它具有其自身的自适应性，这种自适应性主要表现为将几个不同却有关联的组成部分进行有机的结合，用来满足不同时期、不同工程的应用。传统的汽车离合器使用的离合器是由周置旋转弹簧所构成的，由于它设计上被其推式结构的限制，使它对于现今汽车离合器扭转传递的要求已经不能满足。而为了让汽车的驾驶员在使用汽车的过程中更省力，以拉式结构创造的膜片弹簧离合器与之相比显然是一个十分正确的选择。因而这种拉式的膜片弹簧离合器被广泛应用于国内外的重型卡车中。它具有以下优点： 2.1膜片弹簧具有其它用来制造离合器的材料不可比拟的特点，即它的非线性特性，这种特性可以保证摩擦片有一个大致不变的磨损范围内的弹簧压力，同时，与圆柱螺旋弹簧在分离时压力升高相反，膜片弹簧在分离时弹簧压力会降低，这就相当于降低了离合器的踏板力。 2.2近年来，传动片式结构成为最广泛采用的压盘驱动方式，它具有许多对于汽车离合器的制造来说十分优良的特性，如：它在传动时没噪声、相当高的效率和定心精确度以及其良好的平衡性等。由于传动片使用时没有摩擦并且弹性好，使得它可以呈轴向运动。这相对于其他材料制造出来的离合器来说，也是一个很大的优势。 2.3膜片弹簧在其安装位置上也十分有优势。由于它与离合器轴的中心线呈对称的安装位置，使得它即使在离合器高度旋转式，它所受的压力也不会由于受到离心力的影响而降低离合器的压紧力。 2.4膜片弹簧是一个起着双重作用的工具，它对离合器起着同时分离和压紧杠杆的作用。这样的一种构造，简化了离合器的结构，减少了零件的数量以及零件质量，使得离合器在轴向尺寸上大大地缩短了。它还具有提高热容量的作用，这是由于它的相当小的膜片弹簧离合器的尺寸所造成的。此外，还可以利用其腾出的空间来改变汽车的散热条件。 2.5由于弹簧膜片接触的事压盘的整个圆面，因此它对于压盘的压力分布得十分均匀，与摩擦片的接触也相当良好。这样一来，它对摩擦片形成的磨损是较为均匀的，因此可以将摩擦片的使用期限延长。 2.6从其生产出发，膜片弹簧拥有结构十分简单的主要零件，这种零件方便大规模地生产，这不失为一个降低汽车生产成本的好办法。 3 膜片弹簧基本参数的选择 3.1 H/h比值和h的选择 比值H/h对膜片弹簧的弹性特性影响极大。为保证离合器压紧力变化不大和操纵轻便，汽车离合器用膜片弹簧的H/h一般为1.5~2.0,板厚2~4mm。本次设计H/h=1.75，h=2mm。 3.2 R/r比值和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匀，推式膜片弹簧的R值应取为大于或等于摩擦片的平均半径Rc，拉式膜片弹簧的r值应取为大于或等于Rc。而且，对于同样的摩擦片尺寸，拉式的R值比推式的大。这里R=90mm,r=70mm,R/r=1.286 3.3 α的选择 膜片弹簧自由状态下圆锥底角α与内截锥高度H关系密切，α=arctanH/(R-r),一般在9°~15°范围内。本次α=10°。 3.4分离指数目n的选取分离指数目n常取18，大尺寸膜片弹簧可取24，小尺寸膜片弹簧可取12。本次分离指数目n=18 3.5膜片弹簧小端内径r0及分离轴承作用半径rf的确定 r0由离合器的结构决定，其最小值应大于变速器第一轴花键的外径。rf应大于r0。本次设计r0=18mm，rf=20mm。 4 拉式膜片离合器关键零件的材料和制造工艺 国内膜片弹簧一般采用50CrVA，或是进口相应牌号的优质高精度钢板。为了保证其硬度、几何形状、金相组织、载荷特性和表面质量等要求，需进行一系列热处理。为了提高膜片弹簧的承载能力，要对膜片弹簧进行强压处理：即沿其分离状态的工作方向，超过彻底分离点后继续施加过量的位移，通过3～8次的过分离，便可使其高应力区发生塑性变形以产生残余反向应力。一般来说，经强压处理后，在同样的工作条件下，可提高膜片弹簧的疲劳寿命5％～30％。另外，还可以通过对膜片弹簧的凹面或双面进行喷丸处理，即以高速弹丸流喷射到膜片弹簧表面，使表层产生塑性变形，形成一定厚度的表面强化层，以增强弹簧疲劳强度。此外，为提高分离指的耐磨性，可对其端部进行高频感应加热淬火。为了防止膜片弹簧与压盘接触圆形处由于拉应力的作用产生裂纹，一般对该处进行挤压处理，以消除应力源。 膜片弹簧表面不得有毛刺、裂纹、划痕等缺陷，碟簧部分硬度为45～50HRC，分离指端硬度为55～62HRC，膜片弹簧的内、外半径公差一般为H11和h11，厚度公差偏差±0.025mm，上、下表面的表面粗糙度为1.6μm，底面的平面度一般要求小于0.1mm。膜片弹簧处于
合肥工业大学汽车构造2013试题及答案解析
一、判断题（正确打√、错误打×，每题1分，共10分） 1、汽车驱动力的大小主要取决于发动机输出扭矩的大小。（√） 2、发动机曲轴主轴颈曲拐数相同，且都与发动机的气缸数和排列方式有关（X ） 3、活塞径向呈椭圆形，椭圆的长轴与活塞销轴线同向。（X） 4、排气门头部直径通常要比进气门的头部大。（X ） 5、消声器有迫击声（放炮），可能是由于混合气过浓造成的。（√） 6、一般来说，柴油机采用的过量空气系数比汽油机大。（√） 7、柴油发动机涡流燃烧室的涡流室为主燃烧室。（X ） 8、柴油机供油调节机构能根据负荷的变化自动增减喷油泵的供油量。（X ） 9、离合器接合和分离时,压紧弹簧都处于压缩状态。（√） 10、膜片弹簧工作中兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用。（√） 11、变速器第一轴与第二轴在同一条直线上，因此，第一轴转动第二轴也随着转动。（X） 12、在无同步器的汽车中，低档换高档易打齿，高档换低档易实现。（X） 13、液力变矩器与液力耦合器最大的区别是增加了导轮。（√） 14、按主减速器能够提供的挡数可将主减速器分为单级主减速器和双级主减速器（X）15 16 17 18 19 20 1 2 A、1∶1 B、1∶2 C、2∶1 D、4∶1 3、汽油机功率混合气的混合气成份应是（C ） A、α＝1.05～1.15 B、α＝1 C、α＝0.85～0.95 D、α＝0.6～0.8 4、柴油机混合气是在内完成的。（ B ） A、进气管 B、燃烧室 C、化油器 D、进气歧管 5、汽车发动机各零件最理想的摩擦形式是（ C ） A、干摩擦 B、半干摩擦 C、液体摩擦 D、半液体摩擦 6、四冲程直列六缸发动机中，各缸作功的间隔角是：（ C ） A、60° B、90° C、120° D、180 7、汽车转弯行驶时，差速器中的行星齿轮（ C ） A、只有自转，没有公转 B、只有公转，没有自转 C、既有公转，又有自转 D、既没自转，也没公转 8、真空助力器应用在（ B ） A、人力制动系统 B、伺服制动系统 C、动力制动系统 D、都可以 9、在麦弗逊式悬架中，螺旋弹簧和减振器连接方式为（ B ） A、混联 B、并联 C、串联 D、不清楚 10、装普通行星齿轮差速器的汽车，当一个驱动轮陷入泥坑时，难于驶出的原因是 （ B ） 14、普通十字轴万向节等速传动条件是（ D ） A、等角速输入 B、α1＝α2 C、传动轴两端的万向节叉在同一平面内 D、同时具备b、c两条件 考生 注意：答题内容勿超过装订线左侧装线订