如果不计分离指在作用下的弯曲变形

1、系式。如果不计分离指在作用下的弯曲变形，则分离轴承推分离指的移动行程(图2一lOc)为 (2-14)式中，为压盘的分离行程(图2-10b、c)。三、膜片弹簧的强度校核由前面假设可知，子午断面在中性点O处沿圆周方向的切向应变为毒，故该点的切向应力为零，O点以外的点均存在切向应变和切向应力。建立如图2-9所示的坐标系，则断面上任意点(z，y)的切向应力为 (2-15)式中，为自由状态时碟簧部分的圆锥底角；为从自由状态起，碟簧子午断面的转角：e为中性点半径，e=(R-r)/(R/r)。 由式(2-1 5)知，当一定时，一定的切向应力在xOy坐标系中呈线性分布，当=0时有 (2-16)因很小，tan，

2、则式(2-1 6)表明对于一定的，零应力分布在过O点而与z轴成角的直线上(图2-1 1)。实际上，当z=-e时，无论为何值，均存在y=-e，即对于一定的，等应力线都汇交于K点，其坐标为x=-e、y=-。显然OK为零应力直线，其内侧为压应力区，外侧为拉应力区；等应力线越远离零应力线，其应力值 图2-11 切向应力在子午断面中的分布越高。由此可见，碟簧部分内上缘点B的切向压应力最大。当K点的纵坐标e>h2时，A点的切向拉应力最大；当e<h2时，A点的切向拉应力最大。分析表明，B点的应力值最高，通常只计算B点的应力来校核碟簧的强度。将B点坐标x-(e-r)和y=h2代人式(2-1 5)，

3、可得B点的应力。 (2-17) 令，可求出达到极大值时的转角 (2-18) 式(2-1 8)表明，B点最大压应力发生在比碟簧压平位置再多转动一个角度arctanh2(e-r)h2(e-r)的位置处。当离合器彻底分离时，膜片弹簧子午断面的实际转角，计算时，应取；如果，则取。 在分离轴承推力作用下，B点还受弯曲应力万，其值为 (2-19) 式中，n为分离指数目；为一个分离指根部宽度。 考虑到弯曲应力是与切向压应力相互垂直的拉应力，根据最大切应力强度理论，B点的当量应力为 - (2-20)试验表明，裂纹首先在碟簧压应力最大的B点产生，但此裂纹并不发展到损坏，且不明显影响碟簧的承载能力。继后，在A点由

4、于拉应力产生裂纹，这种裂纹是发展性的，一直发展到使碟簧破坏。在实际设计中，当膜片弹簧材料采用60Si2MnA时，通常应使1500-1700MPa。 四、膜片弹簧主要参数的选择1.比值Hh和h的选择比值Hh对膜片弹簧的弹性特性影响极大。分析式(2-11)可知，当Hh<时，为增函数；Hh=时，有一极值，该极值点恰为拐点；Hh>时，有一极大值和一极小值；当Hh=时，的极小值落在横坐标上。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Hh一般为1.6-2.2，板厚h为24mm。 2.比值Rr和R、r的选择 研究表明，Rr越大，弹簧材料利用率越低，弹簧刚度越大，弹性特性曲线受直

5、径误差影响越大，且应力越高。根据结构布置和压紧力的要求，Rr一般为1。201。35。为使摩擦片上压力分布较均匀，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，拉式膜片弹簧的r值宜取为大于或等于。而且，对于同样的摩擦片尺寸，拉式的R值比推式大。3.的选择膜片弹簧自由状态下圆锥底角口与内截锥高度H关系密切,=arctanH(R一r)H(R-V)，一般在9°1 5°范围内。 4.膜片弹簧工作点位置的选择 膜片弹簧的弹性特性曲线，如图2-12所示。该线的拐点H对应着膜片弹簧的压平位置，而且/2。新离合器在接合状态时，膜弹簧工作点B一般取在凸点M和拐点H之间，且 近或在H点处，

6、一般，以 保证摩擦片在最大磨损限度范围内压紧力从 到变化不大。当分离时，膜片弹簧工作点从B变到为最大限度地减小踏板力，C点应尽量靠近N点。5. n的选取 分离指数目n常取为1 8，大尺寸膜片弹簧有些24，小尺寸膜片弹簧有些取12。图212 膜片弹簧的弹性特性曲线五、膜片弹簧材料及制造工艺 国内膜片弹簧一般采用60Si2MnA或50CrVA等优质高精度钢板材料。 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，使其过分离38次，并使其高应力区发生塑

7、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530。另外，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，起到冷作硬化的作用，同样也可提高疲劳寿命。 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或镀铬。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，可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。碟簧部分的硬度一般为4550HRC。分离指端硬度为5562HRC，在同一片上同一范围内的硬度差不大于3个单位。碟簧部分应为均匀的回火托

8、氏体和少量的索氏体。单面脱碳层的深度一般不得超过厚度的3。膜片弹簧的内外半径公差一般为Hl l和hl l，厚度公差为±O025mm，初始底锥角公差为±10。上、下表面的表面粗糙度为1.6m，底面的平面度一般要求小于O1 mm。膜片弹簧处于接合状态时，其分离指端的相互高度差一般要求小于O81.Omm。 六、膜片弹簧的优化设计 膜片弹簧的优化设计就是通过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。 1.目标函数 目前，国内关于膜片弹簧优化设计的目标函数主要有以下几种： 1)弹簧工作时的最大应力为最小。 2)

9、从动盘摩擦片磨损前后弹簧压紧力之差的绝对值为最小。 3)在分离行程中，驾驶员作用在分离轴承装置上的分离操纵力平均值为最小。 4)在摩擦片磨损极限范围内，弹簧压紧力变化的绝对值的平均值为最小。 5)选3)和4)两个目标函数为双目标。 为了既保证离合器使用过程中传递转矩的稳定性，又不致严重过载，且能保证操纵省力，选取5)作为目标函数，通过两个目标函数分配不同权重来协调它们之间的矛盾，并用转换函数将两个目标合成一个目标，构成统一的总目标函数 (221)式中，和分别为两个目标函数和的加权因子，视设计要求选定。 2.设计变量 从膜片弹簧载荷变形特性公式(211)可以看出，应选取H、h、R、r、这六个尺寸

10、参数以及在接合工作点相应于弹簧工作压紧力的大端变形量(图212)为优化设计变量，即 X= (222)3.约束条件 1)应保证所设计的弹簧工作压紧力与要求压紧力相等，即 = 2)为了保证各工作点A、B、C有较合适的位置(A点在凸点M左边，B点在拐点H附近，C点 在凹点N附近，如图2-12所示)，应正确选择相对于拐点的位置，一般又 / =0.81.O，即 (2-23) 3)为了保证摩擦片磨损后离合器仍能可靠地传递转矩，并考虑到摩擦因数的下降，摩擦片磨损后弹簧工作压紧力应大于或等于新摩擦片时的压紧力，即 4)为了满足离合器使用性能的要求，弹簧的Hh与初始底锥角H(R一r)应在一定范围内即 1.6Hh

11、2.2 9°H(R一r)1 5° 5)弹簧各部分有关尺寸比值应符合一定的范围，即 1.20Rr1.35 702Rh100 3.5R5.O (2-24)式中，为膜片弹簧小端内半径，如图2-13所示。 6)为了使摩擦片上的压紧力分布比较均匀，推式膜片弹簧的压盘加载点半径(或拉式膜片弹簧的压盘加载点半径)应位于摩擦片的平均半径与外半径之间，即 推式：(D+d)4D2 拉式：(D+d)4D2 7)根据弹簧结构布置的要求，与R、与r、与 之差应在一定范围内，即 1-7 O6 O4 8)膜片弹簧的分离指起分离杠杆作用，因此 其杠杆比应在一定范围内选取，即 推式：2.34.5 拉式： 3.59.09)为了保证避免弹力衰减要求，弹簧在工作过程中B点的最大压应力应不超过其许用值，即 图2-13 膜片弹簧的尺寸简图 10)为了保证疲劳强度要求，弹簧在工作过程中A点(或A点)的最大拉应力(或)应不超过其相应许用值，即 或 11)由于弹簧在制造过程中，其主要尺寸参数H、厄、R和r都存在加工误差，对弹簧的压紧