离合器基本参数咋优化?膜片弹簧设计这些要点要知道

   日期:2026-02-25     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:99    
核心提示:第四节 离合器的设计与计算

一、离合器基本参数的优化

知识点1:离合器基本参数的优化模型

后备系数β,其取决于,离合器之工作压力F,以及,离合器的,主要尺寸参数D,和d。

单位压力p0也取决于F和D及d。

离合器基本参数的优化设计变量选为

以离合器性能要求得以保证为条件,追求的目标是让基于其参数得到优化设计了之后的结构尺寸能够尽可能地小,也就是目标函数是。

约束条件包括:

1.摩擦片最大圆周速度VD不超过65~70m/s;

2.摩擦片的内外径比c应在0.53~0.70范围内;

3.为确保离合器能够确切地传递发动机的转矩,并且避免传动系出现过载情况,不同车型的β值应当处于一定的范围之中,其最大范围是1.2~4.0。

4.为确保扭转减振器得以安装,摩擦片的内径,必然要大于减振器弹簧所处位置的直径,大约是50mm。

5.为了体现离合器传递转矩以及保护过载的能力,单位摩擦面积所传递的转矩,应当小于它的许用值。

6.为要降低离合器滑磨之际的热负荷,从而防止摩擦片受到损伤,针对不同车型,单位压力p0依据所使用的摩擦材料在一定范围之内进行选取,其最大范围p0是0.10至1.50MP?a。

7.为了让汽车起步过程里离合器的滑磨得以减少,避免摩擦片表面温度过高进而出现烧伤情况,离合器每一次接合的时候,其单位摩擦面积滑磨功应当小于它的许用值。

二、膜片弹簧的弹性特性

知识点2:膜片弹簧的弹性特性

借助支承环以及压盘施加于膜片弹簧上的载荷F1之力(N),其都汇聚于支承点所在之处,加载点之间所存在的相对轴向变形为λ1之量(mm),那么膜片弹簧的弹性特性是以如下式子予以表示。

式中,

E为材料弹性模量,对于钢:E=2.1*105 MPa;

μ为材料泊松比,对于钢:?μ=0.3;

H为膜片弹簧自由状态下碟簧部分的内截锥高度(mm);

h为膜片弹簧钢板厚度(mm);

R、r分别为自由状态下碟簧部分大、小端半径(mm);

R1、r1分别为压盘加载点和支承环加载点半径(mm)。

在离合器处于分离的状况下,膜片弹簧之中的加载点会产生变化,设定分离轴承加于分离指端处的载荷规定作F2(N),与之对应的作用点出现的变形为λ2(mm),除此之外,于离合器从分离转变到压紧的状态期间,只要膜片弹簧出现的变形达到相同地方,其自身的子午断面自自由状态开始同样转过相同的转角,那么便会存在如下这种关系。

式中,rf为分离轴承与分离指的接触半径(mm)。

可求得F2与λ2的关系式

三、膜片弹簧的强度计算

知识点3:膜片弹簧中切向应力的计算

假定膜片弹簧于承载进程当中,它的子午断面强硬地围绕身处此断面上的某一个中性点O进行转动。那么子午断面则在中性点O那里沿着圆周方向的切向应变是零,所以该点的切向应力同样是零,而O点以外的那些点全都存在着切向应变以及切向应力。

打造坐标系xOy,那么在断面上任意一点,也就是(x,y)这点的切向应力σt,且单位是MPa就呈现为:

式中,

α为自由状态时碟簧部分的圆锥底角(rad);

为从自由状态起,碟簧子午断面的转角(rad);

e为中性点半径(mm),e=(R-r)/ln(R/r)。

?一定时,一定的切向应力σt在xOy坐标系中呈线性分布;

当?σt=0时,有  y=(α-

/2)x;

对于一定的

?,等应力线都汇交于K点,其坐标为x= -e,y=-(α-

/2)e 。

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,其应力值越高。

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(α-

/2)e>h/2时,A点的切向拉应力最大;

当(α-

离合器基本参数优化_膜片弹簧弹性特性计算_膜片弹簧离合器的设计

B点有着最高的应力值,一般情况下经由计算B点 的应力用以校核碟簧的强度。

令dσtB /d

=0,可求出σtB达到极大值时的转角

当离合器彻底分离时,膜片弹簧子午断面的实际转角

f≥

p,计算σtB时,

应取

p ;如果

f<

p ,则

f 。

知识点4:膜片弹簧的强度计算

在分离轴承推力F2作用下,B点还受弯曲应力σrB,其值为

式中,n为分离指数目;br为一个分离指根部宽度(mm)。

鉴于弯曲应力σrB属于那种跟切向压应力σtB相互呈垂直状态的拉应力,按照最大剪切应力强度理论来讲,B点的当量应力是。

试验明确显示,有关于裂纹方面的情况,裂纹最初是在碟簧压应力处于最大状态的B点那里产生的,然而这种裂纹并没有朝着损坏的结果那里发展过去,同时并不会对碟簧的承载能力造成明显的影响。

继而,于A'点处,因拉应力致使裂纹出现,这般裂纹具发展性,持续发展直至碟簧遭破坏完成。

在实际进行设计期间,当膜片弹簧所选用的材料是60Si2MnA时,一般来讲应当让σjB不超过1500至1700MPa。

四、膜片弹簧基本参数的选择

知识点5:比值H/h和h的选择

比值H/h对膜片弹簧的弹性特性影响极大。

要确保离合器的压紧力不会有较大变化并使得操纵起来较为轻便,汽车所使用的离合器当中,膜片弹簧的数值H/h通常是在1.5至2.0的范围,而其板厚h是处于2至4mm之间。

知识点6:R/r比值和R、r的选择

研究显示,R与r的比值越大,运用弹簧材料时的利用率就越低,弹簧会变得越硬,弹性的特性曲线受到直径误差的影响就越大,并且应力会越高。

按照结构布置所需情况,以及压紧力提出的要求,R/r通常是处于1.20至1.35这个范围之内。

为了让摩擦片之上的压力分布能够更为均匀一些,推式膜片弹簧的R值应当选取为大于、或者等于摩擦片的平均半径Rc,拉式膜片弹簧的r值适宜选取为大于、或者等于Rc。并且,针对于同样的摩擦片尺寸而言,拉式的R值要比推式的大。

知识点7:锥形底角α 和分离指数n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,

,一般在9。-15。 范围内。

数目的分离指数,n常常选取为十八,大尺寸的膜片弹簧,有选取二十四的情况,小尺寸的膜片弹簧,有选取十二的情况。

知识点8:膜片弹簧工作点位置的选择

膜片弹簧,其弹性特性曲线存在着拐点H,于该位置上,膜片弹簧对应着被压平的状况,并且。

新离合器就位在接合状态之际,膜片弹簧的工作点B通常选取在凸点M以及拐点H二者之间,并且是靠近H点或者处于H点的位置那儿,通常情况下呢,λ1B等于(0.8~1.0)λ1H,借此来确保摩擦片于最大磨损限度Δλ的范围以内,压紧力由F1B朝着F1A的转变幅度不是很大。

出现分离的状况时,膜片弹簧的工作点会从B转变至C,要最大程度降低踏板力,C点得尽可能朝着N点靠近。

五、膜片弹簧材料及制造工艺

知识点9:膜片弹簧的材料和工艺

膜片弹簧,一般会采用,60Si2MnA这种优质高精度钢板材料,或者50CrVA这种优质高精度钢板材料。

需要进行一系列热处理,以此来保证其硬度方面的要求,保证其几何形状方面的要求,保证其金相组织方面的要求,保证其载荷特性方面的要求,还保证其表面质量方面的要求。

为提高膜片弹簧承载能力,需对其进行强压处理,也就是沿分离状态工作方向,超过彻底分离点后继续施加过量位移,让其过分离3至8次,借此产生一定塑性变形,进而使膜片弹簧表面产生与使用状态反方向残余应力,以此达到强化目的。

对膜片弹簧的凹面开展喷丸处理,或者对其双面这样做,也就是以高速弹丸流朝着膜片弹簧表面进行喷射,进而让表层出现塑性变形,以此形成具备一定厚度的表面强化层,达成冷作硬化之成效,同样能够提高承载能力以及疲劳强度。

可对分离指的端部进行高频淬火,可对其端部进行喷镀铬合金,可对其端部进行镀镉,还可对其端部进行镀四氟乙烯,目的是提高分离指的耐磨性。

欲防止膜片弹簧跟压盘接触圆形之处,鉴于拉应力的作用而产生裂纹,能够对该地方实施挤压处理,用以消除应力源。

 
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