车辆离合器碟形弹簧性能优化及cad系统开发

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1、车辆离合器碟形弹簧性能优化及CAD系统开发

2、第1...　　碟形弹簧轴向尺寸小、承载能力大、具有变刚度的非线性特性，因而在引进设备中获得广泛应用，特别是近年来在引进车辆的主离合器中，越来越多地采用了碟簧，以实现动力传递的分离与结合，因此，碟形弹簧设计的优劣，直接影响到车辆的使用性能。为此，本文就碟簧工作特性、优化设计及CAD方法进行讨论。同时开发了实用碟簧优化软件，根据优化结果对其进行了CAD设计，绘制了各种碟簧载荷与变形特性曲线、应力与变形曲线和碟簧零件工作图。为便于用户使用，软件中采用中西文结合方式，设计了两级彩色界面菜单，从而形成了碟簧优化及CAD软件

3、系统。这对于碟簧一体化设计及实现引进车辆离合器的国产化都具有重要意义。1　碟形弹簧的变形特性　　图1是碟簧的变形特性曲线。b点是离合器摩擦片未磨损时处于接合状态的工作点，该点应保证碟簧具有足够的压紧力，具备适当的储备系数。P点为碟簧被压平时的工作点，故b点应选择在曲线SP之间。当摩擦片磨损Δλ后，碟簧工作点由b移到a点，这时应使压紧力Pa接近于Pb，以保证离合器储备系数基本不变。d点为离合器彻底分离后碟簧工作点，为了保证操纵时较小的踏板力，分离点d应靠近载荷最小点c。2　碟簧特性计算的有关公式　　载荷P与变形λ的关系式以及出现在碟簧内圆周上边缘处的最大应力

4、为（1）（2）图1式中：　　　　　　E——材料弹性模量；　　μ——材料波松比；　　H——碟簧部分内截锥高；　　h——碟簧厚度；　　Re——碟簧外半径；　　Ri——碟簧部分内半径；　　Re1——碟簧与压盘接触半径；　　Ri1——支承环平均半径；　　Rf——分离轴承作用半径；　　β2——分离爪根部宽度系数。　　碟簧必须保证离合器接合时可靠地传递发动机最大转矩，则其工作载荷为　　Pb＝βMemax／（fRcZc）（3）式中：β——离合器储备系数；　　Memax——发动机最大输出扭矩；　　f——摩擦系数；　　Rc——摩擦片平均半径；　　Zc——摩擦片总工作面数。图

5、23　碟簧优化数学模型及方法3.1　设计变量及目标函数　　碟簧的内锥高度H、厚度h以及碟簧部分内半径Ri对其工作性能有显著的影响。另外，分离点与压紧点变形λD和λb也是影响性能的主要因素，因此，考虑到结构与工作参数，确定设计变量为H、h、Ri、λb、λf，即X＝［x1，x2，x3，x4，x5］＝［H、h、Ri、λb、λf］。　　对于车辆离合器，由于频繁接合与分离，导致摩擦片磨损，引起压力下降，使传递的扭矩出现不稳定现象。为保证离合器的储备系数及其工作可靠性，将摩擦片磨损前后碟簧工作载荷变化（｜Pa－Pb｜）作为一个目标函数。离合器另一个重要特性是操作的轻便

6、性，故分离时踏板力不能过大，碟簧分离力也作为一个目标函数（4）式中：　　　Δs——每个摩擦片允许最大磨损量；　　　λD＝λb＋λf　　　δ1、δ2——加权因子。3.2　约束条件(1)碟簧的高厚比H／h对其特性影响最大，只有当它控制在一定范围内时才具有负刚度。故　　(2)摩擦片寿命要求压强不能过高，必须低于许用应力〔q〕　　　　(3)在载荷Pb作用下碟簧变形应符合λs＜λb＜λp，λp＝H，λs为碟簧最大载荷处变形。由式(1)得