汽车离合器膜片弹簧的优化设计_张超

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1、汽车实用技术年第期设计研究汽车离合器膜片弹簧的优化设计张超，袁晓磊长安大学，陕西西安摘要，：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：离合器；膜片弹簧；加权系数；优化设计中图分类号：文献标识码：文章编号：广泛应用。因此对膜片弹簧的优化设计非常重要。引言、對学模型的建立离合器是汽车传动系的重魏

2、成部分是发动机一与驱动轮之间连接部件之，可根据需要切断或传设计变量的确定递发动机转矩。汽车膜片弹簧离合器是摩擦式离合膜片弹簧的主要结构参数如图所示：器的一，，膜图中自由状态下大端半径种其用膜片弹簧代替周部的螺旋弹簧，自由状态下碟簧片弹簧内孔圆周表面开有均布的径向槽，槽的根部部分内锥截高度，压盘加载点半径，为支撑环开有比槽宽的矩形孔即分离指。因其优点突出而被加载点半径（单位为优化变量的确定作者简介：张超，硕士研究生，就读于长安大学。2014年第期张超等：汽车离合器膜片弹簧的优化设计膜片弹簧主要结构尺寸参数有，，为：，膜片弹簧优化设计变量可表示为如下形式：、、—产一「由（式（式联立得：

3、㈣…令户式即离合器分离时膜片弹簧产生的操作力’即可得第二个目标函数：图！膜片弹簧结构参数—一】，义户⑶令户力目标通的确立膜片弹簧大端的压紧力厂与大端变形量名之约束条件的确立间的关系为：（膜片弹簧高度比值，为保证离合器压紧力变化不大和操作轻便—般为—膜片弹簧内外半径比，根据工程经验可式中为自由状繊的小端半径为膜片弹簧钢板厚度（描皱告灿仕，》应满足根据工程设计经验，为了保证弹簧可靠地传递（膜片弹黃大端支撑半径转矩，希望摩擦片在磨损过程中压紧力尽量不降低即摩擦片新旧状态下压紧力差值丨尽可能；尺小；同时也要考虑作用在分离轴承的分离操作力要：综上以此来建立目标函数。为同时满足以上两且膜片弹簧

4、初始锥底脚需满足方面要求，可在两个目标函数间设置加权系数、；来实现两个目标函数间的关系，表示如下：°膜片弹簧工作压紧力与发动机最大转由：（式可得膜片弹簧的强度约束，分离指窗孔处是疲、、劳破坏最严重的部位因此对该处需进行应力校核，。、⑴即下面进行危险处应力计算：联立可得：设膜片中性点半径为则：—力力：离合器分离时膜片弹簧加载点发生变化，細片弹簧小端的分离指处分离轴承推力及该处变：形量次，其与新摩擦片位置的弹力及变形量关系49汽车实用技术年第期为膜片弹簧自由状态下圆锥底角，为膜片（弹黃部分子午麵转角。膜片弹簧危险处弯曲正应力为：—其中为分离指数目，为分离指根部宽。用编程求解、由于径向拉

5、应力与切应力相互垂直，则胃当量应力为过在中编程可进行优化计算。下面以某轿车离合器膜片弹簧为例对其进行优化设计。已知发动机最大转矩、额定转速、在实际设计中，膜片弹簧常釆用许用应力。汽车总质量、膜片弹黃材料选择建立优化约束方程组、胃出表及图所示的该轿车离合器膜片弹簧综上，可建立优化约束方程组：优化设计结果，并与初始设计结果进行比较。在优化计算中可定义不同的加权系数值得到不同的优化结果。本文通过计算多次比较得到当时有较好的优化结果（其它加权系数下的优化结果没—一—列举）表计算结果对比—：状态结构参数优化前初始值优化后丄啗‘■———————优筏化后丨丨■】⑴；、■？■文隱肼！—‘‘图优化前

6、后膜片弹簧弹性特性曲线、结论“通过编程运行后，可得到优化后弹性年第期张超等：汽车离合器膜片弹簧的优化设计特性曲线，如图所示。现只以目标函数加权系数参考文献时进行说明，优化后膜片弹。从图中可知丨王望予’’丨汽车设第版北《机械工业出版社簧特性曲线总体趋势与优化前致，具有良好酬度特性。优化后弹性特性曲线在磨损后压紧力有较版社肖启瑞，车辆程仿真分析北京：机械业出，小下降，但在磨损极限内比优化前平坦即提高了压紧力稳定性。微’分离行程得到减小且分离力刘维信，机械最优化设计岡北京：清华大学出版社祖化不大。再从表中看到’经优化后’膜弹簧几罗永革’，汽车设计北京：机械工业出版社何尺寸得到减小’材料可

7、得到充分利用、。总体优化李涛王晓广刘玉红轿车离合器膜片弹簧的优化设计结果较为理想。難创新导报，德国测试智能充电站适用各类电动汽车据报道，近日，德国弗劳恩霍夫研究所（、戴姆勒集团、德国斯图加特大学正在联合幵发一个项目项目，■内容包括全新的电动汽车充电设施以及满足大规模车队充电需求的能量管理系统，项目名称叫做项目巾将设计職够力不同种类电动汽车（指燃料电池车液流电池合动力车等）■同时提供先电服务的小智能电今年究小组‘，研将在弗劳恩霍夫研究中心斯图加特工业区建立个利丨用光伏单