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1、汽车离合器膜片弹簧的优化议矛飞干厂林工{k大学林明芳葛安林北京第二汽车制达厂吴晓荣,一,【摘要】汽车离合器膜片弹费由于它的非线性使它具有般螺旋弹二切沂没有扒斗冲:月前已社,。广泛地应用于机械中尤其在汽车高合器中’,·,:,:本文采用优化设计方法以汽车写合器膜片弹二为例抹讨了优化的日标函数设是}变{口J。。二飞约束条件考核了优化程序与优化效果手琴研究的理论与方祛同样适川3李号它尖似胜片弹簧的优化设计。、一HlJ舀膜片弹簧离合器目前在汽车上的应用是越来越多了,不但在轿车上用膜片弹簧离合器,而且还在
2、中、重型的货车_卜也得到了应用.因此,膜片弹费离合器设计的优劣也是彩响汽车性能的重要因素之一。但膜片弹簧设计需要采用很长的公式,过去采用试凑法,按一定步骤计算,算出结果如果不合适,经修改尺寸后重新进行计算,直到满意为止,这样的计算方法。,慢而烦采用了优化设计后突出的优点有两个,其优点之一是能同!i寸考虑各方面的因索以,前试凑法有些因素为了使计算不致于过份复杂而加以简化而优化设计可以将这些因素作为约束条件考虑进去。另一个优点是缩短设计周期,可快而准确地找到满点的纷果、二、膜片一弹簧性能参数的选择.
3、:1膜片弹簧有如下的一系列优点,(1)具有理想的非线性特性可以在一定的△久,,/2娇损范围内的如图1所示使弹费的前后爪,。人B力儿乎不变P、P使离合器的性能稳定B/另一方面,当膜片弹簧的离合器分离时,其玛几二二压力又不像螺旋弹簧那样升高,而是降低的,这样,。不可以降低踏板力有利于减轻司机的劳动强皮(2)J冬有良好的高速适应性。当高速旋转龙丛二时,膜片弹簧的压紧力下降不多,性能较稳定,l!,相反螺旋弹簧则随着转速增加性能是明显下降1!l的。图弹费待寸灯线,1一膜片弹簧2一螺放弹簧(3)可兼具备分离
4、杠杆的作用这样离合器—41一的结构就随之简化,轴向尺寸就缩短了.(4)由于膜片弹簧整周都起压紧作P截荷J__,万~,,。用其压力分布均匀磨损也比较均匀(5)具有较好的平衡性。2.膜片弹簧的变形特性呀,巩如前所述膜片弹簧具有理想的非线性特性,而影响特性的最主要参数是膜化弹簧内截锥高度H与膜片弹簧的片厚h之4入比。不同的值可以得到不同的弹性变唆种’一”‘华J’”曰JJ‘,丁一“h~⋯”一”一入图2三种不同H/1l值时特性曲线”形特性(如图2).1.52.;5,值在一之间,即当变,,早有一段是负刚度区
5、域形增加时压紧力反而减少这l种特性特别适用于汽车离合器上,使之在离合器分离时,压紧力下降以达到操纵省力的目的。但是如果负刚度过大也并不适宜,因为这时弹簧工作位置略有变动即可造成弹簧压紧力的变化过大。,,,至于Hh的大小以及H/h比值对弹簧特性的影响如何迄今为止还缺乏应有的统计资料与实验数据。根据作者的研究表明,膜片弹簧的H与h值以及其比值H/h是从不同角度;影响着弹簧的特性,(1)膜片弹簧的厚度h它主要影响膜片弹簧特性曲线压力的极大值与极小值的数值大小。如锥高H不变,则其极大值与极小值出现的位置
6、(变形入值)就变化不大,此时如膜片,,。,厚度h值愈大如图3所示膜片弹簧压力的极大与极小的数值相对都愈大这说明设计膜片弹簧时,如感到压紧力不够,有效措施是增大膜片的厚度。2)膜片弹簧内锥高度,。,,(H主要影响特性曲线极小值出现的位置这说明设计膜片时c,4.如感到工作点b及分离点出现的位置不令人满意有效的办法是改变膜片的锥高H(图)P(长)、,=5=2一尸一松加一那一幼一资汽山4厂泳年棚6P0l!.‘12.3456图3三种不同h的特性曲线一42一石000..h二261七姆3几:2.6400020
7、00123456入加叫图4四种不同H的特性曲线(3)膜片弹簧内截锥高度与膜片弹簧厚度之比值H/h对特性曲线的极大值与极小值之差,.,值影响较大图5表示三种不同H/h的特性曲线其中I订h=5一2.174最大时,2_3压力极.,,.43大值与极小值之差△P=2600(N)也是最大即特性曲线变化急烈H/h=2_6肠最小,压力差△P=598.6(N)也最小,这时特性曲线变平缓。,.作者认为在保证膜片弹簧特性良好的条件下H/h的取值应偏小为宜H/h取小值时可:有以下几个优点(1)有利于提高膜片弹簧的疲劳寿
8、命.因为H/h偏小,特性曲线相对可平缓些,这样当,.离合器接合与分离的过程中由膜片弹簧变形所引起的应力变化也就可小些一、、、夕尸一一、如.、、、,h二29、卜/f6000~、肠.~.尸尸一H二5/勺‘..}、/书=么6l一之》、//名厂~,勺、一.诵000.一H‘43一、、、八产、、、、、、Zh声么2000/H写j/图5三种不同H/h仇的特性曲线一43一(2)有利于膜片弹簧的制造与加,工图6中曲线的.气,52/尹一甲甲一、生生、一从H/h-一2比60。。_26共《卜、卜蒸⋯图7中曲线的H/h
