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1、精选资料摘要 离合器是汽车传动系统的重要组成部分之一，主要功能是切断和实现发动机对传动系统的动力传递，保证汽车平顺起步，而膜片弹簧是离合器的主要部分，它的特性曲线直接影响了离合器的性能。 本文主要研究了汽车膜片弹簧离合器的结构及特点、膜片弹簧特性曲线A-L计算法以及汽车膜片弹簧的有限元分析方法。在CATIA建立膜片弹簧的三维模型，并建立膜片弹簧有限元模型，最后，进行有限元求解，得出膜片弹簧的特性曲线，并与用传统的A-L公式得出的膜片弹簧的特性曲线进行对比。关键词：膜片弹簧；特性曲线；有限元分析;Abstract The clutch is one of the important compon
2、ents of the automobile transmission system, the main function of which is to engage and detach the engine from the transmission system and to ensure the car start smoothly.The diaphragm spring is one important part of the clutch,the characteristic curve of which directly affect the performance of th
3、e clutch. This paper mainly studies the characteristics and structures of the diaphragm spring clutch, the A-L method to calculate the characteristic curve of diaphragm spring, the analysis of the diaphragm spring by using the finite element method.Model 3D entity of the diaphragm spring in CATIA so
4、ftware and build the FEA model.At last,solve it and get the characteristic curve of it and compare it with the curve got by using the traditional A-L method.Key words:Diaphragm spring;Characteristic curve;Finite element analysis;目录第一章 膜片弹簧离合器介绍3 2.1汽车离合器简介3 2.1.1汽车离合器概述3 2.1.2膜片弹簧离合器3 2.2离合器的功能及基本性能
5、要求5 2.2.1离合器的功能5 2.2.2离合器的基本性能要求5 2.3膜片弹簧离合器的结构5 2.4膜片弹簧离合器工作原理7 2.5膜片弹簧离合器的工作状态8 2.6本章小结9第二章 膜片弹簧尺寸选择与三维建模10 3.1膜片弹簧的尺寸选择10 3.2膜片弹簧三维建模10 3.3本章小结12第三章 汽车膜片弹簧特性曲线计算A-L法13 4.1膜片弹簧A-L法作的假设13 4.1.1碟簧轴向剖面上任意点A的切向应力13 4.1.2中性点O的位置-的确定15 4.1.3外力作用下膜片弹簧大端的变形公式16 4.1.4外力作用下的大端变形公式18 4.1.5膜片弹簧小端变形公式18 4.2 用传
6、统A-L公式绘制膜片弹簧特性曲线20 4.3本章小结21第四章 膜片弹簧CAE分析22 5.1有限元分析概述22 5.1.1有限元法基本思想22 5.1.2有限元法的特点22 5.1.3有限元法的基本步骤23 5.1.4有限元法分析的一般流程24 5.2 Hyperworks软件介绍24 5.2.1 Hyperworks基本情况24 5.2.2 HyperWorks有限元分析步骤26 5.2.3 RADIOSS简介26 5.3 膜片弹簧有限元分析27 5.3.1膜片弹簧有限元分析步骤27 5.4 A-L法，有限元法与试验结果比较32 5.5 本章小结33第五章 总结和展望34 6.1主要工作与
7、总结34 6.2展望34致 谢35参考文献36 膜片弹簧离合器介绍2.1汽车离合器简介对于以内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动中是作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成。目前，各种汽车广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。它主要包括主动、从动部分、压紧机构和操纵机构等四部分。 主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于结合状态并能传递动力的基本结构，操纵机构是使离合器主、从动部分分离的装置。离合器的主要功能是为了使发动机和传动系断开和连接，在汽车起步的时候，使发动机与传动系统能平顺地结合；而在换挡时候，使发动机与传动系统分离，
8、这样就可以减少换齿轮间的冲击，防止齿轮的破坏；当离合器受到较大的动载荷时，能防止传动系所承受的最大转矩过大，从而使各零部件损坏；这样就可以降低传动系统产生的噪声。现代各类汽车上应用最广泛的离合器是干式盘形摩擦离合器，根据从动盘数目不同、压紧弹簧布置形式不同、压紧弹簧结构形式不同和分离时作用力方向不同可分成多种。在离合器的具体结构上，首先，要能保证它能够传递发动机的最大转矩，保证汽车动力性，然后它应该还能分离彻底，减小磨损，还应能平顺地结合。此外，离合器的从动部分的转动惯量不能太大。如果离合器的从动部分的转动惯量过大，在变数器换挡时，离合器虽然断开了发动机与变速器之间的联接，离合器由于转动惯量太
9、大，它的惯性力矩仍然会传给给变速器，就不能较有效地减少齿轮间太大的冲击。最后，离合器散热应该比较好。因为当汽车运行时，假设驾驶人过多地结合和分开离合器，太频繁的话，那么离合器摩擦面间频繁地相对滑磨而产生大量的热。如果不及时散热，将对离合器的工作产生重要影响。2.2膜片弹簧离合器的结构目前，膜片弹簧作为压紧弹簧的离合器，称为膜片弹簧离合器，膜片弹簧离合器所用的压紧弹簧是一个用薄弹簧钢板制成的带有一定锥度，中心部分开有许多均布径向槽的圆锥形弹簧片。膜片弹簧是碟形弹簧的一种，它可以看成由碟簧和分离指两部分组成。 膜片弹簧两侧有钢丝支撑圈，借膜片弹簧固定铆钉将其安装在离合器盖上。在离合器没有固定到飞轮
10、上时，膜片弹簧不受力，处于自由状态，此时离合器盖与飞轮安装面之间有一距离。当将离合器盖用连接螺钉固定到飞轮上时，由于离合器盖靠向飞轮，膜片弹簧钢丝支撑圈则压向膜片弹簧使之发生弹性变形，膜片弹簧的圆锥底角变小，几乎接近于压平状态。同时，在膜片弹簧的大端对压盘产生压紧力，使离合器处于结合状态。当分离离合器时，分离轴承左移，膜片弹簧被压在前钢丝支撑圈上，其径向截面以支撑圈为支点转动，膜片弹簧变成反锥形状。 从工作原理上摩擦离合器基本上有主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成。主从动部分和压紧机构是保证离合器处于结合状态并能传递动力的基本结构，而离合器的操纵机构主要是使离合器分离的装置。 1
11、-飞轮；2-从动盘；3-压盘；4-离合器盖；5-膜片弹簧；6-膜片弹簧支撑圈；7-调整螺母；8-分离拨叉；9-拉杆；10-离合器踏板；11-分离轴承；12-分离套筒；13-回位弹簧；14-支架；15-离合器轴；16-离合器轴承图2-1 膜片弹簧离合器结构 如图2-2，膜片弹簧离合器主要组成部分为：1）离合器盖4：为板壳冲压结构，通过螺栓与飞轮连接在一起，为主要的承载部件，承受膜片弹簧的压紧力。2）膜片弹簧5：由碟簧和分离指两部分组成，分离指部分起分离杠杆的作用，是膜片弹簧离合器关键部分，如图2-3所示。图2-2 膜片弹簧结构3）压盘3:盘状灰铸铁铸造而成，通过膜片弹簧压紧摩擦片，最外沿有三个传
12、力凸耳。4）传动片：连接离合器盖与压盘，离合器转动时，通过它控制压盘的旋转与沿轴向的运动从而使压盘压紧与放松，控制离合器的结合与分开。5）分离轴承11与分离套筒12：分离轴承在工作时主要承受轴向分离力，还承受高速旋转时径向分力，目前的分离轴承多使用角接触球轴承。6）从动盘总成：图2-3 从动盘结构图 （1）摩擦片：是传递动力的部分，当离合器安装完后，离合器盖通过膜片弹簧压紧压盘，压盘压紧摩擦片，从而传递发动机的转矩。（2）波形片：有一定的翘曲，从而在离合器结合与分开的过程中起到减震的作用。（3）从动盘毂发动机的动力通过从动盘毂的内花键传递到变速器输入轴。2.3膜片弹簧离合器工作原理图2-4 膜
13、片弹簧结合过程1）结合过程：抬起踏板-分离叉离开分离轴承-回位弹簧使分离轴承回位-压紧弹簧使压盘前移-分离杠杆的外端向前运动，内端向后运动-这样从动盘、飞轮、压盘三者就压紧了-接通动力传递。图2-5 膜片弹簧分离过程2）分离过程:踩下踏板-分离叉顶压分离轴承前移-分离杠杆内侧受压-分离杠杆外端向后运动，内端向前运动-拉动压盘克服压紧弹簧弹力向后移动-从动盘、飞轮、压盘三者就压紧状了-中断动力传递。2.4膜片弹簧离合器的工作状态图2-6 膜片弹簧离合器工作原理图2-7 膜片弹簧离合器工作状态膜片弹簧离合器根分为拉式膜片弹簧和推式膜片弹簧，但实际上它们的结构是差不多的，分析的力学模型也是一模一样的
14、，不同的是“正装”与“反装”的区别，另外，离合器盖对它们力的支点和压盘对它们的作用力的位置也是互换的的。推式是支点在里，力点在外，而拉式相反，正因为力点和支点的位置不同，故分离时，一个要拉，一个要推。膜片工作状态可分为以下三种： 1）自由状态离合器盖还没有和飞轮装配的时候，膜片弹簧没有受压，在自由状态，膜片弹簧与飞轮之间有很小的距离，推式膜片弹簧大端朝前，拉式则小端朝前。2） 结合状态 装配后，离合器盖压向膜片弹簧。这样，离合器盖通过支撑环的作用，就会在膜片弹簧上作用载荷,膜片弹簧慢慢变形，最后离合器盖完全装好，这样膜片弹簧处于受压，就从原来的自由状态变成了接近平面的形状。膜片弹簧压向压盘，压
15、盘上也产生一个载荷的作用，就是膜片弹簧工作时候支撑圈上作用的载荷。支点和压盘处之间的高度变化就是膜片弹簧的大端变形（结合状态也即工作变形）；此时，膜片弹簧小端处也有变形，称为小端变形。3）分离状态当分离轴承以力作用与膜片弹簧小端分离指时，膜片弹簧的力点逐渐转移直到彻底分离为止。分离时，膜片弹簧分离指相当于分离杆绕支点转动。要注意的是，支点对于拉式来说没有变动，仍由原支撑环承担，但对于推式来说，改由下支撑环承担。分离时，膜片弹簧大端处及小端处将产生附加变形和。大端变形为=+。2.5 膜片弹簧离合器的特点 膜片弹簧离合器相对于其它离合器，在膜片弹簧的特性曲线上有自己的特点图2-8 螺旋弹簧与膜片弹簧特性曲线螺旋弹簧特性曲
