【文章內(nèi)容簡介】 輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 13 將式（ 24）與（ 25）帶入（ 33）得： cT =12π f Z oP ）－（ 33 1D c （ 36） 式中： c摩擦片內(nèi)外徑之比， c=。 為了保 證離 合器 在任 何情 況下 都能 可靠 地傳 遞發(fā) 動機的 最大 轉(zhuǎn)矩，設(shè)計時 Tc 應(yīng)大于發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，即 Tc =β ｅｍａｘＴ （ 37） 則根據(jù)以上相應(yīng)計算公式及相關(guān)數(shù)據(jù)可得： 由（ 37）得： cT =β ｅｍａｘＴ = 160=240 由（ 36）驗算單位壓力 oP ，則： 240= ）－（ 33o ????? oP = aP 在所要求范圍內(nèi)。 由式（ 35）： Rc = m10 22 33 ?? ）－（ － 有公式（ 33）： NF . 240 ???? 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 14 第四章 離合器主要零部件的設(shè)計計算 167。 膜片彈簧的設(shè)計 一、膜片彈簧主要參數(shù)的選取 1）比值 H／ｈ和板厚ｈ的選擇。比值 H／ｈ對于膜片彈簧的彈性特性影響極大 ，如圖 41。通過分析可知，當(dāng) H／ｈ＜ 2 時， 1F ＝ )(f 1?為增函數(shù)； H／ｈ＝ 2 時， 1F ＝ )(f 1? 有 一極值，該極值點恰為拐點；當(dāng) H／ｈ＞ 2 時， 1F ＝ )(f 1? 有一極大值和一極小值；當(dāng) H／ｈ＝ 2 2時， 1F ＝ )(f 1? 的極小值落在橫坐標(biāo)上。為保證離合器壓緊力變化不大和操作輕便，汽車離合器用膜片彈簧的 H／ｈ一般為 ~，板厚ｈ為 2~4ｍｍ 圖 41 膜片彈簧的彈 性特性曲線 2）比值 R/r 和 R、 r 的選擇，研究表明， R/r 越大，彈簧材料利用率越低，彈簧越硬，彈性特性曲線受直徑誤差的影響越大，且應(yīng)力越高。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求， R/r 一般為 ~。為使摩車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 15 擦片上的壓力分布較均勻，推式膜片彈簧的 R 值應(yīng)取為大于或等于摩擦片的平均半徑cR。 3）α的選擇。膜片彈簧自由狀態(tài)下圓錐底角α與內(nèi)截錐高度關(guān)系密切，α≈／ H（ R－ｒ），一般在 9～ 15176。的范圍內(nèi)。 4）膜片彈簧工作點位置的選擇。膜片彈簧工作點拐點 H 對著膜片彈簧的壓平位置 ，而且 ? ? 2/N1M1H1 ??? ?? 。新離合器在結(jié)合狀態(tài)時，一般 B1? =（ ～ ） H1? ，以保證摩擦片在最大磨損限度 ?? 范圍內(nèi)的壓緊力從 BF1 到 AF1 變化不大。當(dāng)分離時，膜片彈簧工作點從 B 到 C。為了最大限度的減小踏板力， C 點應(yīng)盡量靠近 N 點。 圖 42 膜片彈簧工作點位置 5）分離指數(shù) ｎ的選取。分離指數(shù)ｎ常取 18，大尺寸膜片彈簧可取 24，小尺寸彈簧可取 12。 6）膜片彈簧小端半徑 0r ，及分離軸承作用半徑 fr 的確定。 0r 由離合器的結(jié)構(gòu)決定，其最小值應(yīng)大于變速器第一軸花鍵的外徑。 fr 應(yīng)大于 0r 。 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 16 7）切槽寬度 1? 、 2? 及半徑 er ， 1? ＝ ～ ， 2? ＝ 9～ 10ｍｍ， er 的取值應(yīng)滿足ｒ－ er ≥ 2? 的要求。 8）壓盤加載 半徑 1R 和支撐環(huán) 加載點 半徑 1r 的確定 。 1R 和 1r 的取值將影響膜片彈簧得剛度。 1r 應(yīng)略大于ｒ， 1R 應(yīng)略小于 R 且盡量接近R。 本次設(shè)計取， H/h=， H=3mm， h=2mm， R/r=， R=108mm， r=90mm，α =， n=18， 0r =20mm， 1? =， 2? =10mm， er =10mm， fr =21mm。 二、膜片彈簧的彈性特性 假設(shè)膜片彈簧在承載過程中，其子午斷面剛性地繞此斷面上的某中性點 O 轉(zhuǎn)動。 通過支持環(huán)和壓盤加載膜片彈簧上的載荷 1F 集中在支承點處，加載點間的相對軸向變形為 1? （ mm），則膜片彈簧的彈性特性如下 式表達 1F = ? ? ? ? ? ?? ? ?????? ???????????????????????? 2111111211211 R rR2rrRr/ln16 Ehf hrHRHR rR －－－－－－－－π ????? （ 41） 式中， E 為材料的彈性模量（ M aP ），對于鋼： E= 510 M aP ； ?為材料的泊松比，對于鋼： ? =； H 為膜片彈簧自由狀態(tài)下碟簧部分的內(nèi)截面錐高度（ mm）； h 為膜片彈簧鋼板厚度（ mm）； R、 r 分別為自由狀態(tài)下碟簧部分大、小端半徑（ mm）； 1R 、 1r 分別為壓盤加 載點和支承環(huán)加載點半徑（ mm）。 代入數(shù)據(jù) 1F = ? ? ? ?? ? ?????? ?????????????????? ? ???? 491107 90/ 225 ＋－－－－－－－－ =2038N 當(dāng)離合器分離時，膜片彈簧的加載點將發(fā)生變化。設(shè)分離軸承對分離指端所加載荷為 2F ，相應(yīng)作用點變形為 2? (mm)；另外，在分離與壓緊狀態(tài)下，只要膜片彈簧變形到相同的位置，其子午斷面從 自由狀態(tài)也轉(zhuǎn)過相同的角度，則有如下關(guān)系 2? = 1111 rr ?rR f－－ （ 42） 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 17 2? = .6291107 2191 ?－－ = 2F = 1111 rr FrRf－－ （ 43） 式中， fr 為分離軸承和分離指的接觸半 徑（ mm）。 2F = 20382191 91107 ?－ － =466N 三、膜片彈簧得強度校核 子午斷面在中性點 O 處沿圓周方向的切向應(yīng)力為零， O 點以外的點均存在切向應(yīng)變力和切向應(yīng)力。建立坐標(biāo) xOy，則斷面上任意點（ x、y）的切向應(yīng)力 t? （ M aP ）為 t? = ? ?xe yE ????????? ????? －－－ 2/x1 2 （ 44） 式中，α為自 由狀態(tài)時圓 錐底角 （ rad）； ? 為從自由狀 態(tài)起，子午斷面的轉(zhuǎn)角（ rad）； e 為中性點半徑（ mm）， e=? ? ? ?rR/ln/rR－ 。 由上公式可知，當(dāng) ? 一定時，一定的切向應(yīng)力 t? 在坐標(biāo)軸系中呈現(xiàn)線性分布，當(dāng) t? =0 時有 y=? ?x2/??－ (45) 因 ? ?2/??－ 很小， ? ?2/??－ ≈ )2/tan( ??－ 則表明：對于一定的 ?零應(yīng)力分布在過 O 點而與 x 軸成 ? ?2/??－ 角的直線上。實際上，當(dāng) x= e－時，無論 t? 為何值，均存在 y= ? ?e2/??－－ ，即對于一定的 ? ，等應(yīng)力線都匯交與 K 點，其坐標(biāo)為 x= e－ ， y= ? ?e2/??－－ 。顯然，ＯＫ為零應(yīng)力直線，其內(nèi)側(cè)為壓應(yīng)力區(qū)，外側(cè)為拉應(yīng)力區(qū)；等應(yīng)力線越遠離零應(yīng)力線，其應(yīng)力值越高。由此可見，彈簧部分內(nèi)上緣Ｂ點的切向壓應(yīng)力最大。當(dāng)Ｋ點的縱坐標(biāo) ? ?e2/??－ ＞ 2/h 時， 、A 點的切向拉應(yīng)力最 大。 分析表明， B 點的應(yīng)力值最高，通常只計算 B 點的應(yīng)力來校核其強度。將 B 點坐標(biāo) ? ?rex －－? 和 2/y h? 代入（ 44），可得 B 點的應(yīng)力 tB?為 tB? ＝ ? ? ?????? ?????? ? ???? 2re2 r1 22 heE －－－－ （ 46） 代入數(shù)據(jù)可得： tB? =1329MPa 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 18 令 ?? dd tB/ ＝ 0，可求出 tB? 達到極大值時的轉(zhuǎn)角 p? p? ＝ ? ?r2 h－＋ e? （ 47） 式（ 47）表明， B 點最大壓應(yīng)力發(fā)生在比其壓平位置再多轉(zhuǎn)動一個角度 ? ?re－2/h 的位置。 當(dāng)離合器徹底分離時，膜片彈簧子午斷面的實際轉(zhuǎn)角 p???f ，計算 tB? 時， ?取 p? ；如果 p??＜f ，則 ?取 f? 。， 在分離軸承推力 2F 的作用下，Ｂ點還受彎曲應(yīng)力 rB? ，其值為 rB? ＝ ? ?2 2r6 hnb Frrf－ （ 48） 式中，ｎ為分離指數(shù)目； rb 為一個分離指根部的寬度（ｍｍ）。 代入數(shù)據(jù)可得： rB? =136 MPa 考慮到彎曲應(yīng)力 rB? 是與切向壓應(yīng)力 tB? 相互垂直的拉力，根據(jù)最大切應(yīng)力強度理論， B 點的當(dāng)量應(yīng)力為 Bj? ＝ rB? tB?－ （ 49） 代入數(shù)據(jù)可得 Bj? =1465 MPa 實驗表明，裂紋首先在最大應(yīng)力點Ｂ點產(chǎn)生，但此時裂紋并不發(fā)展到損壞 ，且不 明顯影 響其承 載能 力。繼 后，在 ‘A 點由于 拉應(yīng)力產(chǎn)生裂紋，這種裂紋是發(fā)展性的，一直發(fā)展到使其破壞。在實際設(shè)計中，當(dāng)膜片彈簧采 用 AM2Si60 n 時， Bj? 不應(yīng)大于 1700MaP 。 . 四、膜片彈簧材料及制造工藝 國內(nèi)膜 片彈 簧一般 采用 AM2Si60 n 和 VAC50 r 等優(yōu)質(zhì)高 精度 鋼板材料。為了保證其硬度、幾何尺寸、金相組織、載荷特性和表面質(zhì)量等要求，需進行一系列熱處理。為了提高膜片彈簧的承載能力，要對膜片彈簧進行強壓處理，即沿其分離狀態(tài)的工作方向，超過徹底分離點后繼 續(xù)施加過量的位移，使其過分 3～ 8 次，以產(chǎn)生一定的塑性變形，從而是 膜片 彈簧 的表面 產(chǎn)生 于使 用狀態(tài) 反方 向的 殘余 應(yīng)力而 達到強化的目的。一般說，經(jīng)強化處理后，在同樣的工作條件下，可提高膜片彈簧的疲勞壽命 5%～ 30%。另外，對膜片彈簧的凹面或雙面進行噴丸處理，即以高速彈丸流噴射到膜片表面，使表面產(chǎn)生塑性變形，從而形成一定厚度的表面強化層，起到冷作硬化的作用，同樣也可以提車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 19 高承載能力和疲勞強度。 為了提高分離指的耐磨性，可對其端部進行高溫淬火、噴鍍鉻和鍍鎘或四氟乙烯。在膜片彈簧與壓盤接觸處，為了防止由于拉應(yīng)力的作用而產(chǎn)生裂 紋，可對該處進行擠壓處理，以消除應(yīng)力源。 膜片彈簧表面不得有毛刺、裂紋、劃痕、銹蝕等缺陷。碟簧部分的硬度一般在 45～ 50HRC，分離指端硬度為 55～ 62HRC，在同一片上同一范圍的硬度差不應(yīng)大于