【正文】 最后要特別感謝我的父母，他們在學(xué)習和生活上，精神和物質(zhì)上都給予我極大的關(guān)心，有了他們，我才能順利的完成學(xué)業(yè)。每次遇到難題，我都會向他們尋求幫助，老師們無論多忙，總會抽出一定的時間耐心地解答我的疑問。 （2）對AL公式可以進行適當?shù)男拚?，進一步研究更為完善膜片彈簧特性曲線的計算公式?？偨Y(jié)和展望本文主要研究了離合器膜片彈簧有限元分析的國內(nèi)外現(xiàn)狀，通過查閱大量資料介紹了膜片彈簧離合器的基本情況及工作原理，介紹了膜片彈簧離合器的三種不同的工作狀態(tài)，對傳統(tǒng)AL法公式理論推導(dǎo)進行了研究，推導(dǎo)出了膜片彈簧特性曲線計算所需要的公式，并介紹了有限元分析理論，并將Hyperworks軟件在膜片彈簧特性曲線有限元分析中進行了應(yīng)用，在Hypermesh中對模型進行二維網(wǎng)格劃分，建立了膜片彈簧的有限元模型，并進行了計算分析。 AL法，有限元法與試驗結(jié)果比較 本論文試驗數(shù)據(jù)參考了南京農(nóng)業(yè)大學(xué)吳志輝同志的論文，經(jīng)試驗儀器加載結(jié)果分析繪制的膜片彈簧特性曲線如下：圖511 試驗獲得膜片彈簧特性曲線 圖512 實驗法與AL法比較圖513 有限元法、實驗法、AL法開始階段比較 由圖513可知，對于前一小段，傳統(tǒng)AL公式法，有限元法，試驗法得到的膜片彈簧的特性曲線大體上是差不多的；相對于AL法，有限元法與試驗法得到的結(jié)果更為接近，主要原因是AL作了一些假設(shè)，例如：（1）碟簧在受到軸向載荷P時，沿其軸向的剖面不發(fā)生變形（仍保持其原剖面形狀），而是其軸向剖面繞剖面上某一中性點O轉(zhuǎn)動。有限元模型如下圖：圖56 結(jié)合狀態(tài)膜片彈簧邊界條件 （2）離合器分離時在支撐圈限定的曲線上施加Y方向位移約束，在與分離軸承接觸的曲線段上施加Y方向指定載荷。網(wǎng)格質(zhì)量檢查包括：單元連續(xù)性檢查、單元的法線方向檢查、重復(fù)單元檢查以及單元各項質(zhì)量檢查等內(nèi)容。Hypermesh提供的生成實體單元的基本功能有Spin、Drag、Elem Offset、Line Drag、Linear Solid、Solid Map和Solid Mesh。 （1）Hypermesh中二維單元網(wǎng)格劃分：主要功能有Automesh、Rule、Spline、Spin、Skin、Drag、Elem Offset、Line Drag、Cone、Sphere、Plane和Torus等。根據(jù)實際構(gòu)件幾何尺寸的特點，可以將其劃分為一維（1D）單元、二維（2D）單元或三維（3D）單元。膜片彈簧幾何清理后如下圖：圖53 膜片彈簧幾何清理模型 3）對模型進行網(wǎng)格劃分： 將實際結(jié)構(gòu)劃分為有限個單元的過程叫做結(jié)構(gòu)離散。在Hypermesh中進行幾何清理主要包括有以下幾方面內(nèi)容： （1）導(dǎo)入CAD模型并修復(fù)其幾何數(shù)據(jù)，即拓撲修復(fù)（Topology Repair）。FEA只需要簡化的幾何模型，因此需要對模型部件的一些細節(jié)信息進行簡化，以便于網(wǎng)格的劃分和分析。三維實體單元包括CHEXA、CPENTA、CPYRA和CTERA，屬性是PSOLID。對于純二維應(yīng)用可以使用平面應(yīng)變選項，屬性使用PSHELL。RADIOSS BULK Data有豐富的單元類型，按照不同的單元形態(tài)可以分為零維、一維、二維和三維單元。RADIOSS求解器在顯式非線性非線性分析領(lǐng)域擁有悠久的歷史。 （4）Molding 提供注塑成形仿真解決方案。 （4）HyperCrash 專門為碰撞仿真設(shè)計了快速建模工具，集成行業(yè)客戶及Radioss專家的專業(yè)知識。 （4）HyperGraph 是仿真和試驗結(jié)果的后處理繪圖工具，擁有豐富的求解器和試驗數(shù)據(jù)接口、數(shù)學(xué)函數(shù)庫并支持后處理模塊定制。2）CAE前后處理平臺 （1）Hypermesh 是杰出的有限元前后處理平臺，擁有全面的CAD和CAE求解器接口、強大的幾何清理和網(wǎng)格劃分功能，能夠高效地建立各種復(fù)雜模型的有限元和有限差分模型，其實體幾何和實體網(wǎng)格劃分功能已成為了六面體和四面體網(wǎng)格劃分功能的新標準?？梢岳贸绦蛱峁┑母鞣N求解方法進行選擇求解。對于幾何形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，可以直接讀取CAD軟件的相關(guān)格式，或者以IGES等文件格式作為中介，從CAD系統(tǒng)中獲取結(jié)構(gòu)的幾何模型，輸入有限元分析軟件。從物理上講，當物體的幾何位置沒有被約束是，受力處于平衡狀態(tài)的物體也會產(chǎn)生剛體位移，因而，不可能有唯一的位移解。也就是把各個單元平衡方程集合起來，形成求解區(qū)域的平衡方程，此方程為有限元位移基本方程。 （3）計算等效節(jié)點力物體離散化后，假定力是通過節(jié)點從一個單元傳遞到另一個單元。 2）單元分析（1） 選擇位移函數(shù)連續(xù)體被離散成單元后，每個單元上的物理量（如位移、應(yīng)變等）的變化規(guī)律可用較簡單的函數(shù)來近似表示。由于有限元法的單元不限于均勻規(guī)則單元，單元形狀有一定的任意性，單元大小可以不同，且單元邊界可以是曲線或曲面，不同形狀單元可進行組合，所以，有限元法可以處理任意復(fù)雜邊界的結(jié)構(gòu)。將離散單元進行組合，然后就可以逼近原始結(jié)構(gòu)，幾何上就為差不多了；用近似的函數(shù)來接近未知的變量，接近它們在單元內(nèi)的解，這是數(shù)學(xué)層面上的近似；利用與原問題的等效的變分原理（如最小勢能原理）建立有限元基本方程（剛度方程），又體現(xiàn)了其明確的物理背景。這就是有限元法的創(chuàng)意和精華所在。 %橫縱軸hold onhold off,grid onxlabel(’大端變形x1/mm’) %橫坐標ylabel(’大端載荷P1/mm’) %縱坐標title(’膜片彈簧特性曲線’) （2）特性曲線如下：圖45 膜片彈簧特性曲線 本章主要推導(dǎo)說明了汽車膜片彈簧特性曲線計算AL法所做的假設(shè)，需要的膜片彈簧在外力加載時大端變形的公式，膜片彈簧在外力加載時大端變形的公式以及膜片彈簧小端變形的公式，并用AL法繪制出了膜片彈簧的特性曲線。 %L為壓盤與膜片彈簧作用半徑l=105。 %R為膜片彈簧大端半徑r=103。 用傳統(tǒng)AL公式繪制膜片彈簧特性曲線 根據(jù)前膜片彈簧在外載作用下與大端變形的關(guān)系式設(shè) 因此得到把第三章選擇的膜片彈簧的實際參數(shù)帶入上述各式，又據(jù)膜片彈簧材料選，從而，故得：據(jù)以上各式，可以繪制膜片彈簧的特性曲線，另外，根據(jù)公式編制MATLAB代碼也可以繪出膜片彈簧特性曲線，代碼以及結(jié)果如下： （1）MATLAB代碼： x1=0::7。大家知道，矩形截面慣性矩，由于分離指為變截面梁，故其為變量。 因為d=,故 由于切向應(yīng)力分布在整個斷面上，d=dxdy，因此上面的積分公式可寫成如下形式： 把公式（48）帶入并取積分限，得從圖43中可以看出，圖43膜片彈簧碟簧部分軸向剖面上內(nèi)力和外力示意圖故，積分結(jié)果為即 因此，中性點O的位置，其半徑為 （49)由圖42知，作用在半個膜片彈簧（碟簧部分）上的外力和內(nèi)力對軸線之矩應(yīng)該平衡。根據(jù)材料力學(xué)的廣義胡可定律，有 （46）式中，切向應(yīng)力； 和切向應(yīng)力相垂直的徑向應(yīng)力； E材料的彈性模量； 材料的泊松比。圖41從圖41中可以看到，在變形前，剖面上任意A點所處的圓周長度為，變形后（角變形），A點轉(zhuǎn)到點，點所處的圓周長為，故A點發(fā)生了切向應(yīng)變： （41）在軸向剖面上取一坐標系，并令坐標系的原點O在剖面的中性點上。 （6）支撐環(huán)平均半徑l和壓盤與膜片彈簧作用力的半徑L：l和L大小將對膜片彈簧的剛度產(chǎn)生影響，一般來說，l差不多接近r，但要比r略大，L應(yīng)接近于R，但比R略小。 （3）膜片彈簧起始圓錐底角α：汽車膜片彈簧一般起始底角α在之間。本章首先主要介紹了離合器的功能以及基本性能要求，然后介紹了膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)和工作原理，最后說明了膜片彈簧離合器的三種工作狀態(tài)和特點。小于最開始的,兩個有很大差別，那么離合器中壓緊力就會減小太大，離合器會產(chǎn)生滑動，與此同時膜片彈簧壓緊力只變?yōu)?，與相差不大，這樣離合器仍然可以有效的工作，不至于產(chǎn)生滑磨。大端變形為=+。3）分離狀態(tài)當分離軸承以力作用與膜片彈簧小端分離指時，膜片彈簧的力點逐漸轉(zhuǎn)移直到徹底分離為止。2） 結(jié)合狀態(tài) 裝配后，離合器蓋壓向膜片彈簧。圖25 膜片彈簧分離過程2）分離過程:踩下踏板分離叉頂壓分離軸承前移分離杠桿內(nèi)側(cè)受壓分離杠桿外端向后運動，內(nèi)端向前運動拉動壓盤克服壓緊彈簧彈力向后移動從動盤、飛輪、壓盤三者就壓緊狀了中斷動力傳遞。6）從動盤總成：圖23 從動盤結(jié)構(gòu)圖 （1）摩擦片：是傳遞動力的部分，當離合器安裝完后，離合器蓋通