【正文】 輪間太大的沖擊。因?yàn)楫?dāng)汽車運(yùn)行時(shí)，假設(shè)駕駛?cè)诉^(guò)多地結(jié)合和分開離合器，太頻繁的話，那么離合器摩擦面間頻繁地相對(duì)滑磨而產(chǎn)生大量的熱。目前，膜片彈簧作為壓緊彈簧的離合器，稱為膜片彈簧離合器，膜片彈簧離合器所用的壓緊彈簧是一個(gè)用薄彈簧鋼板制成的帶有一定錐度，中心部分開有許多均布徑向槽的圓錐形彈簧片。 膜片彈簧兩側(cè)有鋼絲支撐圈，借膜片彈簧固定鉚釘將其安裝在離合器蓋上。當(dāng)將離合器蓋用連接螺釘固定到飛輪上時(shí)，由于離合器蓋靠向飛輪，膜片彈簧鋼絲支撐圈則壓向膜片彈簧使之發(fā)生彈性變形，膜片彈簧的圓錐底角變小，幾乎接近于壓平狀態(tài)。當(dāng)分離離合器時(shí)，分離軸承左移，膜片彈簧被壓在前鋼絲支撐圈上，其徑向截面以支撐圈為支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，膜片彈簧變成反錐形狀。主從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于結(jié)合狀態(tài)并能傳遞動(dòng)力的基本結(jié)構(gòu)，而離合器的操縱機(jī)構(gòu)主要是使離合器分離的裝置。2）膜片彈簧5：由碟簧和分離指兩部分組成，分離指部分起分離杠桿的作用，是膜片彈簧離合器關(guān)鍵部分，如圖23所示。4）傳動(dòng)片：連接離合器蓋與壓盤，離合器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)它控制壓盤的旋轉(zhuǎn)與沿軸向的運(yùn)動(dòng)從而使壓盤壓緊與放松，控制離合器的結(jié)合與分開。6）從動(dòng)盤總成：圖23 從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)圖 （1）摩擦片：是傳遞動(dòng)力的部分，當(dāng)離合器安裝完后，離合器蓋通過(guò)膜片彈簧壓緊壓盤，壓盤壓緊摩擦片，從而傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。（3）從動(dòng)盤轂發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過(guò)從動(dòng)盤轂的內(nèi)花鍵傳遞到變速器輸入軸。圖25 膜片彈簧分離過(guò)程2）分離過(guò)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(yùn)動(dòng)，內(nèi)端向前運(yùn)動(dòng)拉動(dòng)壓盤克服壓緊彈簧彈力向后移動(dòng)從動(dòng)盤、飛輪、壓盤三者就壓緊狀了中斷動(dòng)力傳遞。推式是支點(diǎn)在里，力點(diǎn)在外，而拉式相反，正因?yàn)榱c(diǎn)和支點(diǎn)的位置不同，故分離時(shí)，一個(gè)要拉，一個(gè)要推。2） 結(jié)合狀態(tài) 裝配后，離合器蓋壓向膜片彈簧。膜片彈簧壓向壓盤，壓盤上也產(chǎn)生一個(gè)載荷的作用，就是膜片彈簧工作時(shí)候支撐圈上作用的載荷。3）分離狀態(tài)當(dāng)分離軸承以力作用與膜片彈簧小端分離指時(shí)，膜片彈簧的力點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)移直到徹底分離為止。要注意的是，支點(diǎn)對(duì)于拉式來(lái)說(shuō)沒(méi)有變動(dòng)，仍由原支撐環(huán)承擔(dān)，但對(duì)于推式來(lái)說(shuō)，改由下支撐環(huán)承擔(dān)。大端變形為=+。離合器工作后摩擦片會(huì)有磨損，當(dāng)他的磨損量假設(shè)都為大小時(shí)，那么兩種離合器彈簧壓縮變形量都變?yōu)?。小于最開始的,兩個(gè)有很大差別，那么離合器中壓緊力就會(huì)減小太大，離合器會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)，與此同時(shí)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。另外，在膜片彈簧離合器中因?yàn)橛袀鲃?dòng)片這種結(jié)構(gòu)，它們產(chǎn)生的彈性變形的抵抗力與離合器壓盤的分離的力的方向是一樣的，而且在膜片彈簧離合器中，還因無(wú)分離杠桿，減少了這部分杠桿的摩擦損失。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(shuō)明了膜片彈簧離合器的三種工作狀態(tài)和特點(diǎn)。汽車用膜片彈簧H/，板厚h在24之間。 （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。 （4）膜片彈簧小端半徑及分離軸承作用半徑：主要由結(jié)構(gòu)決定，其最小值應(yīng)大于變速器第一軸花鍵外經(jīng)以便安裝，分離軸承作用半徑應(yīng)大于。 （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(duì)膜片彈簧的剛度產(chǎn)生影響，一般來(lái)說(shuō)，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。在CATIA中建立膜片彈簧的三維模型，步驟如下： （1）草繪膜片彈簧旋轉(zhuǎn)體的截面圖圖31 膜片彈簧草繪截面圖 （2）旋轉(zhuǎn)得到膜片彈簧大體圓盤結(jié)構(gòu)圖32 膜片彈簧旋轉(zhuǎn)體 （3）草繪切槽的形狀，如下：圖33 切槽草繪圖 （4）陣列切槽，得到膜片彈簧模型，如下：圖34 膜片彈簧實(shí)體圖 本章主要介紹了膜片彈簧三維參數(shù)的選擇以及在CATIA中如何建立膜片彈簧的三維模型。圖41從圖41中可以看到，在變形前，剖面上任意A點(diǎn)所處的圓周長(zhǎng)度為，變形后（角變形），A點(diǎn)轉(zhuǎn)到點(diǎn)，點(diǎn)所處的圓周長(zhǎng)為，故A點(diǎn)發(fā)生了切向應(yīng)變： （41）在軸向剖面上取一坐標(biāo)系，并令坐標(biāo)系的原點(diǎn)O在剖面的中性點(diǎn)上。把公式（42）和（43）帶入到（41）中可得 （44）因?yàn)楹投己苄?，一般都在左右，因此可取sin=，cos=1sin（）=（），cos（）=1最后化簡(jiǎn)得 （45）由公式（45）還不能直接得到膜片彈簧的應(yīng)力。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。假想把膜片彈簧（碟簧部分）沿其軸向剖開一半，如圖42所示。 因?yàn)閐=,故 由于切向應(yīng)力分布在整個(gè)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(diǎn)O的位置，其半徑為 （49)由圖42知，作用在半個(gè)膜片彈簧（碟簧部分）上的外力和內(nèi)力對(duì)軸線之矩應(yīng)該平衡。 可根據(jù)材料力學(xué)梁的彎曲變形公式確定，設(shè)膜片彈簧上部開有n個(gè)槽，即有n個(gè)分離指。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。這樣積分式子就可寫成為了知道 和隨的變化規(guī)律，將在任意半徑 處分離指的寬度和理論寬度之比稱為寬度系數(shù)，并認(rèn)為相同的徑向槽寬度有相同的寬度系數(shù)，且等于其平均半徑處的寬度系數(shù)。 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(shí)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。 %E為彈性模量b=。 %R為膜片彈簧大端半徑r=103。 %H為膜片彈簧高度h=3。 %L為壓盤與膜片彈簧作用半徑l=105。clfplot(x1,P1,’b’)。 %橫縱軸hold onhold off,grid onxlabel(’大端變形x1/mm’) %橫坐標(biāo)ylabel(’大端載荷P1/mm’) %縱坐標(biāo)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(shuō)明了汽車膜片彈簧特性曲線計(jì)算AL法所做的假設(shè)，需要的膜片彈簧在外力加載時(shí)大端變形的公式，膜片彈簧在外力加載時(shí)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。首先，將物體通過(guò)離散變?yōu)橛邢迋€(gè)不重疊的，只是通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接的單元，它們開始的邊界條件也被轉(zhuǎn)變到節(jié)點(diǎn)上，這一過(guò)程通常叫做離散。這就是有限元法的創(chuàng)意和精華所在。（1） 理論基礎(chǔ)簡(jiǎn)明，物理概念清晰。將離散單元進(jìn)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(lái)接近未知的變量，接近它們?cè)趩卧獌?nèi)的解，這是數(shù)學(xué)層面上的近似；利用與原問(wèn)題的等效的變分原理（如最小勢(shì)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。它不僅能很好地處理各向異性材料、非均勻材料、非線性的應(yīng)變和應(yīng)力等問(wèn)題。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(jìn)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)。有限元分析的基本步驟可分為三大步驟： 1）結(jié)構(gòu)離散化 結(jié)構(gòu)離散化是有限元法分析的基礎(chǔ)，是進(jìn)行有限元分析的第一步。 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(gè)單元上的物理量（如位移、應(yīng)變等）的變化規(guī)律可用較簡(jiǎn)單的函數(shù)來(lái)近似表示。通常的方法是以節(jié)點(diǎn)位移為未知量，通過(guò)插值來(lái)表示單元內(nèi)任意一點(diǎn)的位移。 （3）計(jì)算等效節(jié)點(diǎn)力物體離散化后，假定力是通過(guò)節(jié)點(diǎn)從一個(gè)單元傳遞到另一個(gè)單元。 3）整體分析整體分析的基本任務(wù)包括建立整體平衡方程，形成整體剛度矩陣和節(jié)點(diǎn)載荷向量，完成整體方程求解。也就是把各個(gè)單元平衡方程集合起來(lái)，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。形成整體平衡方程 式中，為整體結(jié)構(gòu)的剛度矩陣；為整體節(jié)點(diǎn)位移向量；為整體載荷向量。從物理上講，當(dāng)物體的幾何位置沒(méi)有被約束是，受力處于平衡狀態(tài)的物體也會(huì)產(chǎn)生剛體位移，因而，不可能有唯一的位移解。方程求解包括邊界條件引入和