离合器膜片弹簧设计

离合器膜片弹簧设计一、 膜片弹簧的结构特点膜片弹簧离合器分推式和拉式，下面的设计中采用拉式结构。膜片弹簧在结构形状上分为两部分。在膜片弹簧的大端处为一完整的截锥体，它的形状像一个无底的碟子和一般机械上用的碟形弹簧完全一样，故称作碟簧部分。膜片弹簧起弹性作用的正是其碟簧部分。碟形弹簧的弹性作用是这样：沿其轴线方向加载，碟簧受压变平，卸载后又恢复原形所。可以说膜片弹簧是碟形弹簧的一种特殊结构形式。所不同的是，在膜片弹簧上还包括有径向开槽部分。膜片弹簧上的径向开槽部分像一圈瓣片，它的作用是，当离合器分离时作为分离杠杆。故它又称分离爪。分离爪与碟簧部分交接处的径向槽较宽呈长方圆形孔。这样做，一方面可以减少分离爪根部应力集中，一方面又可用来安置销钉固定膜片弹簧，分离爪根部的过渡圆角R>4.5。二、 膜片弹簧的变形特性和加载方式由于膜片弹簧采用拉式结构，故其正装。离合器在分离和接合时，膜片弹簧的加载情况不一样，相应的有两种加载方式和变形情况：接合时：离合器接合时，膜片弹簧起压紧弹簧之用，在压盘一一离合器盖总成未与飞轮装合以前，膜片弹簧近似处于自由状态，膜片弹簧对压盘无压紧作用。当压盘一一离合器盖总成与飞轮装合时，离合器盖前端面向飞轮前端面靠拢。因此，离合器盖通过支承环4对膜片弹簧施加载荷P1，膜片弹簧几乎变平。同时在压盘处也作用有载荷P1。我们把P1称作压紧力。支承环4和膜片弹簧压盘接触处之间的高度变化称作大端变形%，膜片弹簧分离轴承相对于压盘高度的变化称之为小端变形人2。分离时：当分离轴承以P力作用在膜片弹簧的小端时，支承环4逐渐2不起作用，而支承环5开始起作用。当P2力达到一定值时，膜片弹簧被压翻。分离时在膜片弹簧的大端处及小端处将进一步产生附加变形人项和七常。此时膜片弹簧大端处的变形七二人1+人比。三、 膜片弹簧的弹戒变形特性前面说过膜片弹簧起弹性作用的部分是其碟簧部分，碟簧部分的弹性变形特性和螺旋弹簧是不一样的，它是一中非线性的弹簧，其特性和碟簧部分的原始内截锥高H及弹簧片厚h的比值H/h有关。不同的H/h值可以得到不同的特性变形特性。一般可以分成下列四中情况：⑴Hfh如下图7.1中H/h=0.5的曲线，其曲线形状表现为:载荷P的增加，变形总是不断增加.这种弹簧的刚度很大,可以承受很大的载荷，适合与作为缓冲装置中的行程限制器。⑵-二显h如图7.1中H/h=1,5^.-2的曲线，弹性特性曲线在中间有一段很平直，变形的增加，载荷P几乎不变.这种弹簧叫做零刚度弹簧.(2vH<2巨h如图1中H=2.75者，弹簧的特性曲线中有一段负刚度区域，即当变形增加h时，载荷反而减少具有这种特性的膜片弹簧很适合用于作为离合器的压紧弹簧，因为可利用其负刚度区，达到分离离合器时载荷下降,操纵省力的目的，当然负刚度过大也不适宜，以免弹簧工作位置略微变动造成弹簧压紧力过大.⑷H圣2h如下图2,这种弹簧的的特性曲线中具有更大的负刚度不稳定工作区，而且有载荷为负值的区域.这种弹簧适合于汽车液力传动中的锁止机构。图1三种不同H/h值时的无因次特曲线

图2各种不同H/h值时的无因次弹性变形特性四、膜片弹簧的参数尺寸确定在设计膜片弹簧时，一般初步选定其全部尺寸然后进行一系列的验算，最后优选最合适的尺寸。其结构示意图见图3图3膜片弹簧示意简图(1)H/h比值的选取设计膜片弹簧时，要利用其非线性的弹性变形规律，因此要正确选择其特性曲线的形状，以获得最佳性能。一般汽车汽车膜片弹簧的H/h值的范围在1.5〜2.5之间。我设计的膜片弹簧，H=5.0mm；h=2.5mm所以，丑=5.°=2h2.5(2)R及R/r确定比值R/r对弹簧的载荷及应力特性都有影响，从材料利用率的角度，比值在1.8〜2.0时，碟形弹簧储存弹性的能力为最大，就是说弹簧的质量利用率和好。因此设计用来缓和冲击，吸收振动等需要储存大量弹性能时的碟簧时选用。对于汽车离合器的膜片弹簧，设计上并不需要储存大量的弹性能，而是根据结构布置与分离的需要来决定，一般R/r取值为1.2〜1.3.对于R,膜片弹簧大端外径R应满足结构上的要求和摩擦片的外径相适应，大于摩擦片内径，近于摩擦片外径。此外，当H，h及R/r等不变时，增加R有利于膜片弹簧应力的下降。参考下表1表1一些车型膜片弹簧的R和R/r的值车型外径(mm)内径(w)半径2R(m)R/r丰田225160206103/81=1.27北京BJ751228150210105/8.5=1.25上海SH771280165252126/103.5=1.21初步确定R=95mm；r=76mm95所以，R/r95=1.2576膜片弹簧起始圆锥底角a汽车膜片弹簧一般起始圆锥底角a在10°〜14。之间，ae"(r-,)代入数值计算可得：a=13°27，膜片弹簧小端半径rf及分离轴承的作用半径rpr的值主要由结构决定，最小值应大于变速器第一轴花键外径，分离轴承f作用半径r大于rf。因为花键外径D=26哑，要使2rf>D，所以取r广20哑，r=22哑分离指数目n、切槽宽51、窗孔槽宽52、及半径r^汽车离合器膜片弹簧的分离指数目n>12,一般在18左右，采用偶数，便于制造时模具分度切槽宽51^3哑，52^10哑，窗孔半径r^一般情况下由(r—r)e(0.8〜1.4)5，所以取r—r=15=10mwe 2 e2参考下表2表2一些车型膜片弹簧的分离爪数n、