汽车离合器膜片弹簧的优化设计_阎春利

2016届本科毕业设计（论文）开题报告题目汽车膜片弹簧离合器的优化设计学院机械工程学院年级2012 级专业汽车服务工程班级0725122 学号072512235姓名史敏智校内导师胡贝职称助教论文提交日期毕业设计汽车膜片弹簧离合器的优化设计(论文）题目我国汽车业的高速发展，带动我国汽车离合器市场需求持续大幅增长。

随着我国自动挡轿车的增加，我国传统离合器行业的发展前景堪忧，不少企业都在寻求新的持续发展的途径。

随着多种变速箱技术的发展和齐头并进，我国离合器技术也逐渐由单一的、传统的摩擦式离合器向多种传动技术并存的方向发展。

李涛,王晓广,刘玉红介绍了膜片弹簧离合器的结构，概述了优化设计的理论，并以某轿车的膜片弹簧离合器为例,介绍了其膜片弹簧的优化设计过程.[2]高铁石，石毅就膜片弹簧离合器膜片压紧力特性曲线的计算方法提出创新，在传统的计算公式上增加了修正项，提高了计算精度。

高翔电测法研究了汽车离合器膜片弹簧应力-变形特性,提出了膜片弹簧疲劳破坏危险点的应力-变形计算公式的修正方法，并得到修正系数与膜片弹簧窗孔宽度线性相关的结论。

[11]从结构来讲，膜片离合器总成有膜片弹簧、离合器盖、传动片和分离轴承总成等部分组成，主要部分包括飞轮、离合器盖、压盘等机件组成,这部分与发动机曲轴连在一起.离合器盖与飞轮靠螺栓连接，压盘与离合器盖之间是靠3～4个传动片传递转矩。

从动部分是有单片，双片或多片从动盘组成，它将主动部分通过摩擦传来动力传给变速器的输入轴。

从动盘由从动盘本体，摩擦片和从动盘三个基本部分组成。

为了使汽车能平稳起步,离合器应能柔和接合，这就需要从动盘在轴向具有一定弹性.膜片离合器的主要功能主要有:使汽车平稳起步；中断给传动系统的动力，配合换挡；防止传动系过载。

膜片弹簧离合器有许多显著的优点：①膜片弹簧具有较理想的非线性特性，弹簧压力在摩擦片允许磨损范围内基本不变,因而离合器工作中能保持传递的转矩大致不变；对于圆柱螺旋弹簧，其压力大大下降.②膜片弹簧也兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使结构简单紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小。

汽车膜片弹簧离合器设计研究方案目录第一章绪论 (4)1.1 前言 (4)1.2 课程设计目的 (4)1.3 设计要求 (5)1.4 技术参数及设计要求 (6)1.5 设计步骤 (6)第二章离合器摩擦片参数的确定 (7)2.1 后备系数β (7)2.2 单位压力 (7)2.3 离合器传递的最大静摩擦力矩T (7)C2.4 摩擦因数f、摩擦面数Z和离合器间隙△t (7)2.5 摩擦片参数的选择 (8)2.5.1 初选摩擦片外径D、内径d、厚度b (8)2.6 离合器基本参数的校核 (9)2.6.1 最大圆周速度 (9)2.6.2 直径误差 (9)2.6.3 单位摩擦面积传递的转矩T (9)c02.6.4单位摩擦面积滑磨功 (9)第三章膜片弹簧的设计 (11)3.1 膜片弹簧的基本参数的选择 (11)3.1.1 截锥高度H与板厚h和板厚h的选择 (11)3.1.2 自由状态下碟簧部分大端R、小端r的选择 (11)3.1.3 膜片弹簧起始圆锥底角α的选择 .............................. 11 3.1.4 分离指数目n 的选取 ........................................ 11 3.1.5 切槽宽度1δ、2δ及半径e r .................................... 11 3.1.6 压盘加载点半径1R 和支承环加载点半径1r 的确定 ................ 11 3.1.7 膜片弹簧工作点位置的选择 .................................. 12 3.1.8 膜片弹簧材料 .............................................. 13 3.2 膜片弹簧的弹性特性曲线 .......................................... 14 3.3 膜片弹簧的相关参数如表3-1 ....................................... 14 第四章 扭转减振器的设计 . (15)4.1 扭转减振器主要参数 (15)4.1.2 扭转刚度k ϕ ............................................... 15 4.1.3 阻尼摩擦转矩μT ............................................ 16 4.1.4 拉紧力矩n T ................................................ 16 4.1.5 减振弹簧的位置半径0R ...................................... 16 4.1.6 减振弹簧个数Z j ............................................ 16 4.2 减振弹簧的计算 .. (17)4.2.1 减振弹簧的分布半径R 1 ...................................... 17 4.2.2 单个减振器的工作压力P ..................................... 17 4.2.3 减振弹簧尺寸 . (17)第五章 离合器其它主要部件的结构设计 (20)5.1 从动盘毂的设计 .................................................. 20 5.2 从动片的设计 .................................................... 21 5.3 离合器盖结构设计的要求： ........................................ 21 5.4 压盘的设计 ...................................................... 22 5.5 压盘的结构设计与选择 .. (22)第一章绪论1.1 前言对于内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成而存在的，按动力传递顺序来说，离合器应是传动系中的第一个总成。

毕业设计（论文）开题报告学生姓名系部汽车工程系专业、班级车辆工程B04-17班从事车辆工程是否外聘□是√否指导教师姓名职称副教授专业题目名称中型载货汽车膜片弹簧离合器设计一、课题研究现状,选题的目的、依据和意义1、研究现状随着汽车发动机转速、功率的不断提高和汽车电子技术的高速发展，人们对离合器的要求越来越高。

多年的实践经验和技术上的改进使人们逐渐趋向于首选单片干式摩擦离合器，因为它具有从动部分转动惯量小、散热性好、结构简单、调整方便、尺寸紧凑、分离彻底等优点，而且在结构上采取一定措施，已能做到接合平顺，因此现在广泛用于大、中、小各类车型中。

如今单片干式摩擦离合器在结构设计方面相当完善。

采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器的接合平顺性。

离合器从动盘总成中装有扭转减震器，防止了传动系统的扭转共振，减小了传动系噪声和动载荷。

随着人们对汽车舒适性要求的提高，离合器已在原有基础上得到不断改进，乘用车上越来越多地采用具有双质量飞轮的扭转减震器，能有效地降低传动系的噪声。

从提高离合器工作性能的角度出发，传统的推式膜片弹簧离合器结构正逐步地向拉式膜片弹簧离合器结构发展，传统的操纵形式正向自动操纵的形式发展。

因此，提高离合器的可靠性和延长其使用寿命，适应发动机的高转速，增加离合器传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。

2、目的、依据和意义需要全套设计请联系QQ1537693694离合器看似结构简单，但是其结构的发展却经历了上百年的历史，融合了几代人的智慧和心血才发展到今天的程度。

其设计理论也从传统的机械、力学领域，深入到热、电、材料、控制等众多领域。

目前，离合器的发展也面临着用新的技术进行改造和提高的问题。

我国的车辆工业相对于世界上其他先进国家相对落后，虽然从国外引进了许多新产品、新技术，但是对传统技术的消化掌握还有一段距离。

本文立足于国内，以最常用的中型载货汽车膜片弹簧离合器设计为例，希望能起到抛砖引玉的作用，使我国离合器的自主开发能力及产品设计水平进一步提高。

汽车离合器膜片弹簧的优化设计摘要：用来切断和传递汽车传动系统关键装置的汽车离合器，它作为汽车传动器中不可或缺的一部分，对汽车的整车性具有十分重要的影响。

虽然膜片弹簧离合器也是一种普通的汽车离合器，但它与其它的汽车离合器相比，具有一些不可比拟的优点。

关键词：汽车离合器；膜片弹簧；优化设计1 前言在生产汽车的过程中，汽车的燃油经济性、舒适性和动力性是汽车生产者必须考虑的问题。

而作为汽车重要组成部件的离合器，对汽车的生产者和汽车购买者必须考虑的汽车的三性能具有重大的影响。

2 膜片弹簧离合器的工作特点设计产品需要很多种类的信息，不仅包括使用产品必需的几何实体信息，同时还包括使用工程的分析、生产制造、检测信息等多方面的信息。

因而，产品模型的创建是将与关于产品的多种信息一同编辑到一个统一的模型中。

这些被同时涵盖的信息包括产品的几何模型的信息、文件导入的信息、有限的网格划分、制造、检测以及加工信息；还包括产品的制造信息、检测流程的信息和计划信息等。

这个统一的模型是一个覆盖了相当宽广的领域的产品，它具有其自身的自适应性，这种自适应性主要表现为将几个不同却有关联的组成部分进行有机的结合，用来满足不同时期、不同工程的应用。

传统的汽车离合器使用的离合器是由周置旋转弹簧所构成的，由于它设计上被其推式结构的限制，使它对于现今汽车离合器扭转传递的要求已经不能满足。

而为了让汽车的驾驶员在使用汽车的过程中更省力，以拉式结构创造的膜片弹簧离合器与之相比显然是一个十分正确的选择。

因而这种拉式的膜片弹簧离合器被广泛应用于国内外的重型卡车中。

它具有以下优点：2.1膜片弹簧具有其它用来制造离合器的材料不可比拟的特点，即它的非线性特性，这种特性可以保证摩擦片有一个大致不变的磨损范围内的弹簧压力，同时，与圆柱螺旋弹簧在分离时压力升高相反，膜片弹簧在分离时弹簧压力会降低，这就相当于降低了离合器的踏板力。

2.2近年来，传动片式结构成为最广泛采用的压盘驱动方式，它具有许多对于汽车离合器的制造来说十分优良的特性，如：它在传动时没噪声、相当高的效率和定心精确度以及其良好的平衡性等。

轿车膜片弹簧离合器的设计一、绪论随着现代汽车工业的飞速发展，轿车作为交通工具已经深入到人们生活的方方面面。

作为轿车核心部件之一的离合器，其性能直接影响到车辆的驾驶舒适性、安全性和经济性。

在众多离合器类型中，膜片弹簧离合器因其结构简单、可靠性高、维护方便等优点，在轿车领域得到了广泛应用。

本文旨在对轿车膜片弹簧离合器的设计进行深入探讨，分析其工作原理、设计要点及优化方向，为我国轿车离合器设计领域提供理论参考和技术支持。

膜片弹簧离合器作为一种典型的轿车离合器，其主要功能是连接和断开发动机与变速器之间的动力传递。

当离合器接合时，发动机的动力通过离合器传递给变速器，进而驱动车轮当离合器分离时，发动机与变速器之间的动力传递中断，使车轮得以自由转动。

膜片弹簧离合器的设计涉及到多个方面，包括弹簧材料的选择、弹簧的形状和尺寸、离合器片的材料及热处理工艺等。

这些设计要素对离合器的性能有着至关重要的影响。

本文将从以下几个方面对轿车膜片弹簧离合器的设计进行论述：介绍膜片弹簧离合器的工作原理和结构特点分析影响离合器性能的关键设计因素探讨如何通过优化设计提高离合器的性能结合实际案例，分析现有膜片弹簧离合器设计的优点和不足，并提出改进方向。

二、轿车离合器设计基础理论离合器是汽车传动系统中的重要组成部分，其性能直接影响到汽车的动力传递和行驶平稳性。

轿车膜片弹簧离合器作为现代轿车的主流选择，其设计理论涉及力学、材料学、摩擦学等多个领域。

力学原理：离合器的主要功能是在发动机与传动系统之间传递或切断动力。

当离合器结合时，膜片弹簧的弹性变形产生的压力使摩擦片紧密结合，从而传递扭矩当离合器分离时，膜片弹簧恢复形变，摩擦片之间的压力减小，实现动力的切断。

离合器的设计必须确保在各种工作条件下，膜片弹簧能够提供稳定且足够的压力。

材料学考虑：膜片弹簧和摩擦片是离合器的关键部件，其材料的选择直接影响到离合器的性能和寿命。

膜片弹簧通常采用高强度、高弹性的合金钢材料，以确保在承受大负荷时仍能保持稳定的弹性变形摩擦片则要求具有良好的摩擦性能、耐磨性和热稳定性，以保证离合器在高速、高温、高负荷条件下仍能正常工作。

2003年9月重庆大学学报Sep.2003第26卷第9期JOurnaI Of ChOngging University VOI.26 NO.9文章编号：l000-582X（2003）09-0077-05基于遗传算法的汽车离合器膜片弹簧优化设计*冉振亚l，赵树恩l，2，李玉玲2（l.重庆大学机械工程学院，重庆400044；2.陕西理工学院机电系，陕西汉中723003）摘要：关于膜片弹簧的优化设计，可有多种不同的优化设计方案和模型。

通过对比分析，以在摩擦片磨损极限范围内，弹簧压紧力变化的平均值最小及驾驶员作用在分离轴承装置上的分离操纵力的平均值最小为共同优化目标，建立数学模型，并应用此模型，采用遗传算法对某轿车离合器膜片弹簧进行优化设计计算。

结果表明，应用此模型优化后的膜片弹簧各决策变量的值明显优于利用传统经验公式设计所得的结果；对于多目标优化设计，遗传算法具有比传统优化方法更强的全局寻优能力。

关键词：离合器；膜片弹簧；遗传算法；优化设计中图分类号：U463.2ll文献标识码：A离合器是汽车机械传动系的主要部件之一。

它具有传递动力、切断动力和防止传动系过载的功能。

用膜片弹簧作为压紧弹簧的膜片弹簧离合器与传统的螺旋弹簧离合器相比，具有很多优点：l）膜片弹簧具有很好的非线性特性，故可使摩擦片磨损后，弹簧的压紧力几乎可保持不变，且可减轻分离离合器时的踏板力。

2）传递转矩容量较大且比较稳定。

3）结构简单、紧凑、散热通风较好。

因此，随着制造膜片弹簧的工艺水平的提高，膜片弹簧离合器已广泛的应用于轿车、客车及轻、中型货车，甚至某些重型汽车。

l 问题提出图l为膜片弹簧载荷-变形特性曲线图。

关于膜片弹簧离合器的优化设计，国内许多学者提出了不同的数学模型，文献［l］曾分别对这些模型的目标函数、设计变量及约束条件进行了详细分析，认为：在摩擦片磨损范围内，弹簧的压紧力变化的平均值最小作为目标函数是最佳的。

而作者认为有效地降低驾驶员作用在分离轴承上的操纵力也应是工程设计人员所要关注的问题。