案例2-离合器膜片弹簧的有限元分析

第三章膜片弹簧离合器第一节膜片式离合器的结构与工作原理陕汽新 M3000系列重卡选用膜片弹簧离合器。

所谓膜片弹簧离合器就是用一个整体式的膜片弹簧代替螺旋弹簧和分离杠杆（分离压爪）。

WP10系列发动机选装直径φ 430毫米的膜片弹簧离合器， WP6、WP7系列发动机选装直径φ 395毫米的膜片弹簧离合器，就是说新 M3000重卡的离合器的从动盘（摩擦片）直径为φ 430毫米或φ 395毫米。

图3-0 离合器操作系统整体空间布局图踏板紧固螺栓拧紧力矩为： 21-25Nm，分泵安装螺栓拧紧力矩为： 41-51Nm。

一、膜片弹簧离合器结构和工作原理膜片弹簧离合器有两种操纵形式，一种是推式，另一种是拉式。

所谓推式离合器，就是与常规离合器相同，离合器分离轴承向前推动膜片弹簧使离合器分离，而拉式离合器是分离轴承向后拉动膜片弹簧使离合器分离。

图3-1 就是推式离合器的压盘总成，图 3-2 所示为拉式离合器压盘总成。

图3-1 推式离合器压盘总成图3-2 拉式离合器压盘总成1、推式离合器1. 从动盘2. 飞轮3. 压盘4. 膜片弹簧5. 分离轴承6. 分离拐臂7. 压盘壳8. 分离轴承壳9. 飞轮壳10. 离合器工作缸（分泵）11. 推杆图3-3 推式离合器结构示意图图3-3和3-4分别给出推式离合器结构和原理简图。

如图 3-3 ，推式离合器与常规的螺旋弹簧离合器结构相近，只是用一只膜片弹簧代替了螺旋弹簧和分离杠杆（分离压爪）。

膜片弹簧 4是一个鼓形弹簧，在内圈圆周上开有若干槽，它一方面起到将压盘 3紧紧地将从动盘 1压紧在飞轮 2上的作用，同时又起到分离杠杆的作用。

如图3-5 ，与常规螺旋弹簧离合器不同的是，膜片弹簧离合器在圆周上布置有四片联接压盘壳和压盘的传动片。

每个传动片都是由四片弹性刚片组成。

它的作用是将发动机旋转的动力传递给压盘，从而使压紧的压盘和飞轮共同带动从动盘摩擦片共同旋转。

1. 从动盘2. 飞轮3. 压盘4. 膜片弹簧5. 分离轴承6. 分离拐臂7. 压盘壳8. 分离轴承壳9. 飞轮壳10. 离合器工作缸（分泵）11. 推杆图3-4 推式离合器工作原理图图3-5 压盘壳与压盘之间的传动片如图3-3和3-4 ，膜片 4靠弹力将压盘 3和从动盘摩擦片 1紧紧地压紧在飞轮 2的表面上。

乘用车膜片弹簧离合器设计方案引言随着汽车产业的发展，离合器作为乘用车中的重要部件之一，在车辆的操控性和舒适性方面起着重要作用。

传统的离合器设计方案如钢板弹簧离合器存在着一些问题，例如质量大，减震效果差等。

为了优化离合器的设计方案，提高其性能，膜片弹簧离合器应运而生。

本文将介绍乘用车膜片弹簧离合器的设计方案。

膜片弹簧的特点膜片弹簧是一种特殊的弹簧，由多个膜片组成。

与传统的钢板弹簧相比，膜片弹簧具有以下特点：1.重量轻：膜片弹簧采用薄型结构，相比于钢板弹簧具有较小的质量，可以有效减轻整个离合器系统的重量。

2.弹性好：膜片弹簧在受力时可以均匀分布应力，具有较好的弹性恢复性能，能够提供更好的减震效果。

3.能量传递效率高：膜片弹簧可以通过调整其刚度和形状，使得其在多个工况下具有较好的能量传递效率。

膜片弹簧离合器设计方案膜片弹簧的选材在选择膜片弹簧的材料时，需要考虑到其强度、硬度、耐热性和耐疲劳性等因素。

常见的膜片弹簧材料有合金钢、不锈钢和高强度复合材料等。

根据实际需求和成本考虑，选择合适的材料。

膜片弹簧的结构设计膜片弹簧的结构设计主要包括片数、片厚、片形状和连接方式等。

片数的选择需要考虑到离合器的传动比和负载情况，片数过多会增加制造成本，过少会影响性能。

片厚的选择需要根据实际承受的压力和弯曲挠度进行合理设计。

片形状的选择应与离合器的工作原理相匹配，以保证传递能量的效率。

连接方式的选择需要考虑到装配方便性和持久性。

膜片弹簧离合器的优化设计为了进一步优化膜片弹簧离合器的性能，可以使用计算机辅助设计和仿真技术进行优化设计。

通过建立离合器系统的模型，可以进行参数化设计和性能优化分析，以满足不同工况下的性能需求。

结论乘用车膜片弹簧离合器是传统离合器的优化方案之一。

通过选用合适的膜片弹簧材料和进行结构设计优化，可以提高离合器的性能，包括减轻重量、提高弹性和能量传递效率。

计算机辅助设计和仿真技术为膜片弹簧离合器的优化设计提供了便利工具。

汽车离合器膜片弹簧的有限元分析
杨橙
【期刊名称】《机电技术》
【年(卷),期】2005(028)001
【摘要】膜片弹簧是现代汽车离合器有限元法,分别建立了适宜于膜片弹簧仿真分析的轴对称模型、板壳模型和实体模型,以期能对膜片弹簧的精益设计提供一些参考.
【总页数】2页(P37-38)
【作者】杨橙
【作者单位】福州大学机械工程及自动化学院,福建,福州,350002
【正文语种】中文
【中图分类】U463.211
【相关文献】
1.汽车膜片弹簧离合器中膜片弹簧的仿真分析 [J], 曾环;张晔;秦艳芳
2.自调式离合器膜片弹簧优化设计及有限元分析 [J], 孟姝君;崔胜民;孙宇航
3.双离合器膜片弹簧应力有限元分析 [J], 焦光龙;刘振峰;顾力强
4.汽目离合器膜片弹簧有限元分析 [J], 刘从权;陈照中
5.干式双离合器膜片弹簧的有限元分析 [J], 尹宗军;汪帆;王玲芝;陈晨;苏蓉;刘雨因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

辽宁工业大学汽车设计课程设计（论文）题目： 1.6LMT马自达3轿车离合器设计院（系）：汽车与交通工程学院专业班级：车辆工程075学号：071201127学生姓名：张相坤指导教师：王天利教师职称：教授起止时间：2012.1.8～2012.2.25课程设计（论文）任务及评语目录第1章离合器设计的目的和要求 (1)1.1离合器设计的目的 (1)1.2离合器设计的要求 (1)第2章离合器设计的内容和方案的分析与确定 (2)2.1离合器设计的内容 (2)2.2离合器方案的分析与确定 (2)第3章主要零部件设计计算和验算的简要过程 (5)3.1 摩擦片的设计 (5)3.2 离合器基本参数的优化 (7)3.3 膜片弹簧的设计 (10)第4章主要部件结构设计说明 (15)4.1从动盘总成的设计 (15)4.2离合器盖和压盘的方式选择 (16)4.3分离轴承的选择 (17)4.4离合器的通风散热 (17)4.5扭转减振器的设计 (17)4.6离合器的操纵机构选择 (21)第5章经济、技术分析及对设计所作的简要评语 (22)5.1经济、技术分析 (22)5.2简评 (22)参考文献 (23)致谢 (24)附录 (25)第1章离合器设计的目的和要求1.1离合器设计的目的离合器是汽车传动系统中直接与发动机相联系的部件，按其功能要求，在结构上主要由主动部分 (发动机飞轮、离合器盖和压盘等)、从动部分 (从动盘)压紧机构 (压紧弹簧)和操纵机构 (分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件等)等组成。

主要作用是保证汽车起步平稳，保证传动系统换挡时工作平顺，防止传动系统过载等，本次马自达3轿车离合器设计的目的是通过本课程设计，掌握膜片弹簧压紧型式的离合器的设计方法、步骤，进一步了解离合器的工作状况和性能，提高机械产品的设计能力。

1.2离合器设计的要求摩擦式离合器的结构类型非常多，而且有多种组合方式，但不管哪种结构类型，也不管什么组合方式，对它们的使用要求是一致的。

膜片弹簧的力学性能分析
膜片弹簧是膜片弹簧离合器的关键零件,其设计质量的优劣不仅直接影响离合器的使用性能和使用寿命,而且还影响离合器与整车的匹配。

因此在设计膜片弹簧离合器时,精确计算膜片弹簧的负载特性是非常重要的。

目前,膜片弹簧的设计仍普遍采用美国人J.o.Almen和Laszlo所提出的近似公式(简称A-L
公式),但工程人员在设计制造膜片弹簧的实践中发现,根据A-L公式设计的膜片弹簧,在膜片弹簧试制后的试验中,其大端载荷、升程等均不能完全符合设计要求,往往需要修改膜片弹簧尺寸参数,再进行试验。

这样,既延长了试制周期,又增加了成本。

因此,有必要寻找一种更有效的计算方法。

本文以膜片弹簧为研究对象,首先介绍了传统的A-L计算方法和膜片弹簧的基本特性。

然后,采用有限元的方法对膜片弹簧进行力学性能的仿真分析研究。

利用ANSYS参数化设计语言APDL,建立膜片弹簧自由状态下的三维参数化模型,大大简化了复杂繁琐的建模过程;通过适当的方法,对三维模型进行映射网格划分,确定相应的边界条件,建立起膜片弹簧的有限元模型。

模拟加载过程,计算得到膜片弹簧负载特性曲线,通过实验结果的比较,验证了有限元模型的正确性。

在膜片弹簧有限元分析的基础上,建立膜片弹簧负载特性的数学回归模型,对A-L公式系数进行了修正,提高了其计算的精度。

通过对应力分布的分析和膜片弹簧失效的特点,确定了其疲劳危险区域,利用材料的σ-N曲线,采用ANSYS疲劳分析模块估算了膜片弹簧的疲劳寿命。

最后,建立了膜片弹簧的优化模型,对其进行结构优化,取得了较好的结果。

乘用车膜片弹簧离合器设计方案引言膜片弹簧离合器是一种常用于乘用车的传动装置。

它通过利用弹性薄膜片的变形来实现传递和别离动力，具有结构简单、启动平稳、传动效率高等优点。

本文将介绍乘用车膜片弹簧离合器的设计方案，包括设计原那么、材料选择、计算方法等内容。

设计原那么乘用车膜片弹簧离合器的设计需要遵循以下原那么： 1. 功能可靠：离合器需要能够有效地传递和别离动力，确保车辆平稳启动和换挡。

2. 结构简单：离合器的结构应当尽量简单，减少本钱和维护的复杂性。

3. 重量轻：乘用车需要提高燃油经济性，因此离合器的重量应当尽量轻，减少车辆的整体重量。

4. 寿命长：离合器的设计应当考虑到长时间使用时的磨损和疲劳，提高离合器的寿命。

材料选择膜片弹簧离合器的弹簧片通常使用高强度钢板制成。

选择适宜的弹簧片材料可以提高离合器的性能和寿命。

常用的弹簧片材料有以下几种： 1. 高碳钢：具有较高的强度和硬度，适用于高负荷和高温环境下的离合器。

2. 钢-铍合金：具有较高的弹性模量和疲劳强度，适用于长寿命和高性能的离合器。

3. 高速钢：具有较高的硬度和耐磨性，适用于高速和高负荷的离合器。

在选择材料时，需要考虑离合器的工作环境、预期寿命和本钱等因素，综合考虑选择最适宜的材料。

计算方法设计乘用车膜片弹簧离合器需要进行一系列的计算，包括弹簧片的尺寸、刚度和载荷等参数。

以下是常用的计算方法： 1. 计算载荷：根据车辆的最大扭矩和传动比，计算出离合器所需的最大传递扭矩。

2. 计算尺寸：根据传递扭矩和弹簧片的刚度，计算出弹簧片的长度、宽度和厚度等尺寸。

3. 计算刚度：根据弹簧片的材料和几何尺寸，计算出弹簧片的刚度系数。

4. 计算变形：根据载荷和刚度，计算出离合器在工作过程中的变形量。

5. 计算寿命：根据变形和材料的疲劳特性，估算离合器的寿命。

以上是一般的计算方法，具体的计算过程需要根据离合器的具体设计要求和工作条件进行调整。

结论乘用车膜片弹簧离合器是一种常用的传动装置，具有结构简单、启动平稳、传动效率高等优点。

膜片弹簧离合器毕业设计摘要汽车是现代生活中不可或缺的交通工具。

汽车离合器的主要功用是分离发动机传来的动力，以使变速箱顺利挂挡或换挡；柔顺地接合动力，保证车辆平稳起步；超负荷时离合器打滑以保护零件免受损坏。

根据传递动力的方式，离合器分为摩擦式和液力式两种,目前摩擦式应用比较广泛。

摩擦式离合器，根据从动盘的数目，可分为单片式、双片式和多片式3种；根据加压方式，可分为常接合式和非常接合式两种；根据其作用原理，还有单作用式和双作用式之分。

双作用离合器是汽车及拖拉机的部件之一，它是由安装在一起的两个不同功能的离合器：即将动力传给驱动轮的主离合器和将动力传给动力输出轴的副离合器。

单片离合器和双片离合器的优缺点对比：单片摩擦离合器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；而双片和多片式离合器接合虽较平顺，但分离不彻底、从动部分转动惯量大、中间压盘散热不良，结构复杂、成本高。

故双片离合器一般只应用在径向尺寸受限或采用单片时摩擦转矩不够的场合。

关键词：单片离合器，双片离合器 ,摩擦式离合器，液力式离合器变速箱Diaphragm spring clutch graduation designABSTRACTAutomotive is an integral part of modern life transportation. The main function of tractor clutch is the driving force came from the engine, so that the transmission of gearbox shift smoothly ; flexibility and joint force to ensure a smooth start of vehicles; overloaded when the clutch slipping to protect components from damage.According to convey the driving force, friction clutch is divided into two-and-hydraulic, a comprehensive range of friction applications. Friction clutch, according to the number-driven, can be divided into single-and double-and multi-chip three kinds; under pressure, can be divided into joint-and often very junction of the two, according to its principle role , Single-and dual-role of the sub-type role.Double-action clutch of motor vehicles and tractors is one of the components, it is installed with a clutch two different functions: to be the main force driving wheel transmission clutch and the power transmission power output shaft of the clutch.Single and double-clutch clutch the advantages and disadvantages compared: Friction clutch single moment of inertia has driven some small amount of heat is good, simple structure, the adjustment convenient, compact size, the advantages of complete separation, while dual-and multi-chip clutch engagement Although more smoothly, Zhang is not completely isolated from the Portion moment of inertia, the middle-pressure cooling bad, structural complexity and high cost. Therefore, double-clutch is generally limited size of the radial or friction torque when using single-chip not enough occasions.KEY WORDS:Friction clutch single ，Double-clutch friction ，Friction clutch Hydraulic clutch ，Gearbox目录前言 (1)第1章汽车离合器整体描述 (2)1.1 离合器的概述 (2)1.1.1 离合器的基本组成 (2)1.1.2 离合器的功用及分类 (2)1.1.3 离合器的设计的基本要求 (2)第2章离合器结构方案分析 (4)2.1摩擦离合器的组成 (4)2.2 从动盘的选择 (5)2.3 压紧弹簧和布置形式的选择 (5)2.4 压盘的驱动形式 (6)2.5 离合器的通风散热 (7)2.6 设计方案的确定 (7)2.6.1 离合器结构图 (7)2.6.2 离合器工作原理和构造示意图 (8)第3章离合器主要参数的选择 (10)3.1 后备系数 (10)3.2摩擦因数f、摩擦面数Z和离合器间隙△t (10)3.3 单位压力 (11)3.4 摩擦片主要参数的确定及校核 (12)3.4.1 摩擦片外径D、内径d和厚度h (12)3.4.2 摩擦力的平均作用半径 (13)3.4.3 摩擦片压紧力的计算 (13)3.4.4 摩擦片的校核 (14)第4章离合器零件的结构选型及设计计算 (15)4.1 从动盘总成设计 (15)4.2 离合器盖总成设计 (16)4.2.1 离合器盖设计 (16)4.2.2 压盘设计 (17)4.3 扭转减震器的设计 (19)4.3.1 扭转减震器的概述 (19)4.3.2 扭转减震器的概述 (20)4.3.3减震弹簧的计算 (21)4.4 膜片弹簧设计 (23)4.4.1 膜片弹簧的结构特点 (23)4.4.2 膜片弹簧基本参数的选择 (24)4.4.3 膜片弹簧的优化设计 (25)4.4.4 弹簧材料及制造工艺 (26)第5章离合器的操纵机构 (27)5.1操纵机构的要求 (27)5.2. 操纵机构结构形式选择 (27)5.3操纵系统结构设计 (27)5.4操纵机构设计计算 (28)5.4.1操纵力传动比的计算 (28)5.4.2 操纵机构踏板行程 (29)5.4.3 操纵力的校核 (30)结论 (32)谢辞 (33)参考文献 (34)外文资料翻译 (35)前言随着科技的飞速发展，特别是液压技术、电子技术在汽车领域的广泛应用，汽车传动系发生了巨大的变化。

膜片弹簧离合器沈阳理工大学论文第一章离合器概述1.1离合器简述对于以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，它是汽车传动系与发动机相连接的总成，用于在发动机与变速器之间动力传递。

其功用是能够在必要时中断动力的传递，保证汽车平稳地起步；保证传动系换档时工作平稳；限制传动系所能承受的最大扭矩，防止传动系过载。

目前，各种汽车厂广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。

它主要包括主动部分、从动部分、压紧部分和操纵部分等四部分。

1.2离合器功用离合器可使发动机与传动系逐渐接合，保证汽车平稳起步。

如前所述，现代车用活塞式发动机不能带负荷启动，它必须先在空负荷下启动，然后再逐渐加载。

发动机启动后，得以稳定运转的最低转速约为300～500r/min，而汽车则只能由静止开始起步，一个运转着的发动机，要带一个静止的传动系，是不能突然刚性接合的。

因为如果是突然的刚性连接，就必然造成不是汽车猛烈攒动，就是发动机熄火。

所以离合器可使发动机与传动系逐渐地柔和地接合在一起，使发动机加给传动系的扭矩逐渐变大，至足以克服行驶阻力时，汽车便由静止开始缓慢地平稳起步了。

虽然利用变速器的空档，也可以实现发动机与传动系的分离。

但变速器在空档位置时，变速器内的主动齿轮和发动机还是连接的，要转动发动机，就必须和变速器内的主动齿轮一起拖转，而变速器内的齿轮浸在黏度较大的齿轮油中，拖转它的阻力是很大的。

尤其在寒冷季节，如没有离合器来分离发动机和传动系，发动机起动是很困难的。

所以离合器的第二个功用，就是暂时分开发动机和传动系的联系，以便于发动机起动。

汽车行驶中变速器要经常变换档位，即变速器内的齿轮副要经常脱开啮合和进入啮合。

如在脱档时，由于原来啮合的齿面压力的存在，可能使脱档困难，但如用离合器暂时分离传动系，即能便利脱档。

同时在挂档时，依靠驾驶员掌握，使待啮合的齿轮副圆周速度达到同步是较为困难的，待啮合齿轮副圆周速度的差1沈阳理工大学论文异将会造成挂档冲击甚至挂不上档，此时又需要离合器暂时分开传动系，以便使与离合器主动齿轮联结的质量减小，这样即可以减少挂挡冲击以便利换档。

膜片弹簧有限元分析任涛;文大化;何大志;潘毓学;穆雁南【摘要】膜片弹簧是离合器中最重要的部分,对离合器工作情况起着决定性作用.本文建立了离合器膜片弹簧的三维模型并对建立的模型实施了有限元分析,通过数值分析和运算,得到了一条与工厂试验值比较接近膜片弹簧的有限元分析特性变形曲线.最后比较并分析了A-L公式、有限元分析和试验值所得特性曲线产生差异的原因.【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(033)004【总页数】3页(P92-94)【关键词】膜片弹簧;有限元【作者】任涛;文大化;何大志;潘毓学;穆雁南【作者单位】长春理工大学,计算机科学技术学院,长春,130022;中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,长春,130033;长春理工大学,计算机科学技术学院,长春,130022;长春理工大学,计算机科学技术学院,长春,130022;长春理工大学,计算机科学技术学院,长春,130022【正文语种】中文【中图分类】TP15膜片弹簧离合器有较多的优点，在汽车上应用日益广泛，结合国外膜片弹簧离合器制造技术，国内对各种车型的膜片弹簧制造工艺也开展了进一步的研究，并取得优异的成果。

由于国内膜片弹簧的研究比较晚，起点比较低，所以膜片弹簧离合器的技术还不成熟，有很多的不足，与国外的同行业相比较还有一定的差距。

例如：A-L公式与国内生产膜片弹簧的特性曲线并不相吻合。

所以建立我国自己的膜片弹簧修正公式，显得十分重要。

1 有限元模型的建立在 Ansys中进行复杂模型的建立是比较困难的，所以选择在 CATIA软件中建立三维模型，通过Ansys与CATIA的接口来实现膜片弹簧模型的建立［1］。

选取DSP210型离合器膜片弹簧进行研究。

膜片弹簧是由弹簧钢50CrVA合金制成的截锥形薄壁膜片［2］。

建立钢丝支撑环，钢丝支撑环与膜片弹簧的位置图，将二者装配，以方便后面位移约束的添加。

将所有结果均存为jgs格式，以方便后续导入Ansys workbench界面。