离合器扭转减振弹簧计算及试验方法研究

商⽤车膜⽚弹簧离合器设计说明书⽬录1 离合器概述..................................................................................... 错误!未定义书签。

1.1 离合器的简介 (2)1.2汽车离合器的主要功⽤........................................................... 错误!未定义书签。

2膜⽚弹簧离合器结构分析与计算 . (3)2.1膜⽚弹簧离合器的结构 (3)2.2 设计变量 (4)2.3 ⽬标函数...................................................................................... 错误!未定义书签。

2.4 约束条件 (6)3 膜⽚弹簧的设计 (8)3.1 膜⽚弹簧的基本参数的选择.................................................. 错误!未定义书签。

3.2 膜⽚弹簧的弹性特性曲线 (15)3.3强度校核 (15)4扭转减振器的设计 (15)4.1扭转减振器主要参数 (15)4.2 减振弹簧的计算 (15)5 从动盘总成的设计 (16)5.1 盘总成零件功能介绍 (17)5.2 从动盘毂 (18)5.3从动⽚ (18)5.4波形⽚和减振弹簧 (18)6 压盘设计 (19)6.1 离合器盖 (19)6.2 压盘 (20)6.3传动⽚ (18)6.4 分离轴承 (19)7 总结 (20)参考⽂献 (21)1 离合器概述1.1离合器的简介：联轴器、离合器和制动器是机械传动系统中重要的组成部分，共同被称为机械传动中的三⼤器。

它们涉及到了机械⾏业的各个领域。

⼴泛⽤于矿⼭、冶⾦、航空、兵器、⽔电、化⼯、轻纺和交通运输各部门。

离合器是⼀种可以通过各种操作⽅式，在机器运⾏过程中，根据⼯作的需要使两轴分离或结合的装置。

扭转减振器基本参数选择
1、减振器的极限转矩Tt 【决定传矩能力】 通常取发动机额定转矩Temax的1.5~2倍 2、减振器的扭转刚度Kt 矛盾：确保传矩Kt要大； 减振好Kt要小 受限：减振弹簧的布置空间有限 初选经验公式：Kt<13Tc 3、减振器的阻尼摩擦转矩Tf 【迅速吸收减振弹簧的振动】 经验公式： Tf=(0.06~0.17)Temax 4、减振器的预紧转矩Tp 【即弹簧的初始压缩量】 经验公式： Tp=(0.05~0.15)Temax 5、减振弹簧位置半径R1 【尽可能大些】 经验公式： R1=(0.6~0.75)R( 从动盘内径)
离合器类型
压紧弹簧
螺旋弹簧布置方式 从动盘数目 工作条件
膜片弹簧离合器； 螺旋弹簧离合器
周布螺旋弹簧离合; 中央弹簧离合器 单盘式离合器；双盘式离合器；多盘式离合器 干式、湿式
压紧方式
压盘驱动方式
弹簧、杠杆、液压
凸台、销式、键式、钢带
离合器整体设计计算
设计参数 后备系数β 摩擦片内径d、 外径D 单位压力P0 这些参数决定了离合器的结构尺寸和基本性能
后备系数β： 反映离合器传递发动机最大转矩的可靠程度．为可靠地传递发动机 最大转矩，β不可过小，为使离合器结构尺寸不致过大，防止传动系过载， β不可过大．:
后备系数 β推荐值 轿车与轻型货车 1.1~1.75 中型与中型货车 带拖挂重型货车与牵引车 1.5~2.25 1.8~4.0
使用在路况较恶劣的汽车后备系数选择相对大些
，
E——弹簧材料的弹性模量
λ1——压盘的轴向弹性
μ——泊松比
从动盘设计
离合器从动片的内外径确定前面已经讲到，本节主要介绍从动盘的减振器设计 从动盘分为带扭转减振器和不带扭转减振器两种，不带扭转减振器的从动盘需 要配备双质量飞轮，即将减振器前移到飞轮端。 为何需要减振器？ 缘由：汽车传动系可以看作是一个由许多集中质量与弹性轴所组成的扭转振动 系统，因此系统有一系列的固有频率。特别是在行使过程产生的不确定性激振 频率与传动系扭振频率吻合时将产生共振。 目的：装扭转减振器主要是消除汽车传动系的主要低频扭振和降低变速器及主 减速器的齿轮噪声。

圆柱扭转弹簧所承受的应力一、圆柱扭转弹簧的基本原理圆柱扭转弹簧，也称为螺旋弹簧，是机械工程中常用的一种弹性元件。

它通过弹簧的几何形状和材料的弹性特性，实现在一定范围内吸收或释放能量，以抵抗外部扭矩的作用。

圆柱扭转弹簧在受到扭转力矩的作用时，弹簧的横截面将产生相互的角位移，这一过程称为扭转。

二、应力类型及计算方法圆柱扭转弹簧在受到外力作用时，会产生拉伸或压缩应力。

当弹簧受到拉伸时，其内部的拉应力会增加；而在压缩时，压应力会增加。

这些应力可以通过以下公式进行计算：拉伸应力（σt）：σt = F/A压缩应力（σc）：σc = F/A其中，F代表弹簧所承受的力，A代表弹簧的横截面积。

在分析圆柱扭转弹簧的应力时，除了拉伸和压缩应力外，还需考虑剪切应力。

剪切应力是由于相邻部分材料的相互错动而产生的。

剪切应力的计算公式如下：剪切应力（τ）：τ = Q/A其中，Q代表剪切力，A代表剪切面的面积。

三、影响圆柱扭转弹簧应力的因素1.材料特性：弹簧材料的弹性模量、泊松比和屈服强度等都会影响其应力状态。

弹性模量决定了材料抵抗变形的能力，泊松比决定了材料在受到压力作用时的横向收缩性，而屈服强度则决定了材料开始发生塑性变形的应力水平。

2.几何形状：圆柱扭转弹簧的几何形状，如弹簧的外径、内径、圈数、节距等，都会影响其在承受扭矩时的应力分布。

较小的外径和较大的圈数可以使弹簧具有更大的刚度，但也会增加材料的用量和重量。

3.工作环境：温度、腐蚀介质和疲劳载荷等环境因素也会对圆柱扭转弹簧的应力产生影响。

高温环境下弹簧材料的弹性模量可能会降低，腐蚀介质可能会加速材料的腐蚀疲劳，而疲劳载荷则可能会引起材料微观结构的损伤累积。

四、实验研究与有限元分析为了更准确地评估圆柱扭转弹簧所承受的应力，除了理论计算外，还需要进行实验研究和有限元分析。

实验研究可以通过对实际工作条件下的弹簧进行加载和测量，直接获取其应力分布和变形情况。

有限元分析则可以通过建立弹簧的数值模型，模拟不同工况下的应力分布和变形行为，为优化设计提供依据。

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。

注意：按照课程设计的要求完成，一般对以下部分详细计算： 1) 离合器基本结构尺寸、参数的选择 2) 膜片弹簧的参数计算和选择 3) 从动盘（摩擦片的计算选择） 4) 操纵机构计算绘图时必须按照设计计算参数绘制，未详细计算部分参考选择，但是必须保证结构正确，无工作干涉，方便加工！膜片弹簧离合器设计计算（某中型轿车举例）2摩擦离合器基本结构尺寸、参数的选择已知条件：某中型轿车发动机数据: 缸数：4缸 排量：1.7升 点火系统：1-3-4-2最大功率 96/5000 KW/rpm 最大扭矩 220/3500 N ·m/rpm2.1离合器基本性能关系式为了能可靠地传递发动机最大转矩max c T ，离合器的静摩擦力矩c T 应大于发动机最大转矩，而离合器传递的摩擦力矩c T 又决定于其摩擦面数Z 、摩擦系数f 、作用在摩擦面上的总压紧力P Σ与摩擦片平均摩擦半径R m ，即m N R ZfP e r e c ⋅=T =T max β【1】 （2-1） 式中：β—离合器的后备系数。

f —摩擦系数，计算时一般取0.25～0.30。

Z —摩擦面数2.2摩擦片外径D 与内径d 的选择当按发动机最大转矩max e T （N ·m ）来确定D 时，有下列公式可作参考：AT D e /100max =【1】（2-2）式中A 反映了不同结构和使用条件对D 的影响，在确定外径D 时，有下列经验公式可供初选时使用：max e D T K D ⨯=【1】（2-3）轿车：K D =14.5轻、中型货车：单片K D =16.0～18.5双片K D =13.5～15.0重型货车：K D =22.5～24.0本次设计所设计的是中型轿车（T emax /n T 为220Nm/3500rpm 、P emax /n P 为96kw/5000rpm ）的膜片弹簧离合器。

所设计的离合器摩擦片为单片，选择K D =14.5。

能。
通过气压传递扭矩，适 用于高速运转和重载工
况。
离合器规格
离合器尺寸
根据工作需求选择合适的尺寸，包括直径、宽度 和长度等参数。
离合器转速
根据输入输出转速选择合适的离合器转速，确保 正常工作。
离合器负载
根据工作负载选择合适的离合器，确保能够承受 足够的扭矩和冲击。
离合器材料
01
02
03
金属材料
如铸铁、铸钢、铝合金等， 具有较高的强度和耐磨性。
离合器的相关计算
• 离合器基本参数 • 离合器计算公式 • 离合器设计流程 • 离合器性能测试 • 离合器应用案例
01
离合器基本参数
离合器类型
摩擦片离合器
电磁离合器
液力离合器
气压离合器
利用摩擦力传递扭矩， 具有缓冲和减震作用。
通过磁场传递扭矩，响 应速度快，控制精度高。
利用液体介质传递扭矩， 具有自动调节和缓冲功
热对流
热对流是指离合器表面与周围空气之间的热量交换过程。 计算热对流的方法需要考虑周围空气的温度、速度和换热 系数等因素。
03
离合器设计流程
需求分析
确定设计目标
明确离合器的使用场景、性能要求和 使用寿命等。
市场调研
了解同类产品的性能、价格和用户反 馈，以便进行有针对性的设计。
参数设定
输入参数
设定离合器的输入功率、转速和转矩 等参数。源自扭矩传递计算扭矩传递
扭矩传递是衡量离合器传递扭矩的能力，它是衡量离合器性能的重要指标。计算扭矩传递的方法需要根据离合器的具 体结构和工况进行选择。
静态扭矩传递
静态扭矩传递是指在静止状态下，离合器能够传递的最大扭矩。计算方法是根据离合器的几何尺寸、摩擦系数和最大 静摩擦力矩进行计算。

3.2.2 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。

初步确定R/r=5.82108=1.313.2.3 膜片弹簧起始圆锥底角汽车膜片弹簧一般起始圆锥底角α在10°～14°之间，α≈)(r R H -代入数值计算可得：α=11°15′3.2.4 膜片弹簧小端半径及分离轴承的作用半径r f 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，分离轴承作用半径r p 大于 r f因为花键外径D=32㎜要使2 r f ＞D ，所以取r f =25㎜，r p =28㎜3.2.5 分离指数目、切槽宽、窗孔槽宽、及半径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1δ≈4㎜，2δ≈12㎜，窗孔半径r e 一般情况下由（r －r e ）≈(0.8～1.4) 2δ,所以取r －r e =12δ=12㎜ 可取得n=18, 1δ≈4㎜，2δ≈12㎜, r e =70.53.2.6 承环的作用半径和膜片与压盘接触半径由于采用推式膜片弹簧，l ，L 的大小将影响膜片弹簧的刚度，一般来说，l 值应尽量靠近r 而略大与r 。

L 应接近R 略小于R 。

可选择：l=84㎜，L=108㎜3.2.7 膜片弹簧材料制造膜片弹簧用的材料，应具有高的弹性极限和屈服极限，高的静力强度及疲劳强度，高的冲击强度，同时应具有足够大的塑性变形性能。

减振器螺旋弹簧组串并联刚度计算与分析可帅;冯治国;李长虹;余世捷【摘要】基于有限元仿真提出了一种新的减振器弹簧组刚度计算方法,首先利用UG建模平台对减振器中弹簧组的两种常见的串并联方式进行简化三维建模,然后将建立好的弹簧组三维模型导入ANSYS中进行弹簧组串、并联有限元分析,分别得到两种弹簧组在不同作用力下位移的变化量,利用Matlab数据处理平台分别拟合出弹簧组理论曲线和有限元分析的位移与法向力的关系曲线,并分别计算出相对误差,将二者进行对比分析;最后采用相同的分析方法进行了整个减振器扭转刚度的计算与分析.研究表明,串、并联弹簧组均具有线性特征,为更复杂的弹簧组的使用提供可靠地理论依据和方法.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2018(000)009【总页数】4页(P25-28)【关键词】螺旋弹簧组;刚度特性;三维建模;ANSYS;Matlab【作者】可帅;冯治国;李长虹;余世捷【作者单位】贵州大学机械工程学院,贵州贵阳 550025;贵州大学机械工程学院,贵州贵阳 550025;贵州大学机械工程学院,贵州贵阳 550025;贵州大学机械工程学院,贵州贵阳 550025【正文语种】中文【中图分类】TH161 引言汽车行驶的过程中，减振器中的弹簧起着缓冲和减震的作用，由于路况不同，弹簧要不断承受高频往复的运动，因此弹簧减振能力和质量的好坏，直接影响着车辆的平稳性和安全性。

在弹簧减振器中，把不同性能的弹簧按照一定的方式组成新的弹簧组系统，往往比单只弹簧的使用更加普遍。

弹簧组的使用提高了传统的单只长弹簧的侧向稳定性。

为改善货车小载荷下的运行品质，提高对扭曲线路的适应能力，货车转向架弹簧悬挂装置中两级刚度弹簧组早在上世纪50年代就在前苏联X-2型货车转向架上得到应用。

在国外一些国家的货车转向架上，两级刚度弹簧组都程度不同地得到了应用。

在解决管道热力学膨胀的问题中，国外科研人员采用多级弹簧串联使用，由多个弹簧来共同分担热位移的影响。

第四节离合器的设计与计算一、离合器基本参数的优化设计离合器要确定离合器的性能参数和尺寸参数，这些参数的变化影响离合器的结构尺寸和工作性能。

1．设计变量后备系数夕可由式(2-1)和式(2-5)确定，可以看出β取决于离合器工作压力F和离合器的主要尺寸参数D和d。

单位压力β。

可由式(2—2)确定，p 0也取决于F和D及d。

因此，离合器基本参数的优化设计变量选为TT FDd x x x X ][][321==2．目标函数离合器基本参数优化设计追求的目标是在保证离合器性能要求条件下，使其结构尺寸尽可能小，即目标函数为)](4min[)(22d D x f =ℵ3．约束条件1)摩擦片的外径D(mm)的选取应使最大圆周速度VD不超过65—70m／s，即s m D n v e D /70~6510603max δ⋅=ℵ(2-7)式中，VD为摩擦片最大圆周速度(m／s)；n emax 为发动机最高转速(r／min)。

2)摩擦片的内外径比c应在0．53～0．70范围内，即0．53≤c≤0．703)为保证离合器可靠传递转矩，并防止传动系过载，不同车型的β值应在一定范围内，最大范围β为1．2～4．0，即1．2≤β≤4．04)为了保证扭转减振器的安装，摩擦片内径d必须大于减振器弹簧位置直径2Ro约50mm(图2—15)，即d>2Ro+505)为反映离合器传递转矩并保护过载的能力，单位摩擦面积传递的转矩应小于其许用值，即][)(40220C CC T dD Z T T δ =ℵ（2-8）式中，T co为单位摩擦面积传递的转矩(N·m／mm2)；[T C0]为其允许值(N·m／mm2)，按表2—1选取。

表2—1单位摩擦面积传递转矩的许用值(N·m／mm2)离合器规格D／mm <210>210--250>250—325>325[Tco]X10—90．280．300．350．406)为降低离合器滑磨时的热负荷，防止摩擦片损伤，单位压力p。

三、圆柱螺旋弹簧受载时的应力及变形
圆柱螺旋弹簧受压或受拉时，弹簧丝的 截面上主要受到横向剪力和扭矩。下面以压 缩弹簧承受轴向载荷的情况进行分析。
弹簧的受力分析 弹簧丝的应力分析 弹簧的变形与刚度分析
F D/2
T=
FD 2
d
F
圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计计算
四、圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算
圆柱螺旋拉压弹簧计算3
三、弹簧的材料及许用应力
圆柱螺旋弹簧的结构制造材料2
为了使弹簧能够可靠地工作，弹簧材料必须具有高的弹性极限和疲劳极 限，同时应具有足够的韧性和塑性，以及良好的可热处理性。
1．常用弹簧钢 碳素弹簧钢(如65、70钢)：价格便宜、来源方便，但弹性极限低； 低锰弹簧钢(如65Mn)：淬透性好、强度较高，淬火后易产生裂纹； 硅锰弹簧钢(如60Si2MnA)：弹性极限高，回火稳定性好，力学性能良好； 铬钒钢(如50CrVA)：耐疲劳和抗冲击性能好，价格贵，用于要求高的场合。
许用应力
2．材料选择
选择弹簧材料时，应考虑其用途、使用条件(载荷性质、大小及循环特性、 工作持续时间、工作温度等)以及加工、热处理和经济性等因素。
圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计计算
一、几何参数计算
圆柱螺旋拉压弹簧计算1
普通圆柱螺旋弹簧的主要几何尺寸：外径D 2、中径D、内径D1、节
距p、螺旋升角 、弹簧丝直径d。
第十六章 弹簧
§16-1 弹簧概述 §16-2 圆柱螺旋弹簧的结构、制造、材料及许用应力 §16-3 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算 §16-4 圆柱螺旋扭转弹簧的设计计算 §16-5 其它类型弹簧简介
弹簧概述
1．弹簧的功用
概述
弹簧是一种弹性的元件，它具有刚度小、变形大、在载荷作用下易产 生较大弹性变形等特点，在各类机械中应用十分广泛。

扭转减振器的设计扭转减振器主要由弹性元件(减振弹簧或橡胶)和阻尼元件(阻尼片)等组成。

弹性元件的主要作用是降低传动系的首端扭转刚度，从而降低传动系扭转系统的某阶(通常为三阶)固有频率，改变系统的固有振型，使之尽可能避开由发动机转矩主谐量激励引起的共振；阻尼元件的主要作用是有效地耗散振动能量。

所以，扭转减振器具有如下功能：1)降低发动机曲轴与传动系接合部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率。

2)增加传动系扭振阻尼，抑制扭转共振响应振幅，并衰减因冲击而产生的瞬态扭振o3)控制动力传动系总成怠速时离合器与变速器轴系的扭振，消减变速器怠速噪声和主 减速器与变速器的扭振与噪声。

4)缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷和改善离合器的接合平顺性。

扭转减振器具有线性和非线性特性两种。

单级线性减振器的扭转特性如图2-1 4所示，其弹性元件一般采用圆柱螺旋弹簧，广泛应用于汽油机汽车中。

当发动机为柴油机时，由于怠速时发动机旋转不均匀度较大，常引起变速器常啮合齿轮齿间的敲击，从而产生令人厌烦的变速器怠速噪声。

在扭转减振器中另设置一组刚度较小的弹簧，使其在发动机怠速工况下起作用，以消除变速器怠速噪声，此时可得到两级非线性特性，第一级的刚度很小，称为怠速级，第二级的刚度较大。

目前，在柴油机汽车中广泛采用具有怠速级的两级或三级非线性扭转减振器。

图2-14 单机线性减震器在扭转减振器中，也有采用橡胶代替螺旋弹簧作为弹性元件，以液体阻尼器代替干摩擦阻尼的新结构。

减振器的扭转刚度ϕK 和阻尼摩擦元件间的摩擦转矩μT 是两个主要参数。

其设计参数还包括极限转矩j T 、预紧转矩n T 和极限转角j ϕ等。

1.极限转矩j T极限转矩为减振器在消除限位销与从动盘毂缺口之间的间隙△1(图2-1 5)时所能传递的最大转矩，即限位销起作用时的转矩。

它与发动机最大转矩有关，一般可取j T =(1.5～2.O) max e T (2-27)式中，货车：系数取1.5，轿车：系数取2.O 。

弹簧扭矩计算范文弹簧扭矩是指在弹簧受到扭转力矩的作用下，产生的弹簧内部扭转应力。

弹簧扭矩的计算是根据弹簧的几何参数和材料特性来确定的。

首先，我们需要了解几个重要的弹簧参数，包括：1.弹簧的线径（d）：弹簧线材的直径，通常以毫米或英寸为单位。

2.弹簧的半径（r）：弹簧线材截面的半径，等于线径的一半。

3.弹簧的直径（D）：弹簧线圈的外径，通常以毫米或英寸为单位。

4.弹簧的长度（L）：整个弹簧的长度，通常以毫米或英寸为单位。

5.弹簧的扭转角（θ）：弹簧在受到外力作用下的扭转角度。

弹簧扭矩可以通过以下公式来计算：T=G*J*θ/L其中，T表示弹簧的扭转力矩，G表示弹簧的剪切模量，J表示弹簧截面的极性惯量矩，θ表示弹簧的扭转角，L表示弹簧的长度。

剪切模量（G）可以通过材料的剪切模量值来计算，剪切模量是材料在受到剪切力作用下，单位变形时的应力和变形之间的比值。

剪切模量通常以兆帕（MPa）为单位。

极性惯量矩（J）是一个与截面形状和尺寸相关的物理量，用于描述弹簧所受扭转力矩与截面积之间的关系。

极性惯量矩的计算公式可以根据弹簧的截面形状来确定。

计算弹簧扭矩的过程如下：1.首先根据弹簧截面形状和尺寸计算得到极性惯量矩J的值。

2.根据弹簧材料的剪切模量G的值得到弹簧的剪切模量。

3.根据给定的扭转角度θ和弹簧长度L，使用弹簧扭矩公式计算得到弹簧的扭转力矩T的值。

需要注意的是，弹簧扭矩的计算只考虑了弹簧的扭转部分，没有考虑其他因素如弯曲、压缩等。

因此，在实际应用中，需要根据具体的工况条件进行综合考虑。

总结起来，弹簧扭矩的计算是通过根据弹簧的几何参数和材料特性来确定的。

计算弹簧扭矩可以帮助我们了解和评估弹簧的性能，对于设计和选型有着重要的指导作用。

因此，在实际应用中，需要根据具体的计算公式和工程要求来确定弹簧的扭矩，以确保弹簧在工作过程中能够正常运行和承受所需的扭矩。

(4)膜片弹簧在自由状态下的圆锥底角
膜片弹簧在自由状态下的圆锥底角α在10°～12°范围内选择。
取α=10°。
(5)膜片弹簧小端半径及分离轴承作用半径
膜片弹簧小端半径ri由离合器的结构决定，其最小值应大于变速器第一轴的花键外
径。
分离轴承作用半径rf为标准件，rf应大于ri。按花键外径选用rf=32.5，ri也应大于
k=3400N•m rad。
(2)阻尼摩擦转矩T
由于减振器扭转刚度k受结构及发动机最大转矩的限制，不可能很低，故为了在发
动机工作转速范围内最有效地消振，必须合理选择减振器阻尼装置的阻尼摩擦转矩Tµ。
一般可按下式初选为[2]：
T=（0.06～0.17）Temax
(5-3)
膜片弹簧在工作时碟簧部分内上缘B点所受到的切向压应力最大，按以下公式进行
该应力的计算[2]：
br
=
π(r+re)−18δ
2
(4-10)
18× 2
计算得：br=21mm。
本设计中，n=18，P2=767.8N将已知各值代入式（4-9）得：
σrB=226.8MPa≦[σ]=1700～1900MPa
故符合约束条件。
的可靠程度。在选择β时，应考虑摩擦片在使用中磨损后离合器仍能可靠地传递发动机
最大转矩、防止离合器滑磨时间过长、防止传动系过载及操纵轻便等因素。
表3-1后备系数表
车
型
轿车、轻型货车
中、重型货车
越野车、牵引车
后备系
数
1 .30～1 .75
1 .60～2 .25
2 .0～3 .5
本次设计的是CSU1042轻型货车的离合器，该车型属于轻型货车，所以本次设计的后

§11.2 膜片弹簧离合器一、组成与工作原理1.组成：由离合器盖、膜片弹簧、压盘、从动盘和支承圈等组成。

2.工作原理✵自由状态：膜片弹簧处于自由状态，离合器盖与飞轮间有一距离l 。

✵接合状态：✵分离过程：→↑↑→↑传动片→压盘→离合器盖从动盘→从动盘毂→摩擦片→转矩（自曲轴）→飞轮离合器输出轴（变速器输入轴）动力传递中断放松摩擦片←摩擦力消失→←拉动压盘右移←膜片弹簧外端右移←分离弹簧钩右移→膜片弹簧绕支承圈顺时针转动（呈反锥形）←膜片弹簧内端（分离指）左移分离轴承左移→踩下踏板→分离叉顺时针转动→✵接合过程：↑→膜片弹簧内端（分离指）右移离合器接合压盘、摩擦片、飞轮紧压在一起（受膜片弹簧力作用）→推动压盘左移←←膜片弹簧外端左移膜片弹簧绕支承圈逆时针转动复原→分离轴承右移放松踏板→分离叉逆时针转动→二、主要零部件1.膜片弹簧⑴结构：为带有锥度的蝶形，其蝶簧部分的小端开有若干条径向切槽及槽末端的圆孔（或方孔），形成若干个弹性杠杆－分离指。

⑵材料：优质高精度弹簧钢板。

⑶加工方法：→凹表面喷丸处理（提高疲劳寿命）←局部高频淬火（提高分离指的耐磨性）→强压处理（将弹簧压平并保持12～14h ）压力加工成型→热处理（获得弹性）⑷安装型式✵推式膜片弹簧离合器：膜片锥顶朝后（离开压盘方向），大端靠在压盘上，对压盘施加压力。

✵拉式膜片弹簧离合器：膜片锥顶朝前（指向压盘方向），大端靠在离合器盖上，膜片弹簧中部对压盘施加压力。

⑸支承形式①推式膜片弹簧离合器a.双支承环式✵MF型：膜片弹簧夹在两个支承环之间，用带台肩铆钉与离合器盖定位并铆合在一起，结构较简单。

✵DS型：在标准铆钉杆上套一硬衬套，并在铆钉头处加一刚性挡圈，使前支承环不与铆钉头直接接触，从而提高了耐磨性和使用寿命，但是结构较复杂。

✵DST型：在离合器盖的内边缘上冲有许多相同的舌片，使其将膜片弹簧、两个支承环与离合器盖弯合在一起，省去了支承环处的全部铆钉，使结构更简单、紧凑、寿命长，应用日益广泛。

拉压扭簧计算公式弹簧刚度计算弹簧是常用的弹性元件，广泛应用于各个领域。

当外力作用于弹簧上时，弹簧会产生弹性变形，同时弹簧产生的反向力也会使弹簧恢复到原来的状态。

弹簧刚度是衡量弹簧的硬度的重要参数，通过弹簧刚度可以计算出弹簧的变形程度以及弹性回复力的大小。

弹簧刚度可以通过弹簧的拉伸、压缩或扭曲来计算。

下面将分别介绍弹簧拉伸、压缩和扭曲的刚度计算公式。

1.弹簧拉伸刚度计算公式：拉伸弹簧是一种应用于拉伸载荷的弹簧。

当外力作用于拉伸弹簧上时，弹簧会产生拉伸变形，此时可通过下列公式计算拉伸弹簧的刚度：k=(Gd^4)/(8N(D-d)^3L)其中，k为弹簧刚度，G为弹簧的剪切模量，d为弹簧线径，D为弹簧的平均直径，L为弹簧的长度，N为弹簧的匝数。

2.弹簧压缩刚度计算公式：压缩弹簧是一种应用于压缩载荷的弹簧。

当外力作用于压缩弹簧上时，弹簧会产生压缩变形，此时可通过下列公式计算压缩弹簧的刚度：k=(Gd^4)/(8N(D+d)^3L)其中，k为弹簧刚度，G为弹簧的剪切模量，d为弹簧线径，D为弹簧的平均直径，L为弹簧的长度，N为弹簧的匝数。

3.弹簧扭曲刚度计算公式：k=(Gd^4)/(32NDR)其中，k为弹簧刚度，G为弹簧的剪切模量，d为弹簧线径，D为弹簧的平均直径，R为弹簧的平均半径，N为弹簧的匝数。

弹簧刚度是弹簧设计和应用中的重要参数，它决定了弹簧在外力作用下的变形程度和恢复力的大小。

根据不同的应用场景和需求，可以根据上述公式计算出弹簧的刚度，并根据刚度值进行弹簧的选型、设计和应用。

同时，弹簧刚度的计算也可以帮助工程师检验弹簧设计的合理性，确保弹簧的负载能力和寿命。

总之，弹簧刚度的计算公式提供了一种简单有效的方法来估算弹簧的刚度，为弹簧的设计和应用提供了重要参考。

而在具体的实际工程中，需要考虑到更多的因素（如材料的塑性变形、疲劳寿命等），因此还需要进行进一步的方案优化和验证。