膜片弹簧的力学性能分析.
汽车膜片弹簧分析
位移云图
5.结果提取
节点504590 节点480181 位移d与内缘点Ty位移的关系 （内缘点位移为3mm介于INCR5和INCR6之间）
5.结果提取
变形关系曲线图
位移d（0≤d≤5）与零件3 的任意一内缘点的变形的曲线图
内缘点Ty位移
5.结果提取
总力大小
midas NFX
汽车膜片弹簧分析
汇报内容
1. 简介
2.技术难点
3.模型的建立
4.边界条件和工况
5.结果提取
1.意义及题目简述
膜片弹簧简介
通过合理地选择构参数， 膜片弹簧可以在简化汽车 离合器构件的同时提供适 宜的非线性弹性特性。 利用有限元的方法研究膜 片弹簧的弹性特性。 考虑膜片弹簧与压盘和支 承环之间的接触、摩擦等 实际因素,建立膜片弹簧大 端受载的有限元模型,分析 得到膜片弹簧的载荷-位移 特性和 载荷-应变特性。
2.题目简述及意义
某产品的有限元分析
模型说明： 材料: 不锈钢304 边界: 零件1 和 2 固定 载荷: 零件 4（共 12 个） 施加位移 d,方向垂直于 外表面，并使零件 4 压 紧零件3 。 接触：各零部件之间均为 接触关系 模型文件：analysis.stp
结果分析：
3.模型的简化和分网
网格划分的探索
延伸：不适用于曲面 填充：上下表面有相等数量的网格 扫描：不适用于多个变截面 投影：投影面只能是一个 偏移：适用于曲面
延伸
填充
扫描
零件3特点：等厚度 平面与曲面结合 投影
偏移
3.模型的建立
网格模型
零件3
零件1，零件2
整体模型 零件4
3.模型的建立
弹簧系统的力学性质与振动频率分析
弹簧系统的力学性质与振动频率分析弹簧是一种常见的机械元件，具有很强的弹性特性。
它在众多工程以及日常生活中都扮演了重要角色，例如悬挂系统、减震系统、弹簧秤等。
了解弹簧系统的力学性质以及振动频率分析对于设计及优化弹簧系统的工程师来说是至关重要的。
一、弹簧系统的力学性质1. 弹簧的材料与形状弹簧可以由多种材料制成，如钢材、合金、塑料等。
不同的材料具有不同的力学性质，因此在选择材料时需要考虑其强度、刚度和耐腐蚀性等因素。
此外，弹簧的形状也会对其力学性质产生影响，例如圆柱形弹簧、扭转弹簧、锥形弹簧等。
2. 弹簧的刚度与弹性系数弹簧的刚度是衡量其弹性特性的一个重要参数。
刚度越高，弹簧在受力时产生的形变越小。
弹簧的刚度可以通过弹性系数来描述，弹性系数越大，弹簧的刚度就越高。
弹簧的弹性系数可以通过材料的弹性模量和几何形状来计算。
3. 弹簧的载荷与位移关系当外力作用在弹簧上时，弹簧会发生形变，产生位移。
弹簧的载荷与位移之间存在一定的关系，可以通过胡克定律来描述。
胡克定律表明，当弹簧受到一定的载荷时，其产生的变形与受力成正比。
这个比例关系可以用公式F = kx 来表示，其中F 是弹簧受力，k 是弹性系数，x 是弹簧的位移。
二、弹簧系统的振动频率分析1. 自由振动与强迫振动弹簧系统可以发生自由振动和强迫振动。
自由振动是指在没有外力作用下，弹簧系统由于初始扰动而产生的振动。
而强迫振动是指在外力的作用下，弹簧系统受迫振动而产生的振动。
要了解弹簧系统的振动频率，需要对其进行分析并求解其固有频率。
2. 振动频率的影响因素弹簧系统的振动频率受到多个因素的影响，包括弹簧的刚度、质量、几何形状以及受力方式等。
刚度越高，振动频率越高；质量越大，振动频率越低；几何形状的改变也会对振动频率造成影响。
此外，弹簧的振动频率还会受到外界激励频率的影响。
3. 振动频率的计算方法弹簧系统的振动频率可以通过分析其动力学方程来求解。
对于简谐振动的弹簧系统，可以使用以下公式计算其固有频率：f = 1/(2π) * √(k/m)其中，f 为振动频率，k 是弹簧的弹性系数，m 是弹簧的质量。
膜片弹簧力学特性CAE分析
模型导入 将hypermesh中生成的网格模型导入 到abaqus。设置膜片弹簧三角形单元类型 为STRI65，四边形单元类型为S8R，均为 二次单元。材料为60Si2Mn，弹性模量 E=206000MPa，泊松比为0.29。支承环与 压盘单元类型为C3D4， 材料为碳素钢，弹 性模量210000MPa，泊松比为0.27。
三、分析结果
将数据导入matlab中处理，得到膜片弹簧压紧过程的弹性特性 曲线,其中x轴为支承环的位移，y轴为支承环与膜片弹簧之间沿 膜片弹簧轴向方向的接触力大小。
通过A-L法理论计算得到的弹性特性曲线：
两种方法得到的弹性特性曲线的对比: (如图，峰值大的是CAE分析曲线，峰值小的是理论计算曲线 )
接触条件 建立支承环与膜片弹簧之间的面接触， 建立膜片弹簧与压盘之间的面接触，两个接 触为库伦摩擦，摩擦系数为0.18。
施加位移载荷 位移载荷分两个分析步施加，两个分析 步均设置为非线性。第一个分析步使RP-2在 膜片弹簧轴向方向下压0.02mm（将膜片弹 簧压平），这样是为了先让两对接触面的接 触关系平稳的建立起来，这个分析步中时间 增量步设为1。第二个分析步使RP-2在膜片 弹簧轴向方向下压6mm，分20个时间增量步 进行加载，即每个增量步中支承环下压 0.3mm。
边界条件 约束压盘全部节点的所有自由度。在A 处建立局部坐标系，以在膜片弹簧平面内并 垂直于A边方向为Y方向，以轴向方向为X方 向。同理在B处也建立局部坐标系，以在膜 片弹簧平面内并垂直于B边方向为Y方向，以 轴向方向为X方向。在局部坐标系中约束膜片 弹簧A、B处所有节点的U2（Y方向）、UR1 （X方向转动）、UR3（Z方向转动）三个自 由度。将参考点RP-2与支承环所有节点刚性 耦合，约束RP-2除膜片弹簧轴向方向外的其 余五个自由度。
膜片弹簧最大应力点位置
膜片弹簧最大应力点位置你知道吗，膜片弹簧其实是一种看起来不起眼，但却能承载巨大压力的小东西，应用广泛，像汽车、家电这些地方都少不了它。
膜片弹簧的工作原理呢，其实就是通过材料的弹性，来吸收和释放力，就像你揉一团橡皮泥，越用力，它就越挤压，松开后又恢复原样。
可是啊，这个东西最关键的地方在于它的“最大应力点”，也就是那一刻，膜片弹簧最脆弱的地方。
简单来说，最容易坏掉的地方，伤不起啊！所以，找准这个点，就能延长膜片弹簧的使用寿命，避免它突然“罢工”，给你带来不必要的麻烦。
要说膜片弹簧的最大应力点在哪，首先我们得知道一个事情，弹簧的应力不是均匀分布的。
你看，弹簧受力时，内部不同部位的变形是有差异的。
最简单的道理就是，弹簧中间部分的受力最大，因为离支撑点更近，形变也更明显，就像你坐在沙发中间，承受的重量比靠边缘要重多了。
膜片弹簧也是如此，离中心越近的地方，受的力越大。
这个最大应力点，基本上就在膜片的圆心位置，那里压力最大，最容易出现塑性变形。
你可以想象一下，膜片弹簧像个纸盘子，盘子中心处一受到重压，就会下凹，外边缘倒还好。
膜片的形状和受力的分布类似，就是那块“心脏”地带，不太抗压。
你得考虑材料的强度。
不同材料做的膜片弹簧，最大应力点的分布也不一样。
有些材料抗压能力强，能把应力分散开；有些则不行，容易变形。
咱们常见的膜片弹簧，通常是用钢板或者不锈钢做的，但如果你换成一些高分子材料，弹性可能就不够，容易产生应力集中，变得脆弱。
材料好坏对膜片弹簧的使用寿命有很大影响。
所以，买膜片弹簧时，选对材料也至关重要。
你可能还会问，这个最大应力点不就很简单，找个中心点不就行了？说实话，这事儿可没那么简单。
膜片弹簧的形状、大小、受力情况，都会影响最大应力点的位置。
如果是环形膜片弹簧，受力分布比较均匀，最大应力点可能就会在中心。
如果是异形的弹簧，比如说椭圆形或是带有孔洞的，那就不一定了，可能会在离中心稍微偏一点的地方。
所以，想精确找到最大应力点，除了依赖经验之外，还得有一些高精度的测试手段。
毕设膜片弹簧离合器设计
毕设膜片弹簧离合器设计膜片弹簧离合器是一种常见的机械传动装置，广泛应用于汽车和工程机械等领域。
它通过操纵离合器踏板来实现发动机和传动系统的分离和连接。
本文将从设计原理、材料选择、结构设计和制造工艺等方面进行详细阐述。
首先，膜片弹簧离合器的设计原理基于膜片弹簧的力学特性。
膜片弹簧是一种平面弹簧，具有较大的变形能力和较小的刚度。
当施加外力时，膜片弹簧会发生弹性变形，从而产生恢复力。
利用这种力学特性，可以实现离合器的分离和连接。
其次，材料的选择对于膜片弹簧离合器的设计至关重要。
由于膜片弹簧在工作过程中需要承受较大的压力和变形，因此材料的强度和韧性是关键考虑因素。
常用的膜片弹簧材料有合金钢、不锈钢和铝合金等。
根据具体要求和工作环境选择合适的材料。
接下来是结构设计。
膜片弹簧离合器的结构包括主动盘、从动盘、膜片和压盘等组成部分。
主动盘与发动机相连，从动盘与传动系统相连。
膜片被夹在主动盘与从动盘之间，通过与压盘的接触实现传递动力。
为了提高离合器的传递效率和使用寿命，结构设计应考虑传递能力、热稳定性、振动和噪声控制等因素。
最后是制造工艺。
膜片弹簧的制造主要包括材料切割、冷冲压和热处理等工艺。
材料切割可以采用激光切割或机械切割，确保膜片弹簧的尺寸和形状精确。
冷冲压工艺是将切割好的膜片进行冷变形，形成所需的结构和形状。
热处理可以提高膜片弹簧的硬度和韧性，并消除内部应力，改善材料的机械性能。
综上所述，膜片弹簧离合器的设计考虑了力学特性、材料选择、结构设计和制造工艺等方面。
通过合理设计和优化，可以获得性能稳定、安全可靠的离合器产品。
对于长时间运行的汽车和工程机械等设备来说，膜片弹簧离合器的设计是非常重要的。
膜片弹簧最大磨损压紧力会
膜片弹簧最大磨损压紧力会一、引言膜片弹簧作为离合器的重要组成部分，其性能对离合器的使用效果具有重大影响。
其中，膜片弹簧的最大磨损压紧力是一项关键参数，直接关系到离合器的使用寿命和驾驶性能。
本篇文档将对膜片弹簧的最大磨损压紧力进行详细分析。
二、膜片弹簧的结构与工作原理膜片弹簧采用碟形设计，通过圆锥形的弹性变形实现压紧力。
当离合器结合时，膜片弹簧将压盘压向从动盘，从而实现动力的传递。
膜片弹簧的优点在于其结构简单、压紧力稳定且重量轻。
三、膜片弹簧最大磨损压紧力的影响因素1.材料质量：膜片弹簧的材料决定了其耐磨性和耐久性。
高品质的材料能够提高膜片弹簧的最大磨损压紧力，从而延长离合器的使用寿命。
2.制造工艺：制造过程中的热处理、表面处理等工艺对膜片弹簧的性能有重要影响。
合理的工艺控制可以提高膜片弹簧的硬度和耐磨损性能，从而提高其最大磨损压紧力。
3.使用环境：使用环境中的温度、湿度、污染物等因素都会对膜片弹簧的磨损产生影响。
高温、高湿度和污染物会增加膜片弹簧的磨损速度，降低其最大磨损压紧力。
四、提高膜片弹簧最大磨损压紧力的措施1.选用优质材料：采用高强度、耐磨性好的材料，如特殊合金钢或钛合金等，能够显著提高膜片弹簧的最大磨损压紧力。
2.优化制造工艺：通过优化热处理和表面处理工艺，提高膜片弹簧的硬度和耐磨损性能，从而提高其最大磨损压紧力。
3.加强使用维护：定期更换润滑油和清洗离合器，保持使用环境的清洁，可以有效减缓膜片弹簧的磨损速度，延长离合器的使用寿命。
五、结论通过对膜片弹簧最大磨损压紧力的分析，我们可以了解其影响因素和优化措施。
在实际应用中，应综合考虑材料质量、制造工艺和使用环境等多个因素，以提高膜片弹簧的最大磨损压紧力，从而延长离合器的使用寿命并保障驾驶性能。
未来，随着新材料和新工艺的发展，膜片弹簧的性能将得到进一步提升，为离合器的优化提供更多可能性。
膜片弹簧
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。
膜片弹簧载荷变形特性有限元分析
膜片弹簧载荷变形特性有限元分析付建蓉 1,王青春 1,牛浩龙 1,王玉鑫 1(1.北京林业大学工学院,北京 100083摘要:本文通过实验研究、理论计算和有限元方法对膜片弹簧载荷变形进行了研究。
首先进行了膜片弹簧大端加载时的载荷变形实验,然后根据 A-L 理论公式进行了计算,最后根据实验工况利用 MSC.MARC 进行了有限元计算。
将理论计算所得的膜片弹簧大端载荷变形曲线、有限元模拟分析所得的膜片弹簧大端载荷变形曲线与实验所得的膜片弹簧大端载荷变形曲线进行比较,分析膜片弹簧几个关键大端位移处的载荷与实验对应值的误差。
通过对比,得出采用有限元模拟计算所得计算结果与实验值更为接近的结论。
关键词:膜片弹簧;非线性;有限元分析;载荷变形曲线Load Deformation Characteristics of Diaphragm SpringBased on Finite Element AnalysisFU Jian-rong1, WANG Qing-chun1, NIU Hao-long1, WANG Yu-xin1(1.School of Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083, ChinaAbstract: In this article, experimental research 、 theoretical calculation and finite element method have been used to analyze the load deformation characteristics of diaphragm spring. First, an experiment of diaphragm spring load deformation has been done, and then a calculation based on the A-L theoretical formula has been done, finally, according to the experimental conditions by using the finite element methodMSC.MARC to do a calculation. We compare the load deformation cure of A-L and FEA to the one figured out by experiment, analysis the errors which compare to the experiment of several key big end diaphragm spring load and displacement values. Bycontrast, the finite element simulation results are quite closer to the experimental results. Key words: diaphragm spring; nonlinear; finite element analysis; load deformation curve1 引言膜片弹簧离合器采用膜片弹簧为压紧弹簧, 与采用圆柱弹簧为压紧弹簧的离合器相比突出的优越性是膜片弹簧具有更理想的非线性弹性特性。
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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。