自调式离合器膜片弹簧优化设计及有限元分析

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乘用车膜片弹簧离合器设计方案

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

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。

车辆离合器膜片弹簧的设计与优化.

车辆离合器膜片弹簧的设计与优化摘要: 膜片弹簧是汽车离合器的重要部件，是由弹簧钢板冲压而成，形状呈碟形。

膜片弹簧结构紧凑且具有非线性特性，高速性能好，工作稳定，踏板操作轻便，因此得到广泛使用。

本文通过对膜片弹簧建立数学模型，特别通过引入加权系数同时对两个目标函数进行比例调节，并用MATLAB编程来优化设计参数。

通过举例，结果证明在压紧力稳定性，分离力及结构尺寸上优化结果较为理想。

关键词: 膜片弹簧；优化设计；MATLAB1.引言1.1离合器膜片弹簧弹性特性的数学表达式膜片弹簧是汽车离合器中重要的压紧组件，结构比较复杂，内孔圆周表面上有均布的长径向槽，槽根为较大的长圆形或矩形窗孔，这部分称为分离指；从窗孔底部至弹簧外圆周的部分像一个无底宽边碟子，其截面为呈锥形，称之为碟簧。

膜片弹簧的结构如图1-1所示。

图1-1 膜片弹簧结构示意图图1-2 膜片弹簧结构主要参数、膜片弹簧主要结构参数如图2所示。

R是自由状态下碟簧部分大端半径。

R1r分别是压盘加载点和支承环加载点半径，H是自由状态下碟簧部分的内截锥高1度。

膜片弹簧在自由、压紧和分离状态下的变形如图1-3所示。

图1-3 膜片弹簧在不同工作状态下的变形膜片弹簧大端的压紧力F 1与大端变形量1λ之间的关系为：()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⋅-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⋅-⋅-⋅-=21111112112112/ln 16E F h r R r R H r R r R H r R r R h λλμλπ（1）式中，r 为自由状态碟簧部分小端半径(mm)；h 为膜片弹簧钢板厚度(mm)。

显然，膜片弹簧大端的压紧力F 1与大端变形量1λ的函数关系为非线性关系。

由式（1）可以看出膜片弹簧大端的压紧力F 1分别为R 、r 、H 、h 、R 1、r 1等参数有关，故膜片弹簧弹性特性较一般螺旋弹簧要复杂得多。

以某国产小轿车离合器为例，离合器主要性能结构参数为：最大摩擦力矩为700N ·m 。

汽车膜片弹簧离合器有限元的设计

摘要离合器是汽车传动系统的重要组成部分之一，主要功能是切断和实现发动机对传动系统的动力传递，保证汽车平顺起步，而膜片弹簧是离合器的主要部分，它的特性曲线直接影响了离合器的性能。

本文主要研究了汽车膜片弹簧离合器的结构及特点、膜片弹簧特性曲线A-L计算法以及汽车膜片弹簧的有限元分析方法。

在CATIA建立膜片弹簧的三维模型，并建立膜片弹簧有限元模型，最后，进行有限元求解，得出膜片弹簧的特性曲线，并与用传统的A-L公式得出的膜片弹簧的特性曲线进行对比。

关键词：膜片弹簧；特性曲线；有限元分析;AbstractThe clutch is one of the important components of the automobile transmission system, the main function of which is to engage and detach the engine from the transmission system and to ensure the car start smoothly.The diaphragm spring is one important part of the clutch,the characteristic curve of which directly affect the performance of the clutch.This paper mainly studies the characteristics and structures of the diaphragm spring clutch, the A-L method to calculate the characteristic curve of diaphragm spring, the analysis of the diaphragm spring by using the finite element method.Model 3D entity of the diaphragm spring in CATIA software and build the FEA model.At last,solve it and get the characteristic curve of it and compare it with the curve got by using the traditional A-L method.Key words:Diaphragm spring;Characteristic curve;Finite element analysis;目录第一章膜片弹簧离合器介绍 (6)2.1汽车离合器简介 (6)2.1.1汽车离合器概述 ............................................................. 错误！未定义书签。

汽车离合器膜片弹簧的优化设计分析

汽车离合器膜片弹簧的优化设计分析
朱茂桃;刘雪莱
【期刊名称】《机械设计与制造》
【年(卷),期】2014(000)006
【摘要】针对膜片弹簧的结构特性以及弹性特点,对目前现有的多种膜片弹簧的优化数学模型进行了分析研究,综合考虑了离合器膜片弹簧的两个重要性能指标,并在此基础上提出了以弹簧压紧力变化的平均值最小以及驾驶员操纵分离力平均值最小为共同优化目标的新数学优化函数.用此数学优化模型进行了实例计算,并与已有的优化模型的计算结果进行了比对.结果表明,利用新的数学优化模型计算出的膜片弹簧的性能较以往的优化设计方案有显著的提高.
【总页数】4页(P68-70,74)
【作者】朱茂桃;刘雪莱
【作者单位】江苏大学汽车与交通工程学院,江苏南京212013;江苏大学汽车与交通工程学院,江苏南京212013
【正文语种】中文
【中图分类】TH16;U463.211
【相关文献】
1.汽车离合器膜片弹簧的优化设计 [J], 张超;袁晓磊
2.基于遗传算法的汽车拉式离合器膜片弹簧结构参数优化设计 [J], 何新;田金鑫;湖泊
3.浅析汽车离合器膜片弹簧的优化 [J], 缪张芬;潘克强;马海英
4.汽车膜片弹簧离合器的工作特点及其智能优化设计 [J], 成绍桂
5.浅析汽车离合器膜片弹簧的优化 [J], 缪张芬;潘克强;马海英;
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基于有限元分析的离合器毕业设计

摘要离合器是汽车传动系统中的重要组成，离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。

在汽车行驶过程中，驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。

本文主要是对轿车的膜片式弹簧离合器进行设计。

根据车辆使用条件和车辆参数，按照离合器系统的设计步骤和要求，主要进行了以下工作：选择相关设计参数主要为：摩擦片外径的确定，离合器后备系数的确定，单位压力的确定。

并进行了总成设计主要为：分离装置的设计，以及从动盘设计和圆柱螺旋弹簧设计等。

并通过有限元软件对设计离合器进行结构分析，根据分析结果对离合器进行改进设计得出合理的设计方案。

关键词：离合器；膜片弹簧；摩擦片；有限元分析；设计ABSTRACTThe clutch is an integral of the automotive transmission system,Clutch in the engine and gearbox between the flywheel shell, with screw will be fixed in the clutch assembly after the plane of the flywheel, clutch gearbox output shaft is the input shaft. In the process of moving vehicle, the driver may need Pedal or release the clutch pedal so that the engine and gearbox temporary separation and progressive joint, to cut off the engine or transmission to the transmission input power.This paper is the saloon car theca spring clutch design. According to traffic conditions and vehicle parameters, in accordance with the clutch system of steps and requirements, mainly for the following work：Select the design for the main parameters: the determination of friction-diameter, the determining factor clutch reserve, the pressure on the units identified. And the design of the main assembly: the separation device design, set design and follower and cylindrical coil spring design.And through the design of finite element software for structural analysis of clutch,Based on analysis results,the improved frictional design.preferred design option,can therefore be attained.Key words：Clutch ;Theca spring;Friction disc;Finite element analysis; Design目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1课题研究的目的意义 (1)1.2课题的研究现状 (1)1.3膜片弹簧离合器的结构及其优点 (2)1.3.1膜片弹簧离合器的结构 (2)1.3.2膜片弹簧离合器的工作原理 (3)1.3.3膜片弹簧离合器的优点 (4)1.4设计的主要内容与技术路线 (5)第2章有限元基本理论 (6)2.1 有限元法的发展及应用 (6)2.1.1有限单元法的发展历史 (6)2.2.2有限元法的应用 (6)2.2机械结构有限元基本理论 (7)2.2.1机械结构有限元分析的基本理论 (7)2.2.2机械结构分析的有限元法 (7)2.2.3机械结构静态分析有限元法 (8)2.3 ANSYS软件简介 (9)2.4本章小结 (10)第3章方案选择与基本尺寸参数确定 (11)3.1方案选择 (11)3.2后备系数的选择 (11)3.3离合器基本性能关系式 (12)3.4摩擦片外径的确定 (12)3.5摩擦片的有限元分析 (14)3.5.1建立有限元模型 (14)3.5.2摩擦片的计算结果及结果分析 (15)3.6本章小结 (17)第4章主动部分设计 (18)4.1压盘参数的选择和校核 (18)4.2压盘的有限元分析 (18)4.2.1建立压盘有限元模型 (18)4.2.2压盘的有限元计算及结果分析 (19)4.2离合器盖设计 (21)4.3传动片设计 (21)4.4本章小结 (22)第5章从动盘总成设计 (23)5.1摩擦片设计 (23)5.2从动盘毂设计 (23)5.3从动片设计 (25)5.4扭转减振器设计 (25)5.4.1扭转减振器的功能 (25)5.4.2 扭转减振器的结构类型的选择 (25)5.4.3扭转减振器的参数确定 (27)5.4.4减振弹簧的尺寸确定 (28)5.5本章小结 (30)第6章膜片弹簧设计 (31)6.1膜片弹簧的概念 (31)6.2膜片弹簧的弹性特性 (31)6.3膜片弹簧的强度计算 (33)6.4膜片弹簧基本参数的选择 (34)6.5膜片弹簧的有限元分析 (36)6.5.1建立膜片弹簧PRO/E模型 (36)6.5.2膜片弹簧的有限元分析 (38)6.6本章小结 (40)第7章离合器分离装置的设计 (41)7.1分离杆的设计 (41)7.2离合器分离套筒和分离轴承的设计 (41)7.3本章小结 (42)第8章离合器操纵机构设计 (43)8.1操纵机构踏板力和行程 (43)8.2操纵机构结构形式 (43)8.3操纵机构设计计算 (43)8.4本章小结 (45)结论 (46)参考文献 (47)致谢 (48)附录 (49)第1章绪论1.1课题研究的目的意义离合器是汽车传动系统中直接与发动机相连接的部件，其主要作用是：传递和切断发动机传给传动系的动力，以保证汽车的平稳起步、停车和换挡；当传给离合器的转矩超过它所能传递的最大摩擦转矩时，离合器主、从动部分之间产生滑磨，从而对传动系统起到保护作用。

双离合器自动变速器膜片杠杆弹簧载荷-变形特性的有限元分析

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有限元

在施加小端载荷前,首先在小端加载处定义组元(为LOAD)及时间-位移载荷数组,将载荷施加到膜片弹賛小端部分的节点组元上。经过后处理后，显示其应力云图。小端加载后得带其最终应力云图,分析最大应力出现的位置以及最大值的大小，与其许用应力相比较，判断是否满足离合器的强度要求。
四、结语
介绍了在ANSYS/LS-DYNA隐式中分析膜片弹簧大端加载静态仿真分析及在其显式中进行小端加载的运动仿真分析的方法。通过对膜片弹簧进行有限元分析，可分析出膜片弹簧的受力情况，判断其强度是否满足设计要求，进而进行优化设计。
弹性模量
泊松比
屈服强度极限抗拉强度
7.85E3
2.1E11
0.29
1.13E9
1.67E9
膜片弹簧网格
三、膜片弹簧的有限元分析方法
3.2、应力分析
1、膜片弹簧大端加载静态仿真方法。
根据膜片弹簧离合器的工作情况，设定膜片弹簧的边界条件及加载方式。在支撑圈限定的节点上施加零位移约束，在与压盘接触的节点上施加指定的位移约束，其约束及加载情况如图所示。经过静力分析可求解得出其应力云图。由膜片弹簧的应力云图可以得到应力最大值，进而与材料的许应应力做比较，判断在静态载荷下，膜片弹簧是否发生塑性变形,判断是否满足强度要求。
三、膜片弹簧的有限元分析方法
3.1、模型的建立
网格划分是有限元分析的重要技术，网格的数量、形式及质量决定了计算的精度和速度。有限元单元主要包括实体单元、壳体单元和梁单元三种类型。其中实体单元用来构造三维实体结构；壳单元（也称为板单元）用来模拟厚度较小的二维物体；梁单元专用来模拟钢架、桁架、链杆及弹簧等一维的物体。膜片弹簧的单元不可用梁单元，可用壳单元和实体单元。膜片弹簧离合器的支撑圈和压盘实际上分别作用于膜片弹簧的上下表面，而板壳模型采用中面建模，与实际情况不相符，实体模型更为精确且能减少计算机的运行时间。因此，我们选用实体建模。

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机械设计与制造
２６文章编号：０１３９（０）Ｏ０２ — ２１０ — ９７２１Ｉ－０６０１Ｍａｈｉｅｃｎ￣Ｄｅｉｎｓｇ＆Ｍａｆｃｕｅｎｕａｔｒ
第１０期２ｌ年１０１０月
自调式离合器膜片弹簧优化设计及有限元分析
盂妹君崔胜民孙宇航
（哈尔滨工业大学汽车工程学院，威海２４０）６２９
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【摘要】自调式膜片弹簧离合器通过一套补偿机构，离合器在使用过程中自动调节补偿由于；使
摩擦片磨损而引起的工作压紧力变化。针对某型皮卡车的自调式膜片弹簧离合器中的关键元件膜片弹ｊ
簧进行了优化设计，并利用ＭＡＬＴＡＢ软件对优化数学模型进行设计计算。从膜片弹簧弹性特性曲线优ｉ
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钢，Ｏ３尺自由状态下，碟形弹簧部分＿＝，；一人端半
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由状态下，碟簧部分小端半径；尺一盘加载点半；－支ｒｍｉ
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化前后对比得出，当形变量相同时，出的压紧力明显减少，离合器操纵轻便舒适，分展示了优化得使充
设计方法的优势，最后利用ＣＴＡ软件对膜片弹簧进行了有限元分析，Ａ１达到了设计目标。
关键词：片弹簧；膜优化设计；限元分析有