膜片弹簧载荷变形特性有限元分析
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。
钢板弹簧简化模型有限元分析
湖北汽车工业学院Hubei Automotive Industries Institute分析计算说明书课程名称车辆工程专业课程设计设计题目钢板弹簧简化模型的有限元分析班级 T843-2 专业车辆工程学号 20080430232 学生姓名杨强指导教师（签字）起止日期2011年 12 月 19 日- 2011 年 12 月 30 日2012年 2 月 20 日- 2012 年 2 月 24 日目录1 引言 (3)2设计要求 (3)3 分析所用数据 (4)4 分析过程 (4)4.1简化模型一的分析过程 (4)4.1.1模型的建立及网格划分 (4)4.1.2 加载与求解 (6)4.1.3 收敛性分析 (12)4.2简化模型2的分析过程 (14)4.2.1建模 (14)4.2.2网格划分 (14)4.2.3加载与求解 (15)4.2.4简化模型二的优化设计 (18)5 课程设计的心得体会 (22)6 参考文献 (22)钢板弹簧简化模型的有限元分析1 引言钢板弹簧是汽车非独立悬挂装置中常用的一种弹性元件。
其作用是传递车轮与车身之间的力和力矩，缓和由于路面不平而传递给车身的冲击载荷，衰减冲击载荷所引起的振动，保证车辆的行驶平顺性。
钢板弹簧结构简单，维修方便，成本低廉，在悬挂系统中可兼起导向作用，因此得到极为广泛的应用，其疲劳特性与阻尼特性对车辆行驶的可靠性和安全性有重要意义。
本文对钢板弹簧简化模型结构进行有限元分析，弄清楚其应力分布的规律。
采用各种网格对模型对模型划分，并作出了比较，计算了模型的最大misses应力和变形，用对称结构进行了计算，用目标驱动优化功能对模型做了结构优化设计。
2设计要求图2.1如图2.1所示钢板弹簧的简化模型，受力情况如上，要求：（1）采用四面体，六面体及自由方式进行网格划分，计算各情况的钢板弹簧三维简化模型的最大misses应力，变形和安全系数；（2）采用二维单元计算模型的最大misses应力，变形；利用结构的对称性对二维模型进行计算；（3）若钢板弹簧简化模型改为图2.2，分析结构的三维简化模型的最大misses应力，变形和安全系数；图2.2（4）利用参数化研究与目标驱动的优化功能对结构进行优化设计；3 分析所用数据（1）板长900mm，宽250mm,厚25mm；（2）材料弹性模量211Gpa，泊松比0.3；（3）左右两侧各受到大小4500N的集中力；（4）中部沿宽度方向受到铅垂方向的约束；4 分析过程4.1简化模型一的分析过程：4.1.1模型的建立及网格划分：模型的建立如图4.1所示图4.1（1）采用solid187（10 Node Quadratic Tetrahedron）对模型网格划分：(单元大小：5mm) 得到节点数：206919 单元数：129894 如图4.2所示图4.2（2）采用六面体网格划分：所用到的单元为：Solid187（10 Node Quadratic Tetrahedron）Solid186（20 Node Quadratic Hexahedron）Solid186（20 Node Quadratic Wedge）Solid186（20 Node Quadratic Pyramid）得到的节点数：112079 单元数：24151 如图4.3所示图4.3（3）采用扫掠方式划分：所用到的单元：Solid186（20 Node Quadratic Hexahedron）Solid186（20 Node Quadratic Wedge）得到节点数：111485 单元数：23535 如图4.4所示图4.44.1.2 加载与求解采用四面体单元进行分析计算如下：（1）约束及加载如下：两个集中力加载在两个尖角的线上，固定支撑在底面的线上如图4.5所示图4.5求解结果如图4.6所示：位移图：最大位移3.245mm图4.6应力图如图4.7所示：最大应力960.02Mpa图4.7（2）上述结果应力值较大，出现了奇异，最大应力的部位均位于两个尖角处，且区域很小，分析可能是与实际的工况不符合，加载方式不合实际，改进如下：将中间的固定约束施加在中间整个面上，再进行求解如下：得到结果如下所示：位移图如图4.8所示：最大位移2.2374mm应力图如图4.9所示：最大应力960.02 Mpa图4.9（3）可以看出应力并没有变化，可能是两端的集中力的施加位置不合实际，考虑到钢板弹簧两端和各有一个卷耳，套在U型螺栓上，故集中力应施加在一个区域上，由一定的面积来承受此力，想到将此集中力施加在两个边角处，具体操作通过添加一个印记面来实现，如下图所示：三角形的底边长50mm，如图4.10所示图4.10网格划分采用四面体，size设置为5mm，约束低面的一条线固定支撑，集中力加载在两个印记面上：求解后最大应力为162.74Mpa,应力图如图4.11所示，应力减小较多，可见两个集中力的影响较为显著。
钢板弹簧刚度特性的有限元分析
钢板弹簧刚度特性的有限元分析newmaker1 前言钢板弹簧是汽车中广泛应用的弹性元件，刚度是其重要的物理参量。
因此，在产品试制出来之前，如何更准确的计算其实际刚度就成为大家共同关心的问题。
传统的计算方法，如“共同曲率法”和“集中载荷法”等均存在一定的局限性，在计算中往往需要加入经验修正系数来调整计算结果。
随着计算机的发展，有限元法因其精度高、收敛性好、使用方便等优点逐渐被应用到板簧的设计中。
邹海荣等应用有限元法分析了某渐变刚度钢板弹簧的异常断裂问题，提出了避免此种断裂的改进措施。
胡玉梅等针对某汽车后悬架的钢板弹簧应用Ansys 软件分析了其静态强度特性，给出了钢板弹簧在不同载荷作用下的应力分布，计算结果与试验符合的较好。
谷安涛则讨论了应用有限元法设计钢板弹簧的一般流程，给出了设计的示例。
有限元法的最大优点之一就是可以仿真设计对象的实际工作状态，因而可以部分代替试验，指导精确设计。
汽车钢板弹簧存在非线性和迟滞特性。
应用有限元法进行分析时需要考虑大变形及接触，即需要同时考虑几何非线性和状态非线性，这将使得计算不容易收敛，因而需要较高的求解技巧及分析策略。
本文采用Nastran的非线性分析模块分析了某钢板弹簧的刚度特性，讨论了摩擦对其性能的影响，其分析流程及结果可以为同类型产品的设计提供参考。
2 钢板弹簧刚度的计算方法传统的计算方法有“共同曲率法”和“集中载荷法”。
此外，国内学者郭孔辉针对共同曲率法中存在的固有缺陷，提出了一种称为主片分析法的计算方法，田光宇等则针对集中载荷法的固有缺陷，提出了改进的集中载荷法。
这些方法的出发点都是把板簧各片看成是等截面的悬臂梁，不考虑板簧各片之间的摩擦和板簧变形过程中的大变形特性，采用经典梁公式计算第1叶片的端点挠度，进而求得板簧的刚度。
2.1共同曲率法共同曲率法由前苏联的帕尔希洛夫斯基提出，其基本假设为板簧受载后各叶片在任一截面上都有相同的曲率，即把整个板簧看成是一变截面梁，由此推出对称板簧的刚度计算公式如下：2.2集中载荷法集中载荷法的基本假设为板簧各叶片仅在端部相互接触，即假定第i片与第i-1片之间仅有端部的一个接触点，接触力为Pi，并且在接触点处两相邻叶片的挠度相等。
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
Ｌ０ ｄ Ｄｅ ｏ ｍ ａ ｉ ｎ Ｃｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔ ｆＤＣＴ ａ — ｆ ｒ ｔｏ ａ ａ ｔ ｒ ｓｉ ｏ ｃ
Ｗ ｕ Ｔ ａ ，ｕ Ｔｏ ｇ ｉ ｕ Ｍｉ ｇ ｉ ｎ ｉｎＬ ｎ ｌＷ ｎ ｘａ ｇ ，
（ ｈ ｎ ｈ ｉ ｉｏｏ ｇＵｎｖｒｉ ） Ｓ ａ ｇ ａ ａ ｔｎ ｉｅｓ ｙ Ｊ ｔ
ｏ ｉｐ ｒ ｇ ｓ ｒｎ ｓ Ｗａ ｓａ ｌ ｈ ｄ ｔ ｅ ｎ ｎ ｉｅ ｒ Ｆ ｆ ｄ ａ ｈ ａ ｍ ｐ ｇ ｓ ｅ ｔ ｂ ｉ ｅ ， ｏ ｌ ａ ＥＭ ａ ｅｆ ｒ ｄ ｂ ｓ ｇ ｓ ｆ ｒ ｉ ｓ ｈ ｎ ｗ ｓ ｐ ｒ ｍｅ ｙ ｕ ｉ ｏ ｔ ｅ ＡＮＳ ， ｄ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｒ ｏ ｏ ｎ ｗａ ＹＳ ａ ｏ ａ ｉ ｎ ｎ ｈ ｓ ｂ ｔ ｅ ｎ ｔ ｅ ｌ ａ — ｅｏ ａｉ ｎ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｕ ｖ ｄ ｔ ｅ ｃ ｒ ｅ ｃ ｌ ｕ ａｅ ｉ ｘ ｅ ｅ ｔ ｏ ｕａ ｃ ｒ ｅ ｈ ｗｅ ａ ｅ ｗ ｅ ｏ ｄ ｄ ｆｒ ｔ ｈ ｒ ｃ ｅ ｔ ｃ ｒ ｅ ａ ｈ ｕ ｖ ａｃ ｌ ｔｄ ｗ ｔ ｅ ｐ ｒ ｎ ｉ ｆ ｒ ｌ ｕ ｖ ｓ ｓ ｏ ｄ ｔ ｔ ｈ ｍ ｏ ｉ ｃ ｎ ｈ ｉ ｌ ａ ｍ ｈ ｈ ａ ｕ ａ ｉ ｒ ｃｓｏ ｆＦ Ｍ ａ ｈ ｇ ｅ ． ｎ ｌ ｔ ｎ ｕ ｎ ｅ ｏ ｈ ｅ ａ ａｉ ｎ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｅ ｏ ｈ ｒ ｃｅ ｔ ｔ ｅ ｃ ｃ ｌｔ ｎ ｐ ｅ ｉｉ ｎ ｏ Ｅ Ｗ ｉｈ ｒ ｉ ａｌ ， ｅ ｉ ｆ ｅ ｃ ｆｔ ｅ ｓ ｐ ｒ ｔ ｇ ｆ ｇ ｒ ａ ｄ ｉ ｈ ｐ ｎ ｃ ａ ａ ｔｒｓ ｃ ｌ ｏ ｓ Ｆ ｙｈ ｌ ｎ ｉ ｓ ｉ ｉ Ｃ ｌ ｅ ｆｄａ ｈ ｇ ｓ ｒｎ ａ ｎ ｌｚ ｄ Ｕ Ｗ ｓｏ ｉｐ ｒ ｍ ｐ ｇ ｗ ｓａ ａｙ ｅ ． ａ ｉ ｓ
钢板弹簧迟滞特性的有限元分析
2003003钢板弹簧迟滞特性的有限元分析丁能根马建军(北京航空航天大学,北京 100083)(安凯汽车股份有限公司,合肥 230051) [摘要] 利用ANSYS 有限元软件提供的面-面接触单元,分析了钢板弹簧的迟滞特性,叶片间的正压力和摩擦力用这些接触单元的节点力来代替;给出了加载和卸载过程的载荷-变形特性图;并结合实例分析了不同摩擦系数对钢板弹簧迟滞特性和阻尼特性的影响。
此外,还分析了钢板弹簧在受到不同频率和振幅的正弦激励时所产生的等效阻尼。
叙词:钢板弹簧,迟滞特性,有限元Finite Element Analysis on the Hysteresis Behavior of Leaf SpringsDing N enggenBeiji ng U niversity of Aeronautics and Ast ronautics ,Beiji ng 100083Ma JianjunA nkai Vehicle Co 1,L t d ,Hef ei 230051 [Abstract] In this paper the hysteresis behavior of leaf springs is analyzed using the face 2to 2face contact element provided by ANSYS FE software ,where node forces of the contact elements replace the normal forces and friction forces between contacting leaves 1The load 2deflection curves during loading and unloading process are presented ,and the influence of different friction coefficients on the hysteresis and damping characteristics is ana 2lyzed with a practical example 1Besides ,the equivalent damping of leaf springs under sinusoidal excitation of dif 2ferent frequencies and amplitudes are also analyzed 1K eyw ords :Leaf springs ,H ysteresis characteristic ,Finite element原稿收到日期为2002年4月5日,修改稿收到日期为2002年6月10日。
干式双离合器膜片弹簧的有限元分析
10.16638/ki.1671-7988.2020.15.050干式双离合器膜片弹簧的有限元分析*尹宗军，汪帆，王玲芝，陈晨，苏蓉，刘雨*（安徽信息工程学院，安徽芜湖241100）摘要：离合器是汽车结构中重要的零部件之一，它主要用来传递和切断动力。
离合器有很多种，其中膜片弹簧离合器应用最为广泛。
文章利用软件UG建立了膜片弹簧三维实体模型，将三维实体模型以STP格式导入到Hypermesh 软件中进行网格划分。
针对某一工况下的受力，利用ABAQUS对膜片弹簧进行有限元计算，最后得到了膜片弹簧Mises应力云图。
关键词：干式双离合器膜片弹簧；有限元分析；应力云图中图分类号：U262.31+1 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2020)15-152-02Finite Element Analysis of Diaphragm Spring of Dry-type Double Clutch*Yin Zongjun, Wang Fan, Wang Lingzhi, Chen Chen, Su Rong, Liu yu*（Anhui Institute of Information Technology, Anhui Wuhu 241100 )Abstract:The clutch is one of the important parts in automobile structure. It is mainly used to transfer and cut off power. There are many kinds of clutches, among which the diaphragm spring clutch is the most widely used. In this paper, the three-dimensional solid model of diaphragm spring is established by using UG software, and is imported into HyperMesh software in STP format for mesh generation. According to the stress under a certain working condition, it is submitted to ABAQUS for finite element calculation, and finally the Mises stress nephogram of diaphragm spring is obtained. Keywords: Diaphragm spring; Finite element analysis; Stress nephogramCLC NO.: U262.31+1 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)15-152-02前言膜片弹簧离合器结构简单、制造成本低等优点，使其广泛应用于乘用车上。
弹簧有限元分析ppt课件
FZ = 32251.17
•
MX = 117118.0
MY = -20644.15
MZ = -0.8699030E-02
• 转K2外圆弹簧图纸QZC85-00-02中标注的此时的纵向载荷FZ =35594.8N。计算可得等效应 力见图5。可见，最大等效应力为1491MPa(理论计算结果为1612.23MPa)。
考虑接触时72.8mm位移下的 接触压力
考虑接触时的接触压力变化
W-11
弹簧疲劳寿命分析
W-12
弹簧的动态特性研究
W-13
转K2外圆弹簧静应力测试
W-14
1
2
( tt
bb )2
4
2 tb
1 2
(259 69)2 4 800.52 1612.23MPa
W-8
有限元应力计算
• 底面约束三个方向所有线位移，顶面沿纵向施加图纸规定的强迫位移72.79mm，计算所得 约束反力为：
•
FX = 0.4804281E-03
FY = 0.3961747E-03
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。
强化处理工艺影响膜片弹簧载荷变形关系的分析
强化处理工艺影响膜片弹簧载荷变形关系的分析膜片弹簧是机械弹簧的一种，由多个平面的弹性金属薄片组成，具有高载荷、小变形、耐疲劳等特点，广泛应用于各种机械、汽车、航空航天等领域。
而膜片弹簧的弹性性能和载荷变形关系受到强化处理工艺的影响。
本文将对强化处理工艺对膜片弹簧载荷变形关系的影响进行分析。
首先，强化处理工艺可以提高薄片的强度和硬度，从而提高弹簧的载荷能力。
常见的强化处理方法包括热处理、表面处理和化学处理等。
热处理是将薄片加热到一定温度，并保温一段时间，使薄片内部的组织结构发生改变，从而提高其强度和硬度。
表面处理是在薄片表面涂覆一层硬化剂或进行表面改性，从而形成一层硬度高的表面层。
化学处理是将薄片浸泡在含有特定化学物质的溶液中，通过化学反应改变其组织结构和性能。
其次，强化处理工艺还可以改善薄片的疲劳性能，从而延长弹簧的使用寿命。
疲劳是弹簧在反复加载和卸载过程中发生的变形和断裂现象，是弹簧失效的主要原因之一。
强化处理可以提高薄片的抗疲劳性能，使其在反复加载和卸载过程中出现的裂纹和缺陷减少或消失，从而延长弹簧的寿命。
同时，强化处理工艺还可以影响弹簧的变形特性，从而影响其载荷变形关系。
在弹簧的设计和制造过程中，载荷变形关系是一个重要的性能指标，它反映弹簧在载荷作用下的变形量和应力分布。
强化处理可以改变薄片的材料特性和组织结构，从而影响弹簧的变形特性。
例如，热处理可以降低薄片的弯曲刚度，使其在相同载荷下发生更大的弯曲变形；表面处理和化学处理可以增加薄片的摩擦系数，从而增加弹簧的摩擦阻力和阻尼性能。
综上所述，强化处理工艺对膜片弹簧的载荷变形关系有着重要的影响。
强化处理可以提高薄片的强度、硬度和抗疲劳性能，延长弹簧的使用寿命；同时，也可以改变弹簧的变形特性和应力分布，从而影响其载荷变形关系。
在弹簧的设计和制造中，应根据具体应用需求选择适当的强化处理工艺，以达到更好的性能和效果。
除了上述提到的强化处理工艺外，还有一些细节处理也会影响膜片弹簧的载荷变形关系。
汽车复合材料板弹簧的有限元分析及性能测试
汽车复合材料板弹簧的有限元分析及性能测试汽车复合材料板弹簧是现代汽车悬挂系统中的一种新型材料弹簧，它由多层玻璃纤维增强环氧树脂层和铝合金层组成。
该材料弹簧具有体积小、重量轻、抗疲劳性能好、寿命长等优点，为汽车行业带来了重大突破。
本文将从有限元分析和性能测试两个方面对汽车复合材料板弹簧进行探讨。
一、有限元分析有限元分析是一种重要的工程计算方法，可以对汽车复合材料板弹簧的力学性能进行数值模拟，以预测材料弹性变形、疲劳寿命、最大承载能力等重要指标。
通过有限元分析模拟，可以更好地理解和优化汽车复合材料板弹簧的设计和制造。
在有限元分析过程中，需要首先建立汽车复合材料板弹簧的三维模型，并对其进行网格化处理。
接着需要根据弹簧的实际工作环境、外载荷和边界条件等因素，建立合适的力学模型。
然后利用有限元软件进行模拟计算，得到板弹簧的应力、应变、位移等物理量分布规律。
最后根据模拟结果进行分析和评估。
在具体的有限元分析中，需要考虑材料的弹性模量、泊松比、热膨胀系数等参数。
还需要考虑板弹簧的几何结构、截面形状、厚度和叠层方式等因素。
这些因素都会对板弹簧的强度、刚度和疲劳寿命等性能产生重要影响。
因此，有限元分析的结果可以为汽车复合材料板弹簧的设计和制造提供重要参考依据。
二、性能测试为了验证有限元分析的结果，需要进行汽车复合材料板弹簧的性能测试。
性能测试可以直接测量弹簧的实际物理量，如位移、应力、应变等，从而检验有限元分析的准确性和信度。
常见的汽车复合材料板弹簧性能测试方法包括三点弯曲试验、循环荷载试验、疲劳寿命试验等。
其中，三点弯曲试验是最基本的试验，可测量板弹簧的弹性模量、屈服强度、极限承载力等力学指标；循环荷载试验可以模拟板弹簧的实际工作环境，测量其疲劳寿命和断裂机理；疲劳寿命试验则可以评价板弹簧在长期疲劳作用下的耐久性和可靠性。
在性能测试中，需要特别注意汽车复合材料板弹簧的热膨胀系数对测试结果的影响。
因为板弹簧由不同的材料复合而成，各层材料的热膨胀系数不一致，容易引起板弹簧在变温作用下的应力和变形。
离合器膜片弹簧有限元分析
离合器膜片弹簧有限元分析离合器膜片弹簧有限元分析1 膜片弹簧介绍1.1 膜片弹簧结构及工作原理其主动部分包括飞轮、压盘和离合器盖等零部件组成，并与发动机曲轴相连。
离合器盖与飞轮用螺栓连接，压盘和离合器盖则通过传力片传递力。
从动部分则是将主动部分传来的力传递给变速器的输入轴。
从动盘主要由摩擦片、从动盘毂和从动盘本体构成。
为了使汽车能够起步平稳，离合器也接合柔和，从动盘则需要在轴向方向具有一定的轴向弹性。
而从动盘部分要能承受较高的压盘作用载荷，在离合器结合过程中表现出良好的性能。
要能够抵抗高转速下大的离心力载荷而不会被破坏，且在传递发动机转矩时，要具有足够的剪切强度和具有小的转动惯量，材料的加工性能要良好。
从动盘本体要加工沿径向的切槽，这样在从动盘被压缩的时候，压紧力能够非常柔和，从而达到离合器接合柔和的效果。
压紧机构则主要是膜片弹簧通过支撑环和支承柳钉一起作用，将主动部分和从动部分相接合和分离。
它的作用非常重要，是膜片弹簧离合器里不可或缺的元件。
这种弹簧圆形、扁平、形状又及其简单并具有分离指。
与其它形式的离合器相比较它有很多的优点，它的形式简单，结构对称，装配空间又小。
又可以以较低的分离力来满足必要的负荷要求。
这种膜片弹簧回转中心与离合器中心重合，因此它在旋转时它的其压紧力绝对不会受到离心力的影响。
膜片弹簧具有较理想的线性特性，弹簧压力在摩擦片范围内大致保持不变。
当摩擦片变薄的时候，弹簧的弹性相应的下将，但是弹簧的压力却几乎不变，它可以自动调节压紧力的特点与压力而与转速无关，它有高速的时候压紧力稳定的特点。
因此，他的应用非常广泛，而对于膜片弹簧的研究则也是非常重要的。
1.2 膜片弹簧力学物理模型膜片弹簧离合器工作过程中，膜片弹簧的受力情况为下列三种工作状态，如图1-2所示。
(1)自由状态即当离合器盖总成尚未和发动机飞轮装配前，膜片弹簧处于自由状态。
(2)接合状态当离合器盖总成与飞轮装配时，离合器盖通过后支承环对膜片弹簧中部施加压紧力，而膜片弹簧大端与压盘接触处有支承反力与之平衡。
汽车用膜式空气弹簧的非线性有限元分析_郭微
汽车用膜式空气弹簧的非线性有限元分析郭 微1,钱德猛2(1.合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥 230009;2.安徽江淮汽车股份有限公司乘用车研究院,安徽合肥 230022)摘 要:简述空气弹簧在汽车空气悬架使用中的优点,采用非线性有限元分析技术分析空气弹簧的非线性特性,得到不同帘线角的空气弹簧在不同载荷作用下的形变特性。
关键词:空气弹簧;有限元分析;非线性特性中图分类号:U 463133+412 文献标识码:A 文章编号:1006-3331(2006)03-0014-03Nonlinear Finite Element Analysis on Membrane Air S pring of AutomobilesGUO Wei 1,Qian De -meng 2(1.School of M ech 1and Automo bile Dep 1H efei U niv 1of T echnol 1,H efei 230009,China;2.Passenger Car Resea rch Academ y,Anhui Jiang huai Automo bile Co.,L td,H efei 230022,China)Abstract:T his paper br iefly descr ibes the advantages of the air spr ing suspension in automo biles.By no nlinear finiteelement analysis techno log y,the no nlinear character istic of the air spr ing is ananlysed,and the defo rmatio n charac -ter istic under differ ent loads t o air spr ings and differ ent curtain -line ang les are o bta ined 1Key words:a ir spring ;finite element analysis;non -linea r character随着现代汽车设计与制造技术的发展,近年来空气悬架在国外汽车悬架系统中,尤其是在豪华型大客车悬架中得到了广泛的应用;在国内,越来越多的客车生产厂家开始引进或者自主开发空气悬架系统。
有限元分析结果
3.4.2钢板弹簧负载时有限元结果分析钢板弹簧在受载时，尤其是超载的状况下，各片板簧应变及内部应力相比夹紧过程又发生了变化。
本研究所做板簧受载分析主要是在装配预应力分析的基础上对板簧进行的超载状况下的受力分析。
求解后在后处理中观察总体模型受压方向变形结果如图3.22所示，从图中可以看出，板簧的最大位移量仍为26.009mm，计算后弹簧的超载刚度为194.39MPa，与共同曲率法计算刚度值接近，验证有限元计算的可靠性。
图3.23 为多片钢板弹簧总体节点等效应变分布云图。
图3.24 至3.31 分别为各片板簧等效应变分布云图，从分析结果可以看出第1 片、第 5 片、第 6 片、第7 片应变较大，最大应变达到0.994*10-3mm，分布在主片簧的中部。
此种工况下板簧的各片最大应力值及应变值如表3.3 所示。
表3.3负载时各片应力及应变值Table 3.3The value of stress and strain of each leaf spring in loading state对比表3.2 和表 3.3，我们可以看出，在超载状态下，钢板弹簧的每片的应力及应变10根据厂家提供的数据，该钢板弹簧的屈服应力为1160Mpa，许用应力为682MPa。
从以上结果可以看出，只有静态时的应力小于其许用应力，给定路况下的动态应力全部超过屈服应力，所以容易断裂，而且应力集中的位置都在第二片弹簧离中心螺孔53—230mm，基本与该钢板弹簧断裂位置相符合，很好地解释了该钢板弹簧的断裂情况。
以上结果是每一种动态激励下产生最大应力时的整个钢板弹簧的应力分布，实际上，在每一种动态激励下，钢板弹簧的应力大小和分布都是动态变化的，第一片弹簧和第二片弹簧之间的状态也是变化的，它们有时接触，有时不接触，是一种典型的非线性。
ANSYS的非线性接触分析正是根据实际的几何结构、材料属性、载荷和边界条件，采用几何边界条件和力学边界条件进行接触状态的判定和迭代，故此能准确地反映其真实的应力状态。
自调式离合器膜片弹簧优化设计及有限元分析
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机 械 设 计 与 制 造
２ ６ 文 章 编 号 ：０ １ ３９ （ ０ ）Ｏ ０ ２ — ２ １０ — ９ ７ ２ １ Ｉ－ ０ ６ ０ １ Ｍ ａ ｈｉ ｅ ｃ ｎ￣ Ｄｅ ｉ ｎ ｓｇ ＆ Ｍ ａ ｆｃ ｕ ｅ ｎｕ ａ ｔ ｒ
第 １ ０期 ２ｌ年 １ ０１ ０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 ２ ４ ０ ） ６ ２ ９
Ｏｐｉ ｌ ｅ ｉｎａ ｄｆ ｉ ｌｍｅ ｔ ｎ ｌｓｓｏ ｉｐ ｒｇ ｓ ｒ ｇｏ ｅｆａ ｊｓｉｇｃｕｃ ｔ ｓｇ ｎ ｎｔ ｅｅ ｎ ａｙ ｉ ｎｄａ ｈａ ｍ ｐｉ ｆ ｌ ｄｕ ｔ ｌｔｈ ｍａ ｄ ｉ ｅ ａ ｎ ｓ － ｎ
膜片弹簧载荷变形特性的试验研究的开题报告
膜片弹簧载荷变形特性的试验研究的开题报告一、选题背景与意义膜片弹簧作为一种重要的载荷元件，广泛应用于工业生产中的诸多领域，如汽车工业、机械工业、电子工业等。
它具有高负荷、长寿命、稳定性好、尺寸小、重量轻等特点，因此备受青睐。
然而，由于缺乏对膜片弹簧载荷变形特性的深入研究，难以实现其超负荷量级的应用，且难以解决不同应用场合下膜片弹簧的性能差异问题，因此有必要进行试验研究，以了解其载荷变形特性，进而完善其应用，提高其性能。
二、研究内容、目的和方法本研究旨在通过试验研究的方法，了解膜片弹簧的载荷变形特性，掌握其压缩弹性模量、回弹率、疲劳寿命等方面的变化规律，为其应用提供科学依据。
具体内容包括：1. 设计并制作符合国际标准的膜片弹簧试验装置，并进行初始负荷测试，确定试验参数；2. 采用静态加载法和动态加载法，分别载荷不同程度下，测量膜片弹簧毫米级应变值和变形量，建立载荷和变形之间的关系曲线；3. 在疲劳试验机上进行膜片弹簧的疲劳寿命试验，研究其寿命受到载荷循环次数、强度和形状等因素的影响；4. 进一步分析试验数据，揭示膜片弹簧的载荷变形特性，为其在不同应用场合下的设计和使用提供依据。
三、预期结果和意义通过本研究的试验研究，可以得到膜片弹簧载荷变形特性的数据，从而揭示其性能瓶颈，为膜片弹簧的设计和使用提供科学依据。
具体预期结果和意义如下：1. 得到膜片弹簧的压缩弹性模量和回弹率等关键参数，为其应用提供依据；2. 揭示载荷和变形之间的关系曲线，对设计膜片弹簧的结构和形状提供参考；3. 研究膜片弹簧的疲劳寿命规律，为其性能的进一步提高提供基础及参考。
四、研究进度安排预计研究的时间为半年，主要进度安排如下：1. 第1-2个月：查阅文献资料，确定研究方案，制定试验计划；2. 第3-4个月：搭建试验装置并进行试验，测量相关数据；3. 第5-6个月：分析试验数据，撰写论文并进行修改。
五、研究难点与解决途径研究过程中主要涉及如何合理设计试验装置，确保测量数据的准确性，以及如何处理多组试验数据进行分析，得出正确结论。
案例2-离合器膜片弹簧的有限元分析
〖汽车理论与设计〗精品课程建设精品课程建设 福州大学机械工程及自动化学院车辆工程系图1 膜片弹簧的基本结构膜片弹簧的基本结构 案例二、离合器膜片弹簧的有限元分析 在工程技术领域，对于许多力学问题和物理问题，人们已经得到了它们应遵循的基本方程和相应的定解条件，程和相应的定解条件，但对于其中的大多数问题，但对于其中的大多数问题，但对于其中的大多数问题，由于方程某些特性的非线性性质，由于方程某些特性的非线性性质，由于方程某些特性的非线性性质，或由于或由于求解区域的几何形状比较复杂，求解区域的几何形状比较复杂，不能求得解析解。
不能求得解析解。
不能求得解析解。
对于这类问题，对于这类问题，对于这类问题，以前常常通过引入简化条以前常常通过引入简化条件，进行简化状态下的解答，进行简化状态下的解答，但过多的简化可能导致误差很大甚至是错误。
但过多的简化可能导致误差很大甚至是错误。
但过多的简化可能导致误差很大甚至是错误。
二十世纪六十年二十世纪六十年代以来，随着计算机的飞速发展和广泛应用，数值分析方法已经成为求解这类问题的主要工具，其中，有限单元法（Finite Element Method ）在工程实践中已得到了广泛的认可。
）在工程实践中已得到了广泛的认可。
）在工程实践中已得到了广泛的认可。
有限单元法的基本思路是将复杂的结构视为由有限的、有限单元法的基本思路是将复杂的结构视为由有限的、简单的基本单元所组成。
简单的基本单元所组成。
这种基于离散化的数值计算方法，借助于矩阵方法与计算机相结合，几乎适用于求解所有的连续介质和场问题。
对于有限元法的原理，大家可到图书馆参阅相关书籍[1]。
在汽车设计中，与固体力学、流体力学、热力学、声学、电磁学等相关的问题都可以应用有限元法求解，并且在很多问题上已经成为汽车研发流程中重要的环节。
很多问题上已经成为汽车研发流程中重要的环节。
在下面的例子中，应用有限元法分析了离合器膜片弹簧的弹性特性。
膜片弹簧有限元分析
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。
膜片弹簧在不同工作状态时的作用力及变形情况
膜片弹簧在不同工作状态时的作用力及变形情况一、引言膜片弹簧作为一种重要的弹性元件，广泛应用于各种机械设备中。
它具有体积小、弹性系数大、变形稳定等特点，在不同工作状态下能够发挥不同的作用力和变形情况。
本文将从膜片弹簧的结构特点入手，深入探讨其在不同工作状态下的作用力和变形情况，以期为读者对膜片弹簧的特性有更深入的了解。
二、膜片弹簧的结构特点膜片弹簧通常由多层薄片叠合而成，呈圆形或椭圆形。
在受力时，薄片会发生弯曲变形，从而产生作用力。
膜片弹簧的变形特点主要包括轴向变形和径向变形两种情况。
（一）轴向变形当膜片弹簧受到轴向载荷作用时，薄片会呈现出轴向挤压或拉伸的变形情况。
这种变形状态下，薄片的叠合层数也会发生相对的位移，从而产生作用力。
（二）径向变形在径向载荷作用下，膜片弹簧的薄片会发生径向挤压或拉伸的变形情况。
这种变形状态下，薄片的内外直径也会产生相对的变化，从而产生不同的作用力。
三、膜片弹簧在不同工作状态下的作用力及变形情况（一）静态工作状态在膜片弹簧处于静态工作状态时，即受到恒定的轴向或径向载荷作用时，其作用力主要取决于载荷大小和弹簧的刚度。
此时，膜片弹簧的变形情况相对稳定，可以通过简单的力学模型进行分析和计算。
（二）动态工作状态在膜片弹簧处于动态工作状态时，即受到交变的轴向或径向载荷作用时，其作用力和变形情况会随载荷的变化而发生相应的变化。
这时，薄片的弯曲变形将产生频率响应，可能会出现疲劳破坏的情况。
四、总结与展望通过对膜片弹簧在不同工作状态下的作用力和变形情况的分析，我们可以看出膜片弹簧具有较为稳定的变形特性，能够根据不同的工作状态发挥不同的作用力。
但在动态工作状态下，需要特别注意其疲劳破坏问题，以保证设备的安全运行。
对于膜片弹簧的进一步研究，可以针对其动态工作状态下的疲劳特性展开深入的研究，以期能够改进设计和制造工艺，提高弹簧的使用寿命和可靠性。
个人观点：作为一种重要的弹性元件，膜片弹簧在机械设备中起着不可替代的作用。
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。
膜片弹簧大端载荷_变形特性的研究
它们之间的误差列于表 2 。
表1 膜片弹簧大端载荷 —变形 ( F1 - λ1 ) 特性试验结果 N
大端
大端载荷
位移
170
232
240
267
330
(mm) 7 # 9 # 1 # 2 # 4 # 3 # 5 # 1 # 3 # 5 # 1 # 2 #
0. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
本文通过对现有不同规格的膜片弹簧 ( 170 , 232 , 240 , 267 , 330 等) 的大端加载的试验研究 , 再 根 据 试 验 结 果 的 分 析 , 并 与 相 应 弹 簧 用 Al2 me n-L a szlo 近似公式的计算值对比 , 分析了膜片弹簧 结构参数与误差大小的关系 , 找出它们的共性 , 进而提 出了较为符合实际的修正公式 。
3. 5 1620 1944 5982 6531 6324 5315 5520 8828 8757 8680 10741 11369
4. 0 1350 1646 5567 6189 5850 5041 5230 8710 8621 84 5036 5600 5270 4657 4816 8279 8222 8023 10051 10796
数据见表 1 ,绘制的试验曲线见图 2～13 。将根据膜片弹 簧的尺寸参数用 Al me n--L a szlo 公式计算出的大端载 荷 —变形 ( F1 —λ1 ) 数据亦绘于图 2～13 中 。可以看出 , 在同样的大端变形λ1 下 , 实测的大端载荷 F1 与用 Al2 me n-L a szlo 公式计算的理论值存在一定的差别 , 各种 膜片弹簧在峰点和谷点处实测载荷与理论载荷值以及
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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, China)Abstract: 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 method MSC.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. By contrast, 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。
膜片弹簧是膜片弹簧离合器中最重要的零部件，由碟簧部分和分离指部分组成。
在离合器中采用膜片弹簧为压紧弹簧具有以下几方面优点[1-3]：第一，膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，零件数目少、重量轻；第二，离合器结构简化、显著缩短了离合器轴间尺寸；第三，设计合适时，良好的非线性特性可使摩擦片磨损到极限时压紧力仍维持不变，使离合器分离轻便。
虽然膜片弹簧离合器比普通螺旋弹簧离合器具有更多的优点，但是其设计、制造技术要求也比普通的螺旋弹簧离合器更高；如果设计、制造不当，其性能可能还不如普通的螺旋弹簧离合器。
因此国内外很多学者对膜片弹簧载荷-变形特性进行了研究。
目前，膜片弹簧设计所采用的设计计算方法主要是美国通用汽车公司Almen和Laszlo 于1936年提出A-L法[4]。
A-L公式是在碟形弹簧的基础上推导出来的，有学者指出用碟形弹簧近似计算膜片弹簧，其假设本身存在缺陷，同时会忽略分离指的弯曲变形和分离指端部的应力集中[5]，将其运用在膜片弹簧的设计计算时存在一定误差。
为了降低设计误差，一些外国学者做了如下研究：利用计算机程序计算不同高厚比的膜片弹簧载荷变形曲线，其中Curti、Niepage6]采用NON-SAP程序计算了不同高厚比碟簧的载荷-变形特性曲线；Wagner 编制了适用于具有非线性和负刚度区段非稳定特性的、各种高厚比碟形弹簧的计算程序AXISHELL[7]。
格力戈柳克和洛帕尼征在A-L法与Γ法的基础上，提出了考虑分离指牵连变形的Γ-JI法[8]。
采用这种修正公式后得到的结果与实验值误差较小。
国内学者进行的研究主要是采用修正公式、有限元法计算膜片弹簧的载荷变形特性。
张铁山[9]在探讨A-L公式假设时，通过实验和LS-DYNA发现A-L公式假设推导时与实际情况不符。
王博[10]利用ANSYS模拟分析了膜片弹簧的载荷变形特性，同时也计算了膜片弹簧整个工作过程中的工作应力；所得结果与实验吻合较好。
苏军[11]采用有限元软件ADINA分析膜片弹簧大端载荷变形特性曲线，所得结果与实验值的误差在10%左右。
国内大部分学者都采用了实验与有限元分析相结合的方式来研究膜片弹簧的载荷变形特性，表明采用有限元方法分析膜片弹簧载荷变形特性具有可靠性。
2膜片弹簧大端载荷变形特性实验膜片弹簧大端载荷变形实验主要是参照QC/T 27-2004《汽车干摩擦式离合器台架试验方法》来模拟膜片弹簧工作时受力和变形的关系，目前规模较大的离合器生产厂家都会采用专用装置对膜片弹簧大端进行载荷-变形实验，检测膜片弹簧的载荷-变形特性。
实验装置如图1所示。
图1 膜片弹簧载荷-变形实验装置Fig. 1 Diaphragm spring load deformation experimental device该装置通过上端加力螺杆使上夹具向下压向膜片弹簧，加力位置与膜片弹簧与支撑环接触位置相同；下夹具支撑膜片弹簧大端，并限制其轴向移动。
试验过程中，力和膜片弹簧位移量分别用压力传感器和百分表测量；测量结果直接通过电脑与打印机或其他记录装置相连接。
通过此装置可以直接测得膜片弹簧大端载荷变形特性曲线。
3 采用A-L法计算膜片弹簧大端载荷变形特性膜片弹簧利用反求工程原理进行设计，按照参考样件或者先期的经验初步选定膜片弹簧的结构尺寸，然后根据工作特性、应力强度等做出分析、优选后确定出合理的结构尺寸。
本论文中采用的膜片弹簧为某工厂提供的Φ430推式膜片弹簧离合器中所用的膜片弹簧，膜片弹簧主要结构参数如表1所示。
表1 膜片弹簧主要结构参数Table 1 Main structural parameters of the diaphragm springA-L法中膜片弹簧大端载荷-变形公式为[1]：P1=πEhλ161−μ2×lnRrL−l2×H−λ1R−rL−lH−λ12R−rL−l+h2 (1)式中：E为弹性模量；μ为泊松比；h为弹簧厚度；H为碟簧内截锥高；λ1为大端变形，；R 为碟簧部分外半径（大端半径）；r为碟簧部分内半径；L为膜片弹簧与压盘接触半径；l为支撑环平均半径。
利用公式(1)可得到膜片弹簧大端载荷变形特性曲线。
4基于MSC.MARC的膜片弹簧大端载荷变形有限元分析4.1 膜片弹簧几何模型及有限元模型根据已知膜片弹簧主要结构参数，采用Pro/E软件建立膜片弹簧三维模型如图2(a)所示。
膜片弹簧为弹簧钢冲压件，为节省计算成本，采用壳单元建立有限元模型，该模型有10032个单元，11568个节点。
如图2(b)所示。
(a) (b)图2 膜片弹簧几何模型和有限元模型Fig. 2 Diaphragm spring: (a) geometric model (b) finite element model4.2 边界条件膜片弹簧处在接合状态时，膜片弹簧大端与压盘接触；分离时，支撑圈固定，操纵机构在分离指顶部施加分离力，此时膜片弹簧以支撑圈为支点将膜片弹簧和摩擦片分离开。
有限元模拟时，对膜片弹簧与压盘接触处，限制膜片弹簧竖直方向位移；在支撑圈接触处加载。
加载后有限元模型如图3所示：图3 加载后的膜片弹簧Fig.3 Loaded diaphragm spring4.3 后处理MSC.MARC计算后，通过MSC.PATRAN软件对所建立的膜片弹簧有限元模型进行后处理，可生成膜片弹簧大端的载荷变形曲线。
5 实验、A-L法及有限元分析结果比较将实验、A-L理论公式计算和有限元模拟分析所得到膜片弹簧大端载荷变形特性曲线进行比较，三者关系如图4所示：图4 膜片弹簧大端载荷变形特性曲线Fig.4 Load deformation curves of big end diaphragm spring从图4可以看出：有限元模拟值与实验值在曲线拐点之前较为接近，A-L理论计算值与实验值相差较大；出现这种情况的原因很大程度上可能是因为A-L理论公式是基于碟簧设计理论推导出来的，用A-L公式进行膜片弹簧设计计算本身存在一定的不足。
用有限元法可以比较准确的模拟膜片弹簧的受力情况、约束情况以及膜片弹簧的变形情况，使膜片弹簧更加接近实际的工作情况，避免了A-L公式中几个假设条件对模拟结果的影响。
有限元模拟计算值、A-L理论计算值在膜片弹簧特性曲线峰值都为25000N左右，与实验时所得峰值基本吻合。
在拐点以前，相等的变形量下，理论计算值所对应的载荷最大，有限元模拟值最小；拐点以后有限元模拟值较理论计算值大且都大于实验值。
出现这种现象的原因还需进一步研究。
比较三种方法所得最大载荷、初始安装（大端位移为5.8mm）及摩擦片磨损到极限（大端位移为2.8mm）时的载荷大小，以及与试验结果相比较的误差结果见表2。
表 2 膜片弹簧几个关键大端位移处的载荷比较6 结论本文利用实验、A-L法及有限元分析三种不同方法得到膜片弹簧大端载荷变形特性曲线，通过对比可以得出以下结论：(1) 三种不同方法得出的膜片弹簧载荷-变形特性曲线峰值都在25000N左右。
(2) 实验方法、有限元方法所得膜片弹簧载荷-变形曲线相对于A-L理论计算曲线“右移”。
(3) 有限元模拟值与实验值之间的误差较A-L法理论计算值与实验值之间的误差更小。