膜片弹簧力学特性CAE分析
膜片弹簧离合器的设计(机械CAD图纸)
毕业设计说明书中文摘要毕业设计说明书外文摘要目录绪论 (1)1.1概述 (1)1.2设计任务书 (1)1.3功用 (2)1.4离合器的工作原理 (3)1.5膜片弹簧离合器的结构及其优点 (4)1.5.1膜片弹簧离合器的结构 (4)1.5.2膜片弹簧离合器的优点 (5)1.6方案选择 (6)2 主要零部件的结构设计要求 (6)2.1摩擦片的设计要求 (6)2.2膜片弹簧的设计 (7)2.3压盘的设计 (7)2.4从动盘的设计 (7)2.5离合器盖的设计 (7)3 设计计算说明书 (8)3.1离合器设计技术参数 (8)3.2离合器基本性能关系式 (8)3.3后备系数的选择 (9)3.4摩擦片外径D、内径D和厚度B (9)3.5小结 (11)4主动部分设计 (11)4.1压盘设计 (11)4.1.1 压盘传力方式的选择 (11)4.1.2压盘的几何尺寸的确定 (11)4.2离合器盖的设计 (12)4.3传动片设计 (13)4.4小结 (14)5从动部分设计 (14)5.1摩擦片设计 (14)5.2从动盘毂的设计 (15)5.3从动片设计 (17)5.4操纵机构 (17)5.4.1离合器踏板行程计算 (18)5.4.2踏板力的计算 (19)5.4.3从动轴的计算 (20)5.4.4分离轴承的寿命计算 (20)5.5小结 (21)6 扭转减振器设计 (21)6.1.扭转减振器的功能 (21)6.2扭转减振器的结构类型的选择 (21)6.3扭转减振器参数的确定 (22)6.4减振弹簧的尺寸确定 (25)7膜片弹簧设计 (26)7.1膜片弹簧的概念 (26)7.2膜片弹簧基本参数的选择 (27)7.3膜片弹簧的弹性特性 (28)7.4膜片弹簧的强度计算 (31)7.5小结 (33)8标准化审核报告 (33)8．1产品图样的审核 (33)8．2产品技术文件的审查 (33)8.3标准间的使用情况 (34)8.4审查结论 (34)9 使用说明书 (34)10谢辞 (35)11参考文献 (36)膜片弹簧离合器的设计绪论1.1 概述对于内燃机汽车来说，离合器在机械传动系中作为一个独立的总成而存在，它是汽车传动系中直接与发动机相连接所总成。
钢板弹簧优化设计及CAE研究
CAE-弹簧教学课件
图5 圆柱螺旋拉伸弹簧特性曲线
5 圆柱螺旋弹簧的设计计算
5.1 强度计算 弹簧的强度计算是为了确定弹簧丝的直径。设一圆柱压缩弹簧受轴向载荷F作用，
为求弹簧丝截面上的内力，可假想将弹簧用垂直于簧丝轴线的截面切开，如忽略螺 旋升角的影响，则该截面可近似看成在弹簧的轴截面内，如图6（a）所示。根据上 半段弹簧的平衡条件，可得作用在弹簧丝截面上的内力为剪力F和扭矩T，显然T = F·（D2/2） 。
表6 弹簧丝直径d的标准系列
对拉伸弹簧，当受轴向载荷作用时，弹簧丝截面上的受载情况与压缩弹簧一样，故 式（3）也适用于拉伸弹簧，考虑到钩环处弯曲应力对弹簧丝强度的影响，计算时应将 许用应力［τ］降低20% 。
5.2 刚度计算 弹簧的刚度计算是求出满足变形量要求的弹簧圈数。 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧受载后的轴向变形量λ， 可根据材料力学的有关公式求
KQ
4C 1 4C 4
0.615 C
（3）
在求弹簧丝直径d时， 式（3）中的F应为最大工作载荷F2，故得
d 8KQF2C
(4)
[ ]
式中：［τ］——许用剪应力， 可根据工作特点由表2和表3查取。
应用上式计算时，如材料为优质碳素弹簧钢，则其许用剪应力［τ］与弹簧丝直 径d有关，故需采用试算法。求得的弹簧丝直径d应圆整为标准值（见表6）。
弹簧的分类方法很多，按照所承受的载荷不同，弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、 扭转弹簧和弯曲弹簧等四种；按照形状的不同，弹簧可分为螺旋弹簧、碟形弹簧、环 形弹簧、盘形弹簧和板弹簧等；按照使用材料的不同， 弹簧可分为金属弹簧和非金属 弹簧。各种弹簧的特点、应用见表1。
在一般机械中，最常用的是圆柱螺旋弹簧。故本章主要讲述这类弹簧的结构形式、 设计理论和计算方法。
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
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。
汽车离合器膜片弹簧的优化设计分析讲解
汽车离合器膜片弹簧的优化设计分析摘要: 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；MATLABAbstract: The diaphragm spring is one of the important parts of the clutch, stamping by spring steel, in shape of a dish. Diaphragm spring has a non-linear characteristic compact, and its high-speed performance is good, stable, lightweight pedal operation, and is so widely used. Based on the mathematical model of the diaphragm spring, in particular through the introduction of weighting coefficients while the two objective function proportional be controled, and use matlab programming to optimize the design parameters. By means of example, the results of the stability of clamping force, separation and structural size optimization are better. Keywords: diaphragm spring；optimitional design；MATLAB1.引言1.1膜片弹簧的结构膜片弹簧实质上是一种用薄弹簧钢板制成的带有锥度的碟形弹簧。
膜片弹簧的力学性能分析.
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。
膜片弹簧离合器的设计毕业设计(含全套CAD图纸)
学科门类 ： 单位代码 ：毕业设计说明书（论文）膜片弹簧离合器的设计学生姓名所学专业班 级学 号指导教师XXXXXXXXX 系二 ○ **年 X X 月目录第1章 绪 论 (3)1.1引言 (4)1.2离合器的发展 (4)1.3膜片弹簧离合器的结构及其优点 (5)1.3.1膜片弹簧离合器的结构 (5)1.3.2膜片弹簧离合器的工作原理 (6)1.3.3膜片弹簧离合器的优点 (7)1.4设计内容 (7)1.5 Pro/E软件的特点 (7)1.6方案选择 (8)第2章 基本尺寸参数选择 (9)2.1离合器基本性能关系式 (9)2.2后备系数的选择 (9)2.3摩擦片外径的确定 (9)2.4摩擦片的Pro/E绘图过程 (11)2.5本章小结 (13)第3章 主动部分设计 (14)3.1压盘设计 (14)3.1.1压盘参数的选择和校核 (14)3.1.2压盘的Pro/E绘图过程 (14)3.2离合器盖设计 (16)3.3传动片设计 (16)3.4本章小结 (17)第4章 从动盘总成设计 (18)4.1摩擦片设计 (18)4.2从动盘毂设计 (18)4.3从动片设计 (20)4.4扭转减振器设计 (20)4.4.1扭转减振器的功能 (20)4.4.2 扭转减振器的结构类型的选择 (20)4.4.3扭转减振器的参数确定 (22)4.4.4减振弹簧的尺寸确定 (24)4.4.5扭转减振器的Pro/E绘图过程 (25)第5章 膜片弹簧设计 (29)5.1膜片弹簧的概念 (29)5.2膜片弹簧的弹性特性 (29)5.3膜片弹簧的强度计算 (31)5.4膜片弹簧基本参数的选择 (32)5.5膜片弹簧的Pro/E绘图过程 (34)5.6本章小结 (36)结 论 (37)参考文献 (38)第 1 章 绪 论1.1 引言以内燃机在作为动力的机械传动汽车中， 离合器是作为一个独立的总成而存在的。
离合器通常装在发动机与变速器之间，其主动部分与发动机飞轮相连，从动部分与变 速器相连。
减振器弹簧阀片的力学建模及CAE仿真分析
减振器弹簧阀片的力学建模及CAE仿真分析高发华;罗明军【摘要】针对用传统材料力学分析难以精确获得减振器工作状态下伸张阀和压缩阀弹簧阀片组的应力和应变值的难题,采用有限元法对其工作状态下的压力分布进行研究.根据减振器工作状态下弹簧阀片组的内部受力关系,基于有限元软件ANSYS,通过创建弹簧阀片之间的接触对来模拟弹簧阀片之间的约束关系.为准确分析阀片组的受力关系,建立了伸张阀和压缩阀的力学模型,并结合减振器工作特性曲线定义伸张阀和压缩阀的载荷.通过对伸张阀和压缩阀的强度和刚度进行分析,得到了工作状态下减振器伸张阀和压缩阀的应力、应变分布云图,为后续优化设计提供依据.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】4页(P38-41)【关键词】减振器;伸张阀;压缩阀;力学模型;有限元分析【作者】高发华;罗明军【作者单位】奇瑞商用车(安徽)有限公司工程研究院,安徽芜湖241006;奇瑞商用车(安徽)有限公司工程研究院,安徽芜湖241006【正文语种】中文【中图分类】U461.1对于汽车减振器的研究，以前对减振器阀片的分析都是利用材料力学的公式推算，把减振器的阀片简化，从而推算出减振器阀片的挠度公式[1]。
这种方法因为简化了阀片，对于形状稍微复杂的减振器阀片就不再适用[2]。
而随着有限元分析的兴起，利用计算机对减振器的阀片进行CAE分析可以得到更精确的减振器阀片的应力和应变情况[3]。
在某汽车前减振器中，伸张阀由3片阀片和1个垫片组成的，而压缩阀由3片阀片组成，所以只是利用材料力学的公式推导其挠度公式是难以实现的，而利用有限元软件分析其应力和应变分布情况则可以实现[4-6]。
作者拟运用商业通用有限元软件ANSYS对某汽车前减振器的伸张阀和压缩阀的应力和应变进行分析，考察阀片强度和刚度性能。
该汽车前减振器产品的活塞连杆组件中包括的阀门有流通阀和伸张阀，各个阀片的三维实体都是较规则的圆形片体，其中伸张阀由3个阀片和1个垫片组成[7-9]。
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。
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。
基于ANSYS WORKBENCH的钢板弹簧力学性能分析
基于ANSYS WORKBENCH的钢板弹簧力学性能分析摘要：汽车钢板弹簧刚度和静负荷弧高是保证汽车行驶平顺性的重要性能指标，采用有限元分析软件模拟实验加载情况，得出板簧变形及应力情况，再与实际试验结果进行比较，为板簧的开发在设计阶段提供理论支持。
关键词：板簧；刚度；静负荷弧高；有限元分析引言汽车板簧是重要的高负荷安全部件。
实际工作中，钢板弹簧同时存在大变形、预应力和各叶片间的接触等多种非线性响应。
传统的设计计算方法，是基于材料力学线性梁理论，设计计算中进行了过多的简化，不能确切地反映其力学本质。
板簧刚性试验可分为控制载荷和控制受压拱高两种方法。
本文模拟的是控制载荷的刚性检测方法中的单点方式。
1.前处理1.1.建立3D模型及材料定义本文选用的某重型卡车所应用的少片簧式板簧，用UG建立3D模型，如图1所示，模型尽量简化，以后续分析时间，但是弹簧片两侧圆角不能简化掉，按矩形断面来计算惯性矩、断面系数和断面积，结果都偏大。
[1] 弹簧材料为50CrV A，材料力学性能在此不再多述。
1.2.设置接触及网格划分将3D模型转入ansys workbench，设置各簧片与垫片间设置接触，实际工作过程中，各簧片之间存在着复杂的接触和摩擦情况，且接触状态与簧片几何形状、载荷等多种因素有关，是非线性接触问题。
[2]接触设置不合理，会导致计算产生不收敛，或者导致结果产生形变小，影响计算效果。
本文将簧片与垫片之间设置为摩擦接触，擦因数设为0.3。
由于模型并不复杂，网格采用自动划分即可，网格密度不用太密一面增大计算量。
1.3.施加约束和载荷根据实际试验情况约束卷耳径向和轴向平动自由度，切线方向可自由移动，约束径向及切线方向的转动自由度，轴向可转动。
单点式试验方法：测定板簧自由弧高H0 ，从零开始连续均匀加载至给定载荷P，测定板簧弧高H1 ，继续加载至验证负荷，再卸载至给定载荷P，测定板簧弧高H2 ，则刚度，其中H=（H1+H2）/2 。
基于ANSYS的膜片弹簧分析
基于ANSYS的膜片弹簧分析通过Proe建立三维模型，导入至ansys中，模型为对称模型，固只取四分之一模型进行分析研究，几何模型如下所示单元类型采用solid185，材料属性取弹性模量2.1e5MPa，泊松比为0.3进行网格划分，采用六面体网格对结构进行划分，为保证计算精度，厚度方向上划分了两层单元。
约束膜片弹簧上表面与支撑环接触的圆周区域。
因为在结构后处理中需要提取支反合力与位移的曲线，所以此处再约束膜片弹簧时候，先将其与支撑环接触的区域耦合到某一个新建的节点上，然后约束该节点的所有自由度，节点和膜片弹簧之间设置为刚性连接。
则后处理时候提取该节点的支反力，即为总支反力。
在膜片弹簧下表面与压盖接触的区域施加Z向的强制位移，模拟膜片弹簧压平过程。
位移加载14mm因为此处只取四分之一模型，所以截面上需要施加对称约束。
所有约束情况如下所示打开大变形，设置好载荷子步进行非线性求解。
提取应力位移曲线，可以采用如下命令提取/POST26FILE,'file','rst','.'/UI,COLL,1NUMVAR,200SOLU,191,NCMITSTORE,MERGEFILLDATA,191,,,,1,1REALVAR,191,191!*NSOL,2,4261,U,Z, UZ_2,STORE,MERGEFORCE,TOTAL!*ANSOL,3,2305,S,Z,SZ_3STORE,MERGEXVAR,2PLVAR,3,其中2305为所提取应力的节点编号，如果你要提取其他节点，只要改这个编号，然后用上面这段命令就可以这段命令是提取Z向应力的如果要提取等效应力的，ANSOL,3,2305,S,EQV,SEQV_4提取结果如下如果要提取负荷特性曲线，即论文中的图5 /POST26NUMVAR,200FILLDATA,191,,,,1,1REALVAR,191,191!*NSOL,2,4261,U,Z, UZ_2,STORE,MERGE!*RFORCE,3,7279,F,Z, FZ_3STORE,MERGEFILLDATA,192,,,,0,0FILLDATA,193,,,,1,0FILLDATA,194,,,,-1,0FILLDATA,195,,,,1,1VARNAME,195,NSET!! Name: F! ID: 4! Function: abs({FZ_3})ABS,4,3,,,F!STORE,MERGEXVAR,2PLVAR,4,提取弹簧片的变化过程，就是提取不同时刻下的位移云图/POST1SET,LIST,999SET,,, ,,, ,4!*/EFACET,1PLNSOL, U,SUM, 0,1.0修改4就是不同时刻，对应如下0.1s 最终。
膜片弹簧的结构特点
膜片弹簧的结构特点膜片弹簧是一种常见的弹性元件，具有以下结构特点：1. 结构简单：膜片弹簧由一片或多片薄膜组成，每片膜片呈弧形或波浪形，通过连接在一起形成弹簧的结构。
相比于传统的螺旋弹簧，膜片弹簧的结构更为简单，易于制造和安装。
2. 轴向刚度高：膜片弹簧的薄膜通常采用高强度的金属材料制成，例如不锈钢或合金钢。
这些薄膜具有较高的轴向刚度，即在垂直于弹簧轴向的压缩或拉伸力下，能够提供较大的恢复力。
3. 轴向柔度可调：膜片弹簧的轴向柔度可通过改变薄膜的数量、形状和材料来调节。
增加薄膜的数量或改变形状可以增加弹簧的柔度，而更换不同材料的薄膜可以改变弹簧的刚度。
这使得膜片弹簧能够满足不同应用场景下的需求。
4. 体积小巧：由于膜片弹簧采用薄膜的结构，相比于传统的螺旋弹簧，其体积更小巧。
这使得膜片弹簧在空间有限的应用场景中具有较大的优势，例如微型仪器、电子设备等。
5. 耐腐蚀性好：膜片弹簧通常采用不锈钢或合金钢等耐腐蚀材料制成，具有良好的耐腐蚀性。
这使得膜片弹簧能够在恶劣的环境条件下使用，如潮湿、酸碱等腐蚀性介质中。
6. 负荷承载能力高：膜片弹簧的薄膜结构能够在受到轴向力的作用下产生较大的弹性变形，从而提供较大的负荷承载能力。
这使得膜片弹簧能够在工程领域中承担较大的压缩或拉伸负荷，如汽车悬挂系统、工业机械等。
7. 阻尼性能好：膜片弹簧具有较好的阻尼性能，能够吸收和减缓外部振动或冲击产生的能量。
这使得膜片弹簧广泛应用于减震、缓冲和隔振等领域，如汽车减震器、工业机械隔振系统等。
膜片弹簧具有结构简单、轴向刚度高、轴向柔度可调、体积小巧、耐腐蚀性好、负荷承载能力高和阻尼性能好等特点。
这些特点使得膜片弹簧在各个领域都具有广泛的应用前景。
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膜片弹簧是一种特殊的弹簧结构，由圆形薄片密排而组成。
它具有良好的弹性和弹力恢复性能，被广泛应用于各种机械设备和工业领域。
膜片弹簧的作用力和变形情况在不同的工作状态下会有所不同。
本文将从以下几个方面逐步探讨膜片弹簧的作用力和变形情况。
第一部分：膜片弹簧的结构和工作原理首先，我们要了解膜片弹簧的基本结构和工作原理。
膜片弹簧由多个圆形薄片叠加而成，通过薄片之间的摩擦力保持弹簧的形状和稳定性。
当受到外力作用时，薄片会发生相对的位移，产生弹性变形，从而吸收和释放能量。
第二部分：膜片弹簧在静态工作状态下的作用力和变形情况在静态工作状态下，膜片弹簧受到外力后会产生相应的位移和变形。
根据胡克定律，弹簧的变形与施加在其上的力成正比。
因此，膜片弹簧的变形量可以用力和弹性系数之间的关系进行描述。
同时，膜片弹簧的背弯半径和受力分布也会影响其变形情况。
第三部分：膜片弹簧在动态工作状态下的作用力和变形情况在动态工作状态下，膜片弹簧的变形和作用力会随着外力的大小和频率而变化。
当外力作用频率较低时，膜片弹簧的变形和位移会较慢，弹簧会有足够的时间进行能量的吸收和释放。
而当外力频率较高时，膜片弹簧的变形和位移会加速，可能会导致共振和失效现象。
第四部分：膜片弹簧在不同工作状态下的应用案例最后，我们将以实际应用案例来阐述膜片弹簧在不同工作状态下的作用力和变形情况。
例如，当膜片弹簧用于减震器时，在静态状态下，弹簧可以吸收和分散车辆行驶中的颠簸和冲击力，提高乘坐舒适性。
而在动态状态下，弹簧可以根据路面的不平度进行相应的变形，实现良好的减震效果。
通过以上几个部分的介绍，我们可以全面了解膜片弹簧在不同工作状态下的作用力和变形情况。
这有助于我们更好地理解和应用膜片弹簧，提高机械设备的性能和效率。
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
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。
汽车膜片弹簧离合器扭矩传递特性建模与计算方法研究的开题报告
汽车膜片弹簧离合器扭矩传递特性建模与计算方法研究的开题报告一、选题背景汽车离合器是汽车动力传动系统中至关重要的一部分，采用合适的离合器可以保证汽车在行驶中的稳定性和安全性。
目前，汽车用的离合器主要分为摩擦盘式离合器和齿轮式离合器两种。
其中，摩擦盘式离合器的应用最为广泛，是一种常见的传动形式。
而弹簧离合器则是摩擦盘式离合器中一种较为常见的形式。
随着汽车的不断发展和改进，对离合器的性能提出的要求也越来越高。
对于弹簧离合器，主要的要求包括扭矩传递特性稳定、耐久性好、生产工艺简单等。
因此，对于汽车弹簧离合器的扭矩传递特性建模和计算方法的研究，具有很高的研究和实际应用价值。
二、研究目的和意义本研究旨在建立汽车膜片弹簧离合器的扭矩传递特性模型，并提出相应的计算方法，为离合器的性能改进和优化提供指导。
具体的研究任务包括：1. 对膜片弹簧离合器的结构和工作原理进行分析和研究，明确其扭矩传递机理和影响因素。
2. 建立离合器扭矩传递特性的力学模型，包括弹簧刚度、衬垫厚度、接触半径等重要参数，探究它们对扭矩传递特性的影响。
3. 通过实验和仿真计算等手段，验证模型的正确性和可靠性，并比较不同模型的优劣性。
4. 提出相关的优化策略和建议，为实现离合器的性能提升和生产工艺的改进提供指导。
本研究的主要意义在于：1. 对汽车弹簧离合器的扭矩传递特性进行深入研究，为该领域的研究和开发提供有力的支持和帮助。
2. 提高离合器的性能和可靠性，并降低其生产成本。
3. 推进离合器制造工艺的提高和优化，促进离合器行业的发展。
三、研究方法和步骤本研究采用实验、仿真和理论分析相结合的方法进行。
具体的研究步骤如下：1. 对膜片弹簧离合器的结构和工作原理进行分析和研究，形成初步研究成果。
2. 建立离合器扭矩传递特性的力学模型，包括弹簧刚度、衬垫厚度、接触半径等重要参数，并运用理论分析方法进行模型的分析和优化。
3. 利用仿真分析软件对模型进行验证和参数优化，并进行模型数据的统计和分析。
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r
64.75mm
H
3.6mm
2. 基于轴对称零件的特点取膜片弹簧的1/18部分作为研究对象，提取 中性面，运用Hypermesh划分网格，网格类型是由三角形与四边 形组成的混合壳单元，共337个节点，299个单元。压盘用一圆环 来模拟，以简化分析。将支承环与压盘划分为四面体实体单元。
二、膜片弹簧压紧过程的CAE分析
数据对比
CAE分析 分析 曲线 峰值 2988N 分析 理论分析曲 CAE分析 线 相对理论分 析的误差 2737N 9.2％ ％
谷值
2026N
2038N
0.6％ ％
新摩擦片工 作点（ 作点（大端 位移 3.6mm） ）
2348N
2193N
7.1％ ％
产生误差的原因分析
A-L公式建立在碟形弹簧的基础上, 忽 略了膜片弹簧上分离指、窗孔和倒角等 结构的影响。实际上这些结构对膜片弹 簧的力学特性均有影响。 A-L公式假设膜片弹簧受载时其子午截 面本身没有变形, 但实际上该截面会发 生弯曲变形, 并不能完全保持矩形。有 限元分析过程则是通过计算确定其子午 截面形状。
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分析簧与支承 环和压盘之间的滑动摩擦, 但实际上这 个影响不能完全忽略, 因为它会带来 1%-4% 的误差。
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。
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。
基于有限元方法的膜片弹簧 力学特性分析
一、膜片弹簧模型的建立
1.应用CATIA建立膜片弹簧以及支承环的三维模型
支承环
膜片弹簧
模型参数
名称 膜片厚度 压盘加载点半径 支承环加载点半径 自由状态下碟簧部分大 端半径 自由状态下碟簧部分小 端半径 自由状态下碟簧部分内 截锥高度 符号 h R1 r1 R 数值 2mm 84.25mm 65.3mm 86.25mm
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。
A-L公式假设膜片弹簧的转角与大端位 移之间是线性关系, 这会产生一定误差。 有限元分析没有事先假设转角与大端位 移之间的关系, 而是通过计算确定它们 之间的关系。 A-L公式认为膜片弹簧与支承面的接触 点位置在受载时保持不变, 实际上接触 点位置会不断改变, 使作用力臂和变形 量也受到影响, 进而影响载荷-位移曲 线, 尤其是峰值和谷值的位置。