汽车离合器膜片弹簧的优化设计分析
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。
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乘用车膜片弹簧离合器是现代汽车的常用离合器，其具有耐磨损、耐高温、工作平稳等特点，使得它广受欢迎。
作为汽车的重要传动部件，离合器必须在一定负荷下，具有一定的冲击、抗疲劳、耐磨损以及稳定可靠的工作性能，所以膜片式弹簧离合器的设计和制造尤为重要。
设计方案应考虑以下几个方面：一、材料选择膜片式弹簧离合器的材料主要包括钢、铁、铜、硬度合金等。
其中，膜片弹簧材料应选用高弹性模数的钢材、硬度合金，同时还应具有优良的热稳定性和冲击抗疲劳性，以保证膜片弹簧离合器在长期使用过程中不会产生变形和磨损，同时需要在长时间高温下也能保持良好的表现。
二、设计方法膜片式弹簧离合器的设计方案应考虑传动效率、工作平稳性、耐久性和热稳定性等因素。
首先应选取合适的传动比和齿数，以确保离合器能够在不同转速和负载下发挥最佳性能；同时应采用合适的弹性设计和加工工艺，以保证膜片的弹性能够符合离合器的工作要求，避免出现过度弹性或不足弹性的现象，从而保障离合器在工作过程中不会出现振动、噪音等问题。
三、制造工艺膜片式弹簧离合器的制造工艺如材料加工、测量、热处理和安装等环节都要按照严格的流程和标准进行。
在材料加工方面，需要采用精密加工设备和工艺，保证弹簧膜片的尺寸精度和表面质量。
在测量过程中，应用合适的测量设备和方法，对膜片的长度、弹性、磨损等指标进行检测，以保证离合器各项性能指标符合标准要求。
在热处理环节，需要采用恰当的热处理工艺，使材料的强度和硬度能够达到最佳值。
同时，在安装过程中，需要对各部件进行正确的组装和调整，以确保离合器在工作中的效率和稳定性。
由此可见，乘用车膜片弹簧离合器的设计方案需要充分考虑各种因素，从而保证弹簧性能的强度和稳定性，支持离合器在不同的环境中平稳可靠运行。
在以上各个方面中，制造条件和工艺的掌握是关键，只有做好制造工艺的质量和管理才能够确保膜片式弹簧离合器的稳定性和优良性能。
捷达轿车离合器膜片弹簧的设计与研究_胡静
目录
第一章 绪 论 ................................................................................................................. 1 §1.1 课题研究的目的和意义............................................................................................... 1 §1.2 国内外汽车离合器的发展现状................................................................................... 3 §1.2.1 国内汽车离合器与膜片弹簧技术的发展 ........................................................... 3 §1.2.2 国外离合器与膜片弹簧技术的发展 .................................................................... 4 §1.3 本文主要研究的内容................................................................................................... 8
第三章 捷达轿车离合器膜片弹簧的理论计算公式修正.................................................. 22 §3.1 捷达轿车离合器膜片弹簧(DSP210J)的原始理论计算公式 .................................. 22 §3.1.1 膜片弹簧大端加载—大端变形曲线工作点 ...................................................... 23 §3.1.2 捷达轿车膜片弹簧负荷抽检数据拟合膜片弹簧大端加载—大端变形曲线 .. 24 §3.1.3 实验数据多项式回归方程与理论计算弹簧特性曲线方程比较 ..................... 27 §3.1.4.实验曲线拟合结果分析： .................................................................................. 28 §3.2 研究理论与实际曲线之间的关系，修正理论计算公式 ........................................ 31 §3.2.1 结构尺寸对膜片弹簧的影响及 A-L 公式的初次修正 ..................................... 31 §3.2.2 膜片弹簧理论计算公式基于第一次修正的再次修正 ...................................... 35 §3.2.3.修正后公式中修正系数与捷达轿车离合器膜片弹簧的结构参数关系的讨论 ......................................................................................................................................... 43
膜片弹簧离合器的设计
河南科技大学膜片弹簧离合器的设计目录第一章概述 (3)第二章离合器的结构方案分析 (5)§2.1离合器的主要结构 (5)§2.2离合器的工作原理 (6)§2.3离合器的功用及其结构方案的选择 (7)第三章离合器主要参数的选择 (11)§3.1离合器参数的选择 (11)§3.2摩擦片的约束计算 (12)第四章离合器主要零部件的设计计算 (15)§4.1膜片弹簧的设计 (15)§4.2扭转减震器的设计计算 (22)第五章主要零件的设计计算 (25)§5.1从动盘总成设计计算 (25)§5.2轴径的计算 (27)§5.3压盘和离合器盖得设计 (27)第六章离合器的操纵系统设计 (30)结论 (32)参考文献 (33)致谢 (34)第一章概述汽车诞生之前马车是人类最好的陆上交通工具。
1770年法国人呢古拉斯古诺将蒸汽机装在板车上，制造出第一辆蒸汽板车，这是世界上第一辆利用机器为动力的车辆。
1769年，瑞士军官普兰捷尔也造出一辆以蒸汽机为动力的自由行驶的板车，于是又人将普兰捷尔也认定为汽车的始祖之一。
1860年，法国人艾迪勒努瓦发明了一种内部燃烧的汽油发动机，1885年德国工程师卡尔奔驰在曼海姆制成一部装有0.85马力汽油机的三轮车。
德国另一位工程师戈特利布戴姆勒也同时造出了一辆用1.1马力汽油机作动力的三轮车。
他们两被公认为以内燃机为动力的现代汽车的发明者，1886年1月29日也被公认为汽车的诞生日。
汽车从无到有并迅猛发展。
从20世纪初到20世纪50年代，汽车产量大幅增加，汽车技术也有很大进步，相继出现了高速汽油机、柴油机：弧齿锥齿轮和准双面锥齿轮传动、带同步器的齿轮变速器、化油器、差速器、摩擦片式离合器、等速万向节、液压减震器、石棉制动片、充气式橡胶轮胎等。
20世纪50年代到70年代，汽车的主要技术是高速、方便、舒适、流线型车身、前轮独立悬架、液力自动变速器、动力转向、全轮驱动、低压轮胎、子午线轮胎都相继出现。
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纲要 :膜片弹簧是汽车离合器的重要零件，是由弹簧钢板冲压而成，形状呈碟形。
膜片弹簧构造紧凑且拥有非线性特征，高速性能好，工作稳固，踏板操作轻便，所以获得宽泛使用。
本文经过对膜片弹簧成立数学模型，特别经过引入加权系数同时对两个目标函数进行比率调理，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固性，分别力及构造尺寸上优化结果较为理想。
重点词 :膜片弹簧；优化设计；MATLAB1.前言1.1 离合器膜片弹簧弹性特征的数学表达式膜片弹簧是汽车离合器中重要的压紧组件，构造比较复杂，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，这部分称为分别指；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。
膜片弹簧的构造如图1-1 所示。
图 1-1膜片弹簧构造表示图图1-2膜片弹簧构造主要参数膜片弹簧主要构造参数如图 2 所示。
R 是自由状态下碟簧部分大端半径。
R 1、r 1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度。
膜片弹簧在自由、压紧和分别状态下的变形如图1-3 所示。
图 1-3膜片弹簧在不一样工作状态下的变形膜片弹簧大端的压紧力F1与大端变形量1之间的关系为：E h F16 11ln R / r H1R r1R rh2（ 1）22R1H2 R1r1R1 r1r1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)。
明显，膜片弹簧大端的压紧力F1与大端变形量1的函数关系为非线性关系。
由式（ 1）能够看出膜片弹簧大端的压紧力F1分别为 R、 r 、H、h、R1、 r 1等参数相关，故膜片弹簧弹性特征较一般螺旋弹簧要复杂得多。
以某国产小轿车离合器为例，离合器主要性能构造参数为：最大摩擦力矩为700N·m。
从动盘为双片干式，摩擦片外径D=300mm，内径 d=175mm，摩擦因数取0.3 ，膜片弹簧资料为60Si 2MnA，资料弹性模量 E=21000MPa，泊松比μ=0.3 。
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。
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。
汽车膜片弹簧离合器设计
汽车膜片弹簧离合器设计
首先，汽车膜片弹簧离合器的设计需要考虑的主要因素包括传动扭矩、离合器片数量、弹簧刚度和角位移。
传动扭矩是离合器设计的重要指标，
它直接决定了离合器的传动能力。
离合器片的数量决定了离合器的接触面积，从而影响了传动扭矩的大小。
弹簧刚度和角位移决定了离合器的操作
力和行程。
其次，汽车膜片弹簧离合器的设计需要考虑弹簧的选材和结构。
弹簧
的选材应具有良好的弹性和疲劳寿命，一般采用高强度钢材制作。
弹簧的
结构通常采用平面圆弧形，以适应膜片的变形。
此外，弹簧的结构设计还
需要考虑到对称性、刚性和可靠性等因素。
然后，汽车膜片弹簧离合器的设计需要考虑刹车器的布置和操作方式。
刹车器通常布置在离合器外圈，以实现离合器的快速刹车功能。
操作方式
通常采用机械操作或液压操作，具体选择取决于汽车传动系统的要求和设计。
最后，汽车膜片弹簧离合器的设计需要进行系统的动力学分析和实验
验证。
动力学分析可以通过建立离合器的动力学模型来实现，以评估离合
器的传动能力、动态响应和可靠性等性能指标。
实验验证可以通过制作样
品离合器进行试验，以验证设计的正确性和可行性。
综上所述，汽车膜片弹簧离合器的设计是一个综合性的工程问题，需
要综合考虑传动扭矩、离合器片数量、弹簧刚度、角位移、弹簧的选材和
结构、刹车器布置和操作方式等因素。
通过系统的动力学分析和实验验证，可以获得满足汽车传动系统要求的离合器设计。
汽车离合器膜片弹簧的优化设计
汽车离合器膜片弹簧的优化设计摘要：用来切断和传递汽车传动系统关键装置的汽车离合器，它作为汽车传动器中不可或缺的一部分，对汽车的整车性具有十分重要的影响。
虽然膜片弹簧离合器也是一种普通的汽车离合器，但它与其它的汽车离合器相比，具有一些不可比拟的优点。
关键词：汽车离合器；膜片弹簧；优化设计1 前言在生产汽车的过程中，汽车的燃油经济性、舒适性和动力性是汽车生产者必须考虑的问题。
而作为汽车重要组成部件的离合器，对汽车的生产者和汽车购买者必须考虑的汽车的三性能具有重大的影响。
2 膜片弹簧离合器的工作特点设计产品需要很多种类的信息，不仅包括使用产品必需的几何实体信息，同时还包括使用工程的分析、生产制造、检测信息等多方面的信息。
因而，产品模型的创建是将与关于产品的多种信息一同编辑到一个统一的模型中。
这些被同时涵盖的信息包括产品的几何模型的信息、文件导入的信息、有限的网格划分、制造、检测以及加工信息；还包括产品的制造信息、检测流程的信息和计划信息等。
这个统一的模型是一个覆盖了相当宽广的领域的产品，它具有其自身的自适应性，这种自适应性主要表现为将几个不同却有关联的组成部分进行有机的结合，用来满足不同时期、不同工程的应用。
传统的汽车离合器使用的离合器是由周置旋转弹簧所构成的，由于它设计上被其推式结构的限制，使它对于现今汽车离合器扭转传递的要求已经不能满足。
而为了让汽车的驾驶员在使用汽车的过程中更省力，以拉式结构创造的膜片弹簧离合器与之相比显然是一个十分正确的选择。
因而这种拉式的膜片弹簧离合器被广泛应用于国内外的重型卡车中。
它具有以下优点：2.1膜片弹簧具有其它用来制造离合器的材料不可比拟的特点，即它的非线性特性，这种特性可以保证摩擦片有一个大致不变的磨损范围内的弹簧压力，同时，与圆柱螺旋弹簧在分离时压力升高相反，膜片弹簧在分离时弹簧压力会降低，这就相当于降低了离合器的踏板力。
2.2近年来，传动片式结构成为最广泛采用的压盘驱动方式，它具有许多对于汽车离合器的制造来说十分优良的特性，如：它在传动时没噪声、相当高的效率和定心精确度以及其良好的平衡性等。
基于桑塔纳2000俊杰推式膜片弹簧离合器系统设计设计
基于桑塔纳2000俊杰推式膜片弹簧离合器系统设计设计桑塔纳2000俊杰是一款传统的轿车型号，配备传统的拉离合器系统。
为了提升驾驶体验和车辆性能，可以考虑设计一种推式膜片弹簧离合器系统来替代传统的拉离合器系统。
以下是设计该系统的一些建议。
首先，推式膜片弹簧离合器系统的设计需要考虑膜片弹簧的选择和设计。
膜片弹簧是推式离合器系统中的关键部件，它负责抵抗离合器的压力，并且在离合时提供足够的压力。
膜片弹簧应该具备合适的刚度和弹性，以适应车辆的各种运行条件和驾驶风格。
借助现代化的材料和制造技术，可以选择高强度和耐久性的材料来制造膜片弹簧，并通过设计优化来提供更好的性能。
其次，应该考虑设计一个适用于推式离合器系统的离合器壳体和压盘。
离合器壳体和压盘应该能够容纳膜片弹簧，并且提供良好的对中性和刚性。
设计时需要考虑壳体和压盘的结构和材料选择，以确保强度和耐久性，并且减少重量。
优化的设计可以提高离合器系统的刚性和可靠性，并且减少与传统系统相比的摩擦。
另外，还需要设计一个适用于推式离合器系统的离合器释放系统。
这个系统包括离合器片和释放器。
离合器片通过释放器将膜片压缩并释放，实现离合和合流。
为了提供足够的力量和控制，设计时需要选择合适的离合器片和释放器，并考虑它们的结构和材料。
此外，释放器的设计还需要考虑操纵和控制系统的兼容性，以确保操作的灵活性和安全性。
最后，还需要考虑整个推式膜片弹簧离合器系统的集成。
这包括与发动机的连接，以及与变速器和驱动系统的配合。
在系统集成时，需要考虑系统的总体性能和可靠性，以及在日常使用和特殊情况下的耐久性和安全性。
通过优化设计和选用合适的材料和制造工艺，可以提高整个系统的性能和寿命。
总而言之，基于桑塔纳2000俊杰的推式膜片弹簧离合器系统设计需要考虑膜片弹簧、离合器壳体和压盘、离合器释放系统以及整个系统的集成。
通过优化设计和合适的材料选择，可以提高离合器系统的性能和可靠性，提升驾驶体验和车辆性能。
车辆工程毕业设计4膜轻型汽车片弹簧离合器设计
车辆工程毕业设计4膜轻型汽车片弹簧离合器设计膜轻型汽车片弹簧离合器是一种适用于车辆传动系统的离合器，其设计可以使离合器更加轻巧和高效。
本文将介绍膜轻型汽车片弹簧离合器的设计过程，包括设计理论、设计要求和设计步骤。
设计理论：膜轻型汽车片弹簧离合器的设计理论基于片簧原理和力学分析。
片簧原理指的是将一块金属片弯曲成弯曲状，并利用其弹性来实现力的传递。
力学分析指的是对材料的强度、刚度和变形等力学性能进行分析和计算。
设计要求：1.力传递可靠：设计时要保证膜轻型汽车片弹簧离合器能够可靠传递转矩和承受轴向力。
2.结构轻巧：设计时要尽可能减少离合器的重量和体积，以提高整车的燃油经济性和动力性能。
3.操控舒适：设计时要保证离合器的操控力矩和韧度适中，使得车辆驾驶舒适性较好。
设计步骤：1.确定传动功率：根据车辆的功率需求和传动比例，确定膜轻型汽车片弹簧离合器所需的传动功率。
2.确定离合器尺寸：根据传动功率和材料的强度和刚度等性能，确定离合器的尺寸，例如片簧的宽度、厚度和长度等。
3.材料选择：根据离合器的工作要求和材料的力学性能，选择适合的材料，例如高强度钢材。
4.力学计算：根据力学分析原理，计算离合器的力学性能，包括弯曲刚度、承载能力和变形等。
5.结构优化：根据力学计算的结果，对离合器的结构进行优化设计，以提高其力学性能和重量比。
6.功能测试：制作样机进行功能测试，包括轴向压试验和承载试验等，以验证离合器的设计质量和可靠性。
7.结果分析：根据功能测试的结果进行数据分析，评估离合器的设计是否满足要求。
8.优化改进：根据结果分析的数据，对离合器的设计进行优化改进，以提高其性能和减小重量。
总结：膜轻型汽车片弹簧离合器的设计是一个复杂而重要的工程任务。
通过合理的设计理论、设计要求和设计步骤,可以实现离合器的轻巧和高效,提高整车的性能和经济性。
设计时要特别关注离合器的力学性能和结构优化,并进行功能测试和结果分析,以确保设计的可靠性和优越性。
乘用车膜片弹簧离合器设计方案
汇报人： 2023-11-20
contents
目录
• 引言 • 膜片弹簧离合器设计 • 膜片弹簧离合器性能分析 • 膜片弹簧离合器优化设计 • 膜片弹簧离合器试验验证 • 结论与展望
01 引言
背景介绍
介绍膜片弹簧离合器 的发展历程和应用领 域
阐述本设计方案的重 要性和应用前景
存在的问题与不足
01
在设计过程中，有限元分析方法 的运用需要精确的数学建模和大 量的计算资源，这可能会增加设 计成本和时间。
02
膜片弹簧离合器的性能受到材料 、制造工艺、装配精度等多种因 素的影响，需要进一步研究和优 化。
未来研究展望
进一步研究和开发更加高效、 精确的有限元分析方法，以降 低设计成本和时间。
噪声
膜片弹簧离合器的噪声较低，能够减 少车辆行驶过程中的噪音，提高驾驶 静谧性。
04 膜片弹簧离合器优化设计
优化设计方案选择
基于模型预测优化
利用先进的模型预测技术 ，对膜片弹簧离合器性能 进行预测，并基于预测结 果选择最优设计方案。
基于实验设计优化
通过实验设计方法，对膜 片弹簧离合器进行实验研 究，根据实验结果选择最 优设计方案。
试验验证方案制定
明确试验目的
验证膜片弹簧离合器的性能、可 靠性及寿命等指标是否满足设计
要求。
确定试验条件
包括输入动力、转速、温度、湿 度、负载等参数，确保试验条件
符合实际使用环境。
制定试验方案
包括试验步骤、操作规程、数据 采集与处理等，确保试验过程科
学、规范。
试验验证过程实施
准备试验设备
包括动力源、传动装置、测量仪器、加载装置等 ，确保设备精度及可靠性。
膜片弹簧的优化设计2006
三、膜片弹簧的优化设计
通过确定一组弹簧的基本参数，使其载荷变形特 性满足离合器的使用性能要求，而且弹簧强度也满足 设计要求。 1. 目标函数
膜片弹簧优化设计的几种目标函数：
1) 弹簧工作时的最大应力为最小。 2) 从动盘摩擦片磨损前后弹簧压紧力之差的绝对值为最小。 3) 在分离行程中，驾驶员作用在分离轴承装置上的分离操纵力平均 值为最小。
4) 在摩擦片磨损极限范围内，弹簧压紧力变化的绝对值的平均值为 最小。
5) 选3)和4)两个目标函数为双目标。
（2-12）
总目标函数
f x 1 f1 x 2 f 2 x
ƒ1 (x)—分离操纵力平均值为最小。
ƒ2 (x)—弹簧压紧力变化的绝对值的平均值为最小。
ω1和ω2分别为两个目标函数ƒ1 (x)和ƒ2 (x)的加权因子，视 设计要求选定。
2. 设计变量
通过支承环和压盘加在膜片弹簧上的载荷F1集中 在支承点处，加载点间的相对轴向变形为λl ，有关系式。
Eh1 ln R / r 1 R r 2 R r H 1 H h F1 f 1 2 2 R1 r1 2 R1 r1 61 R1 r1
E—材料的弹性模量；μ —材料的泊松比； H —内截锥高度；h —弹簧板厚；
R、r —碟簧部分大、小端半径；
R1、r1 —压盘加载点和支承环加载点半径。
从膜片弹簧载荷变形特性公式看出，应选取H、h、R、r、
R1、r1这六个尺寸参数以及在接合工作点相应于弹簧工作压紧 力F1B的大端变形量λ1B 为优化设计变量，即 X = [ x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x 7 ]T= [ H h R r R1 r1 λ1B ]T
轿车膜片弹簧离合器的设计
轿车膜片弹簧离合器的设计一、绪论随着现代汽车工业的飞速发展，轿车作为交通工具已经深入到人们生活的方方面面。
作为轿车核心部件之一的离合器，其性能直接影响到车辆的驾驶舒适性、安全性和经济性。
在众多离合器类型中，膜片弹簧离合器因其结构简单、可靠性高、维护方便等优点，在轿车领域得到了广泛应用。
本文旨在对轿车膜片弹簧离合器的设计进行深入探讨，分析其工作原理、设计要点及优化方向，为我国轿车离合器设计领域提供理论参考和技术支持。
膜片弹簧离合器作为一种典型的轿车离合器，其主要功能是连接和断开发动机与变速器之间的动力传递。
当离合器接合时，发动机的动力通过离合器传递给变速器，进而驱动车轮当离合器分离时，发动机与变速器之间的动力传递中断，使车轮得以自由转动。
膜片弹簧离合器的设计涉及到多个方面，包括弹簧材料的选择、弹簧的形状和尺寸、离合器片的材料及热处理工艺等。
这些设计要素对离合器的性能有着至关重要的影响。
本文将从以下几个方面对轿车膜片弹簧离合器的设计进行论述：介绍膜片弹簧离合器的工作原理和结构特点分析影响离合器性能的关键设计因素探讨如何通过优化设计提高离合器的性能结合实际案例，分析现有膜片弹簧离合器设计的优点和不足，并提出改进方向。
二、轿车离合器设计基础理论离合器是汽车传动系统中的重要组成部分，其性能直接影响到汽车的动力传递和行驶平稳性。
轿车膜片弹簧离合器作为现代轿车的主流选择，其设计理论涉及力学、材料学、摩擦学等多个领域。
力学原理：离合器的主要功能是在发动机与传动系统之间传递或切断动力。
当离合器结合时，膜片弹簧的弹性变形产生的压力使摩擦片紧密结合，从而传递扭矩当离合器分离时，膜片弹簧恢复形变，摩擦片之间的压力减小，实现动力的切断。
离合器的设计必须确保在各种工作条件下，膜片弹簧能够提供稳定且足够的压力。
材料学考虑：膜片弹簧和摩擦片是离合器的关键部件，其材料的选择直接影响到离合器的性能和寿命。
膜片弹簧通常采用高强度、高弹性的合金钢材料，以确保在承受大负荷时仍能保持稳定的弹性变形摩擦片则要求具有良好的摩擦性能、耐磨性和热稳定性，以保证离合器在高速、高温、高负荷条件下仍能正常工作。
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膜片弹簧离合器是一种常用于乘用车的传动装置。
它通过利用弹性薄膜片的变形来实现传递和别离动力，具有结构简单、启动平稳、传动效率高等优点。
本文将介绍乘用车膜片弹簧离合器的设计方案，包括设计原那么、材料选择、计算方法等内容。
设计原那么乘用车膜片弹簧离合器的设计需要遵循以下原那么： 1. 功能可靠：离合器需要能够有效地传递和别离动力，确保车辆平稳启动和换挡。
2. 结构简单：离合器的结构应当尽量简单，减少本钱和维护的复杂性。
3. 重量轻：乘用车需要提高燃油经济性，因此离合器的重量应当尽量轻，减少车辆的整体重量。
4. 寿命长：离合器的设计应当考虑到长时间使用时的磨损和疲劳，提高离合器的寿命。
材料选择膜片弹簧离合器的弹簧片通常使用高强度钢板制成。
选择适宜的弹簧片材料可以提高离合器的性能和寿命。
常用的弹簧片材料有以下几种： 1. 高碳钢：具有较高的强度和硬度，适用于高负荷和高温环境下的离合器。
2. 钢-铍合金：具有较高的弹性模量和疲劳强度，适用于长寿命和高性能的离合器。
3. 高速钢：具有较高的硬度和耐磨性，适用于高速和高负荷的离合器。
在选择材料时，需要考虑离合器的工作环境、预期寿命和本钱等因素，综合考虑选择最适宜的材料。
计算方法设计乘用车膜片弹簧离合器需要进行一系列的计算，包括弹簧片的尺寸、刚度和载荷等参数。
以下是常用的计算方法： 1. 计算载荷：根据车辆的最大扭矩和传动比，计算出离合器所需的最大传递扭矩。
2. 计算尺寸：根据传递扭矩和弹簧片的刚度，计算出弹簧片的长度、宽度和厚度等尺寸。
3. 计算刚度：根据弹簧片的材料和几何尺寸，计算出弹簧片的刚度系数。
4. 计算变形：根据载荷和刚度，计算出离合器在工作过程中的变形量。
5. 计算寿命：根据变形和材料的疲劳特性，估算离合器的寿命。
以上是一般的计算方法，具体的计算过程需要根据离合器的具体设计要求和工作条件进行调整。
结论乘用车膜片弹簧离合器是一种常用的传动装置，具有结构简单、启动平稳、传动效率高等优点。
（完整版）膜片弹簧离合器的设计与分析
（完整版）膜⽚弹簧离合器的设计与分析膜⽚弹簧离合器的设计与分析第⼀章离合器概述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。
对于以内燃机为动⼒的汽车，离合器在机械传动系中是作为⼀个独⽴的总成⽽存在的，它是汽车传动系中直接与发动机相连的总成。
⽬前，各种汽车⼴泛采⽤的摩擦离合器是⼀种依靠主从动部分之间的摩擦来传递动⼒且能分离的装置。
它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构、和操纵机构等四部分。
离合器作为⼀个独⽴的部件⽽存在。
它实际上是⼀种依靠其主、从动件之间的摩擦来传递动⼒且能分离的机构，见图1-1离合器⼯作原理图图1-1离合器⼯作原理图1—飞轮；2—从动盘；3—离合器踏板；4—压紧弹簧；5—变速器第⼀轴；6—从动盘毂1.2汽车离合器的主要的功⽤：1.保证汽车平稳起步：起步前汽车处于静⽌状态，如果发动机与变速箱是刚性连接的，⼀旦挂上档，汽车将由于突然接上动⼒突然前冲，不但会造成机件的损伤，⽽且驱动⼒也不⾜以克服汽车前冲产⽣的巨⼤惯性⼒，使发动机转速急剧下降⽽熄⽕。
如果在起步时利⽤离合器暂时将发动机和变速箱分离，然后离合器逐渐接合，由于离合器的主动部分与从动部分之间存在着滑动磨擦的现象，可以使离合器传出的扭矩由零逐渐增⼤，⽽汽车的驱动⼒也逐渐增⼤，从⽽让汽车平稳地起步。
2.便于换档：汽车⾏驶过程中，经常换⽤不同的变速箱档位，以适应不断变化的⾏驶条件。
如果没有离合器将发动机与变速箱暂时分离，那么变速箱中啮合的传动⼒齿轮会因载荷没有卸除，其啮合齿⾯间的压⼒很⼤⽽难于分开。
另⼀对待啮合齿轮会因⼆者圆周速度不等⽽难于啮合。
即使强⾏进⼊啮合也会产⽣很⼤的齿端冲击，容易损坏机件。
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乘用车膜片弹簧离合器是汽车传动系统中关键的部件之一，主要起到传递动力并实现定位功能的作用。
在汽车制造中，离合器设计方案的合理性和安全性显得尤为重要。
本文将重点介绍乘用车膜片弹簧离合器的设计方案。
首先，需要了解乘用车膜片弹簧离合器的结构。
膜片弹簧离合器的主要构造包括驱动盘、膜片、压盘、制动盘、离合器外壳等部件。
其中，膜片是承受扭矩的关键部件，它通过外力作用实现驱动盘和压盘之间的压缩，从而完成离合操作；制动盘则用于固定驱动盘，确保向动力装置传递足够的扭矩。
不同车型的离合器设计存在差异，但其基本原理都是相似的。
其次，要考虑乘用车膜片弹簧离合器的工作特点。
一些设计决策需要考虑离合器的使用情况，例如使用频率、扭矩传递情况、工作环境等因素。
在选择离合器材料的时候，要考虑产品的寿命和成本因素。
同时需要考虑离合器的传动效率和发热问题，以确保离合器可以正常工作。
针对上述的特点和需求，我们可以设计乘用车膜片弹簧离合器的方案：1. 选择合适的材料：由于膜片是离合器中最关键的部件，所以材料的选择非常重要。
通常，为了获得理想的性能和寿命，可以采用镀锌冷轧钢板材来制作膜片。
压盘则可以选择高强度合金铸铁材料。
制动盘可以选择顶级的非金属材料，如碳化物和石墨化硅等，以确保离合器的传动效率和耐热性。
2. 外形尺寸的设计：外形尺寸的设计应该适应不同车型的需求，同时需要注意膜片和压盘之间的接触角度。
膜片直径和薄度的设计应该考虑其与车载动力之间的平衡，越大的膜片尺寸可能导致响应时间变慢，而过于薄的膜片可能会影响离合器的扭矩传递能力。
3. 计算扭矩传递：在设计离合器时，需要计算离合器的扭矩传递能力。
如果离合器不能满足车辆的需求，就需要重新设计。
扭矩传递的计算需要使用能够考虑不同工况的计算方法，以确保离合器的安全稳定。
4. 优化制动盘设计：为了优化制动盘的性能，可以选择减少制动盘数量，增加制动盘的直径，以及使用优质材料等措施。
汽车膜片弹簧离合器的设计
汽车膜片弹簧离合器的设计一、引言汽车膜片弹簧离合器是汽车传动系统的重要组成部分，其设计关系到汽车的性能和安全。
本文将从以下几个方面对汽车膜片弹簧离合器的设计进行详细介绍。
二、汽车膜片弹簧离合器的原理汽车膜片弹簧离合器是利用摩擦力传递动力的装置，其主要由压盘、隔板、摩擦片和膜片等部分组成。
当驾驶员将离合器踏板松开时，压盘受到弹簧力的作用向前移动，摩擦片与飞轮之间断开接触，发动机与变速器之间不再传递动力。
当驾驶员将离合器踏板踩下时，压盘受到液压或机械作用向后移动，摩擦片与飞轮之间接触，发动机与变速器之间开始传递动力。
三、汽车膜片弹簧离合器的设计参数1. 接触面积：接触面积决定了摩擦力大小和分布均匀性。
一般情况下，接触面积越大，摩擦力越大，但过大的接触面积会导致磨损加剧和传动效率降低。
2. 压力角：压力角是指摩擦片与飞轮之间的夹角。
一般情况下，压力角越小，摩擦力越大。
但过小的压力角会导致离合器打滑和磨损加剧。
3. 离合器行程：离合器行程是指压盘移动的距离。
一般情况下，离合器行程越小，踏板力度越轻。
但过小的离合器行程会导致离合器不灵敏或打滑。
4. 离合器扭矩容量：离合器扭矩容量是指离合器能够承受的最大扭矩。
一般情况下，离合器扭矩容量越大，车辆性能越好。
但过大的离合器扭矩容量会导致传动系统抗拉强度不足和零部件寿命缩短。
四、汽车膜片弹簧离合器的设计流程1. 确定设计参数：根据车辆类型、发动机功率和扭矩等因素，确定离合器的设计参数。
2. 选取材料：根据离合器的工作环境和要求，选取适当的材料。
一般情况下，离合器压盘和隔板采用高强度钢板，摩擦片采用高温耐磨材料，膜片采用高强度橡胶材料。
3. 绘制图纸：根据设计参数和选取的材料绘制离合器的图纸。
4. 制造样品：根据绘制的图纸制造离合器样品，并进行试验验证。
5. 优化设计：根据试验结果对离合器进行优化设计，直至达到预期效果。
五、汽车膜片弹簧离合器的常见问题及解决方法1. 离合器打滑：可能是由于接触面积过小、压力角过小或摩擦片磨损等原因导致。
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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。
一般有18个径向槽，形成弹性杠杆，同时具有压紧弹簧和分离杠杆的作用。
膜片弹簧整体呈锥形，由分离指和碟簧两部分组成，如图1所示图1 膜片弹簧结构示意图膜片弹簧主要结构参数如图2所示。
R 、r 分别是自由状态下碟簧部分大、小端半径。
R 1、 r 1分别是压盘加载点和支承环加载点的半径，H 是自由状态下碟簧部分的内截锥高度，h 是膜片弹簧钢板厚度，r f 是分离轴承作用的半径。
图2 膜片弹簧主要结构参数 膜片弹簧在自由、压紧和分离状态下的变形如图3所示。
图3 膜片弹簧在不同工作状态下的变形1.2膜片弹簧的弹性特性当离合器处于压紧状态时，弹性变形特性如式1所示()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⋅-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⋅-⋅-⋅-=21111112112112/ln 16E F h r R r R H r R r R H r R r R h λλμλπ（1） 式中，F1为通过支承环和压盘加载膜片弹簧的载荷，1λ为加载点间的相对轴向变形。
当离合器处于分离状态时，弹性变形特性如式2所示，()()()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⋅-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⋅-⋅-⋅-=21212212222/ln 16E F h r R r R H r R r R H r r r R h f ff λλμλπ （2） 式中，F2为分离轴承对分离指端所加载的载荷，2λ为加载点间的相对轴向变形。
在分离与压紧状态下只要膜片弹簧变形到相同的位置，1λ和2λ的关系为：11112λλr R r R f --=2.膜片弹簧优化设计2.1优化目标函数由于离合器使用频繁导致极易磨损，为了保证在摩擦片磨损极限范围内，膜片弹簧仍然有可靠的压紧力，即弹簧压紧力变化的绝对值B A F F -（F B 为膜片弹簧工作点的工作压力,F A 为膜片弹簧达到磨损极限时的工作压力)最小，以及操作轻便，即在分离行程中作用在分离轴承装置上的分离操纵力平均值为最小，将以上两者作为双目标函数，设置加权因子C 1和C 2来调解两目标函数的比例关系，构成统一的目标函数：[])()(min )(2211x F c x F c x f += 由（1）式可得:()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⋅-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⋅-⋅-⋅-=2111111211212/ln 16E F h r R r R H r R r R H r R r R h B B B B λλμλπ (5)()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⋅-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⋅-⋅-⋅-=2111111211212/ln 16E F h r R r R H r R r R H r R r R h A A A A λλμλπ (6) 将（5）和（6）综合，可得第一目标表达式: )min()(1B A F F x F +=当离合器分离时，膜片弹簧产生的操纵力由式(2)和(3)可得到第二目标的表达式：()()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⋅-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⋅-⋅--⋅-=21111111112122/ln 16E )(F h r R r R H r R r R H r r r R r R h x B B f B λλμλπ要求在保证函数F 1最小时，目标函数F 2也要尽可能小。
2.2优化设计变量观察膜片弹簧载荷变形特性公式，膜片弹簧主要尺寸参数有H ，h ，R ，r ，Rl ，r l 共6个。
新离合器膜片弹簧工作时，B 点的弹簧变形量B 1λ的大小对离合器性能影响很大，故也作为设计变量，即膜片弹簧伏化设计变量有：[][]B Tr R r R h H x x x x x x x X 1117654321,,,,,,,,,,,,λ==2.3约束条件的确定2.3.1结构参数约束（1）要保证离合器压紧力变化不大且操纵轻便，弹簧特性曲线应具有负刚度特性，即变形增加而载荷减小。
根据工程经验有要求： 1.6≤H/h ≤2.2； 9°≤H/（R-r ）≤15°（2）保证弹簧材料利用率。
利用率越低，弹簧越硬，弹性特性曲线受直径误差的影响越大，应力越高。
按工程经验，部分尺寸应符合一定的要求： 1.2≤R/r ≤1.35； 70≤2R/h ≤100； 3.5≤R/r 0≤5.0 式中，r 0 为膜片弹簧的小端内径。
（3）为了使摩擦片上压紧力分布均匀，加载点半径应位于摩擦片的平均半径与外半径之间即： 推式： (D+d)/4≤R 1≤D/2； 拉式： (D+d)/4≤r 1≤D/2 （4）根据膜片弹簧结构布置要求，应有： 1≤R －R 1≤7 0≤r 1－r ≤6 0≤r f －r 0≤4（5）膜片弹簧的分离指具有分离杠杆的作用，杠杆比应在一定范围内。
推式： 3.2≤111r R r r f -- ≤4.5；拉式： 3.5≤ 111r R r r f -- ≤9.02.3.2性能参数约束（1）所设计的弹簧压紧力F 1B 应与要求的压紧力F y 相等，即 F 1B =F y（2）为保证磨损点、工作点和分离点有较合适的位置，应正确选择B 1λ相对于拐点H λ处的 位置，要求：0.8≤⎪⎪⎭⎫⎝⎛-11B 1r -R H r R λ ≤1.0 (3) 为使摩擦片磨损后仍能可靠地传递转矩，摩擦片磨损后弹簧工作压紧力F 1A 应大于或等于新摩擦片时的压紧力F 1B , 即：F 1A ≥F 1B(4)弹簧在工作过程中B 点的最大压应力max t B σ应不超过其许用值，即：max t B σ≤[]B t σ(5)弹簧在工作过程中A 点的最大拉应力max A t σ应不超过其许用值，即：max A t σ ≤ []A t σ在实际设计中，膜片弹簧常采用60Si 2MnA ，许用应力[t σ] 为1500-1700MPa(6) 为了减轻驾驶员踩踏板时的劳动强度，要求在分离过程中最终分离力不大于工作点B 点时的压紧力，即：F C ≤F B2.4建立优化约束方程组综上，可建立优化约束方程组： 211)(x x x h =≤2.2 212)(x x x h =≥1.6 4313)(x x x x h -=≤12π4314)(x x x x h -=≥20π435)(x x x h =≤1.35 436)(x x x h =≥1.257)(x x h =≤2D 58)(x x h =≥4dD +1500)(9-=σx h ≤0 a F F x h -=max 10)(≤02311)(x x x h =＞5 2312)(x x x h =＜35 3.用MATLAB 编程求解上述建立了膜片弹簧优化的全部约束条件，通过在MATLAB 中编程可进行优化计算，利用复合形法运算。
下面以某轿车离合器膜片弹簧为例对其进行优化设计。
以某矿用自卸车的推式膜片弹簧离合器为例，其最大转矩为250 N •m ，后备系数为=1.8，从动盘采用双片干式，摩擦片外径为430 mm ，内径为230mm ，摩擦因数为0.3，膜片弹簧材料为60Si 2MnA ，弹性模量为21000 MPa ，泊松比为0.3，许用应力为1500-1700 M P a ，磨损极限为3.2 mm ，分离行程为3.5 mm ，取C 1=0.3，C 2=0.7。
优化结果比较如表所列（优化程序见附录）表1 结构参数优化结果比较 结构参数Rr H h R1 r1 B 1λ 优化前数据 190.20 169.82 6.8 4.00 184.50 156.55 156.55 优化后数据 189.42 156.007.03.78187.42160.00160.00表2 性能参数优化结果比较 结构参数 F A F B F C BA F F -优化前数据 10820 11410 10240 595.80 优化后数据10200101508800155.004.优化结果分析由表2可知，优化后的工作点F B 值等于所要求的F Y ,摩擦片在磨损范围内的变化B A F F -=155N ，相对优化前显著减小，相对变化B A F F -/F B = 0.5%，远小于10%，提高了压紧力的稳定性，保证了摩擦片在磨损极限范围内仍能可靠地传递转矩。
优化后的操纵力减小了14.8%，极大地提高了操纵轻便性。
如图所示，膜片弹簧优化前后的弹性特性曲线都具有负刚度特性，但优化后的弹性特性曲线更有利于布置各工作点，更适合汽车离合器工作特点，优化结果比较理想。