膜片弹簧的应力分析和疲劳寿命的计算.docxVIP

13 第 13 卷　第 4 期 机械研究与应用 Vol 13 　No 4 　　　　　　　　 　　　　　　　　 2000 年 12 月 MECHANICAL RESEARCH APPLICATION 第 13 卷　第 4 期 机械研究与应用 Vol 13 　No 4 　　　　　　　　 　　　　　　　　 2000 年 12 月 MECHANICAL RESEARCH APPLICATION Ξ摘 Ξ 摘 　要 : 通过对膜片弹簧工作过程中应力 - 变形特性的分析 , 确定了材料疲劳破坏的起源点。同时 , 根据离合器膜片簧所承受的载荷特征及载 荷循环的次数 , 运用数理统计方法和疲劳曲线方程 , 不仅描述了起源点的应力与循环次数 σ — N 曲线 , 而且计算出了膜片弹簧的应力衰 　　由于膜片弹簧的弹力具有非线性特征 , 在当代汽 车离合器中被得到广泛的应用 , 它不仅使离合器具备 良好的使用性能 , 而且还大大延长了离合器的使用寿 命。膜片弹簧的结构 , 可看成是均匀分布的径向槽 ( 即分离指 ) 和碟形弹簧两部分组成 , 如图 1 。 规律 , 特别 是 疲劳破坏危险点 Ⅱ点的应力分布状况及 应力 变形规律 , 对指导膜片弹簧的强度设计 , 延长离 膜片弹簧在长期交变载荷的作用下 , 随着时间的 推移 , 即分离循环次数的增加 , 膜片弹簧的压紧力逐 膜片弹簧的应力分析和疲劳寿命的计算 程汉应 (湖北飞碟离合器股份有限公司 ,湖北麻城　438300) 减和安全使用寿命。 关键词 :膜片弹簧 ,应力分析 ,应力衰减 ,疲劳寿命 中图分类号 :TH135 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 :1007 - 4414(2000)04 - 0033 - 04 图 1 　膜片弹簧简图 R 为大端半径 , r 为碟簧部分内径 , h 为碟簧内锥高 , t 为膜簧钢板厚 , L 为膜簧外支承半径 , l 为膜簧内支承半径 , re 为分离加载半径 , rf 为分离指舌部最宽处半径 ,δ 1 为分离指舌尖切槽宽 ,δ 2 为分离指舌根切槽宽。 由于分离指在外载的作用下 ,离合器便获得接合与分离 ,传递或切断发动机转距的功能。然而 ,正因为这种外载是在不断地交变循环的作用 ,才使膜片某些部位应力水平下降 ,产生塑性变形 ,甚至使材料受到破坏 ,膜片弹性失效。为了研究膜片弹簧的塑性变形及疲劳寿命 ,必须研究膜片分离的应力 变形规律。根据大量的试验证明 :膜片弹簧受循环交变载荷时 , 分离指根部窗口处Ⅱ点(如图 2 (a) (b) 正是膜片弹簧疲劳破坏的起源点 ,因此 ,研究膜片弹簧的应力变形 收稿日期 :2000 0703 2Ξ2态。因此图 22((图a) 2中,(膜片的强度设计a)E中、C、 ,疲劳寿命可靠性计算都2 合器的使用寿命具有十分重要的意义。 2 Ξ 2 图 2 　膜片弹簧加载示意图 1　膜片弹簧弹力衰减的分析 渐降低———弹力衰减 ,弹力衰减是因为膜片某些部位产生塑性变形的结果。而膜片出现塑性变形的因素很多 ,除了交变载荷作用外 ,还有增大分离行程 ,增加工况温度等 ,都能使弹簧某些部位材料进入屈服状 必须研究膜片弹簧的受力分析。 膜片弹簧处在离合器安装位置时 ,大端受力 F1 载荷 D 两点) ,它主要使碟形部分产生变形 ,而为了使离合器分离 ,在小端施加力 F2 载荷 ( G 两点) ,使碟形部分继续变形 ,不论是大端还是小端加载 ,膜片弹簧碟部部分在窗口处截面(图 2(b) 中 A - A 截面) 上的应力大于分离指部分 作者简介 :程汉应,男 ,1946 年生 ,高级工程师 ,毕业于华中理工大学 ,现主要从事离合器的设计与研究 ,曾发表多篇论文并获科技奖励。 ·33 · ? 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 2Vol 　No 4 机械研究与应用 第 13 卷　第 4 期　　　　　　　　 　　　　　　　　　 2 200012 MECHANICAL RESEARCH APPLICATION 2000 年 12 月 的截面(图 2(b) 中 B - B 截面) 上的应力 ,因而要搞清膜片应力分布状态 ,只要研究窗口处应力分布就行了。 对于膜片弹簧在分离指端加载 ,其窗口处子午截面(图 2(b) 中 A - A 截面) 上 4 个角点Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的 图3　Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ点σt-λ2关系曲线(hR-r 图 3 　Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ点 σ t - λ 2 关系曲线 ( h R - r - λ 1 2 ( L - l ) ) - K 2 t 2 r ] ( 5 ) 式 ( 5 ) 中 , K 1 、