微型汽车离合器膜片弹簧力学分析与研究

论文摘要

离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成,其主要功用是切断和实现对传动系的动力传递,以保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合,确保汽车平稳起步;在换挡时将发动机与传动系分离,减少变速器中换挡齿轮之间的冲击;在工作中受到大的动载荷时,能限制传动系所承受的最大转矩,防止传动系各零件因过载而损坏;同时,由于离合器避免了发动机与变速箱的刚性连接,能有效地降低传动系中的振动和噪声。因此,离合器在使用过程中,故障率极高,其中以因压紧力不足而出现难挂挡而导致异常磨损或烧蚀以及踏板力沉重为主。膜片弹簧是离合器中最关键的部件,离合器的工作压力以及踏板力、压盘升程和分离行程都与膜片弹簧相关。因此,研究膜片弹簧的力学性能对查找离合器故障原因以及提出优化方案不仅具有理论意义,也具有巨大的现实利益。本论文的重点有三方面的内容:一、离合器的工作原理与结构;二、膜片弹簧的数学模型的建立以及理论推导;三、膜片弹簧载荷—变形特性随膜片弹簧杠杆比及厚度的变化规律。首先,分析了离合器的国内外发展现状,并提出本文的研究内容,目的和意义。其次,分析离合器工作原理与结构,离合器的关键零部件在离合器工作中的作用,并提出膜片弹簧对离合器技术参数的影响。接着对离合器的数学模型及载荷—变形特性的分析与推导,得出一套离合器计算的理论依据。通过计算杠杆比与膜片弹簧厚度对离合器膜片弹簧载荷—变形特性的影响,提出优化方案,并通过matlab仿真出变化趋势得出继续优化的方向。通过理论计算与有限元分析,校核膜片弹簧的应力状态。最后结合前面所有的研究成果,总体宏观把握,提出了工作总结与展望。本文从实际应用出发,站在数学建模思想和计算机技术的高度,为离合器的故障原因查找与优化方案的提出提供一种新思路,具有重要的研究和现实意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 微型汽车离合器简介
• 1.2.1 汽车离合器发展简介
• 1.2.2 离合器的分类
• 1.2.3 膜片弹簧离合器简介
• 1.3 膜片弹簧研究的国内外现状
• 1.4 本文研究的目的和意义
• 1.5 本文的主要任务和组织
• 1.5.1 主要任务
• 1.5.2 主要组织
• 第2章 离合器工作原理及结构
• 2.1 膜片弹簧离合器工作要求
• 2.2 膜片弹簧离合器的工作原理
• 2.3 膜片弹簧离合器工作过程分析
• 2.3.1 离合器接合过程的三个过程
• 2.3.2 离合器的接合工况分析
• 2.4 膜片弹簧离合器结构
• 2.4.1 分离轴承总成
• 2.4.2 从动盘总成
• 2.4.3 离合器盖总成
• 2.5 本章小结
• 第3章 离合器膜片弹簧力学分析及数学模型
• 3.1 膜片弹簧的工作情况
• 3.1.1 自由状态
• 3.1.2 结合状态
• 3.1.3 分离状态
• 3.2 膜片弹簧的数学模型
• 3.2.1 A-L计算法所采用的假设
• 3.2.2 碟形弹簧受载变形时的分析
• 3.2.3 碟形弹簧的载荷—变形公式
• 3.2.4 大端加载时膜片弹簧的载荷—变形计算
• 3.2.5 小端加载时膜片弹簧的载荷—变形计算
• 3.3 本章小结
• 第4章 膜片弹簧离合器杠杆比研究
• 4.1 离合器的力学分析
• 4.1.1 发动机初始参数与膜片弹簧材料性能
• 4.1.2 工作压力的计算
• 4.2 杠杆比在膜片弹簧离合器中的意义
• 4.2.1 膜片弹簧的作用
• 4.2.2 杠杆比的定义及影响
• 4.3 计算时的几个问题
• 4.3.1 注意的问题
• 4.3.2 需要简化的问题
• 4.4 离合器当前状态分析
• 4.4.1 A型离合器
• 4.4.2 B型离合器
• 4.5 杠杆比及膜片弹簧厚度变化分析
• 4.5.1 A型离合器杠杆比确定厚度变化分析
• 4.5.2 B型离合器杠杆比确定厚度变化分析
• 4.5.3 离合器载荷随膜片弹簧杠杆比及厚度的变化
• 4.5.4 离合器分离性能分析
• 4.5.5 结论分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 膜片弹簧的有限元分析
• 5.1 ANSYS有限元分析软件
• 5.1.1 ANSYS的特点
• 5.1.2 ANSYS的功能
• 5.2 静应力分析
• 5.2.1 膜片弹簧的强度计算
• 5.2.2 静力分析的初始条件与模型建立
• 5.2.3 A型与B型膜片弹簧静力分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录一 研究生期间发表的论文
• 附录二 研究生期间参与的项目