膜片彈簧研究現(xiàn)狀

自本世紀(jì)初以來(lái)各國(guó)學(xué)者對(duì)碟形彈簧的力學(xué)計(jì)算進(jìn)行過(guò)不少研究。年,美國(guó)斯坦福大學(xué)的鐵摩幸柯提出了著名的鐵摩幸柯假設(shè)即在軸向載荷的作用下,碟形彈簧的矩形子午截面只是繞中心錐面的某一中性點(diǎn)又名翻轉(zhuǎn)中心點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)轉(zhuǎn)角,而矩形截面本身并沒(méi)有變形,開(kāi)始了對(duì)碟形彈簧的研究。年,美國(guó)通用汽車(chē)公司研究實(shí)驗(yàn)部工程師阿爾曼和拉斯路根據(jù)鐵摩幸柯假設(shè),推導(dǎo)出了著名的一公式,這是世界上第一個(gè)推導(dǎo)出可以實(shí)際采用的碟形彈簧計(jì)算公式,奠定了碟形彈簧的計(jì)算基礎(chǔ)。由于此公式簡(jiǎn)單,使用方便,它迄今仍為世界各國(guó)普遍采用。膜片彈簧由碟簧部分和分離指部分組成,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,很難精確計(jì)算出膜片彈簧的載荷一變形關(guān)系。傳統(tǒng)理論認(rèn)為,膜片彈簧的彈性特性是由碟簧部分所決定的,目前,各國(guó)仍普遍采用一公式進(jìn)行膜片彈簧設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算。但由于結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)性,分離指部分對(duì)膜片彈簧整體結(jié)構(gòu)的剛度與強(qiáng)度產(chǎn)生較大影響。之后,各國(guó)學(xué)者在對(duì)一公式進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)上,提出了一些更加完善的計(jì)算公式。但用于計(jì)算膜片彈簧時(shí),與實(shí)際情況還是有較大的出入,不能完全滿足工程應(yīng)用的需要。

膜片彈簧離合器是一種由彈簧鋼制成的具有特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，主要有碟簧部分和分離指部分組成。

1、膜片彈簧離合器具有較理想的非線性彈性特性，彈簧壓力在摩擦片的允許磨損范圍內(nèi)基本保持不變。

2、膜片彈簧離合器兼起壓緊彈簧的分離杠桿的作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量小。

3、高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，彈簧壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；而圓柱螺旋彈簧壓緊力則明顯下降。

4、膜片彈簧以整個(gè)圓周與壓盤(pán)接觸，是壓力分布均勻，摩擦片接觸良好，磨損均勻。

5、易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長(zhǎng)。

6、膜片彈簧中心與離合器中心線重合，平衡性好。

拉式膜片彈簧離合器中的膜片彈簧安裝方向與傳統(tǒng)的推式結(jié)構(gòu)相反，并將支撐點(diǎn)移到了膜片彈簧的大端附近。結(jié)合時(shí)，膜片彈簧的大端支撐在離合器蓋上，以中部壓緊在壓盤(pán)上，將分離軸承向外拉離飛輪實(shí)現(xiàn)離合器的分離

與推式相比，拉式膜片彈簧離合器具有許多優(yōu)點(diǎn)：取消了中間支承各零件，并不用支承環(huán)或只用一個(gè)支承環(huán)，使其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、緊湊，零件數(shù)目更少，質(zhì)量更少；拉式膜片彈簧是中部與壓盤(pán)相壓在同樣壓盤(pán)尺寸的條件下可采用直徑較大的膜片彈簧，提高了壓緊力與傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，且并不增大踏板力，在傳遞相同的轉(zhuǎn)矩時(shí)，可采用尺寸較小的結(jié)構(gòu)；在接合或分離狀態(tài)下，離合器蓋的變形量小，剛度大，分離效率更高；拉式的杠桿比大于推式的杠桿比，且中間支承減少了摩擦損失，傳動(dòng)效率較高，踏板操縱更輕便，拉式的踏板力比推式的一般可減少約；無(wú)論在接合狀態(tài)或分離狀態(tài)，拉式結(jié)構(gòu)的膜片彈簧大端與離合器蓋支承始終保持接觸，在支承環(huán)磨損后不會(huì)形成間隙而增大踏板自由行程，不會(huì)產(chǎn)生沖擊，且使用壽命更長(zhǎng)。

1、由于膜片彈簧有理想的非線性特征,彈簧壓力在摩擦片磨損范圍內(nèi)能保證大致不變，從而使離合器在使用中能保持其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力不變。當(dāng)離合器分離時(shí)，彈簧壓力不像圓柱彈簧那樣升高，而是降低，從而降低踏板力；

2、膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量小；

3、高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；而圓柱彈簧壓緊力明顯下降；

4、由于膜片彈簧大斷面環(huán)形與壓盤(pán)接觸，故其壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻，可提高使用壽命；

5、易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長(zhǎng)；

6、平衡性好；

7、有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。

膜片彈簧的制造工藝較復(fù)雜，對(duì)材料質(zhì)量和尺寸精度要求高，其非線性特性在生產(chǎn)中不易控制，開(kāi)口處容易產(chǎn)生裂紋，端部容易磨損。近年來(lái)，由于材料性能的提高，制造工藝和設(shè)計(jì)方法的逐步完善，膜片彈簧的制造已日趨成熟。

碟形彈簧(又名碟簧，碟形彈簧墊圈，蝶形彈簧，貝勒維爾彈簧墊圈)特別適用于空間狹小、負(fù)載很大的場(chǎng)合。碟形彈簧可分為普通碟形彈簧、開(kāi)槽形碟形彈簧（膜片彈簧）、梯形截面碟形彈簧、耐高溫碟形彈簧、預(yù)緊碟形彈簧、碟形防松墊圈等。SPEC碟形彈簧是美國(guó)聯(lián)合彈簧公司生產(chǎn)的彈簧品牌，美國(guó)聯(lián)合彈簧是源自1857年的全球最大彈簧制造商，擁有耐高溫，抗疲勞特殊合金的專利。SPEC碟形彈簧產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于國(guó)防、海洋、計(jì)算機(jī)、電子、汽車(chē)、航天、鐵路、核電、風(fēng)電、火電、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、建筑機(jī)械、電梯等領(lǐng)域，在中國(guó)已成功配套或更換大型企業(yè)產(chǎn)品上的碟形彈簧，產(chǎn)品質(zhì)量以性能卓越穩(wěn)定而著名。

離合器的主動(dòng)部分和從動(dòng)部分借接觸面間的摩擦作用，或是用液體作為傳動(dòng)介質(zhì)(液力偶合器)，或是用磁力傳動(dòng)(電磁離合器)來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，使兩者之間可以暫時(shí)分離，又可逐漸接合，在傳動(dòng)過(guò)程中又允許兩部分相互轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)前在汽車(chē)上廣泛采用的是用彈簧壓緊的摩擦離合器(簡(jiǎn)稱為摩擦離合器)。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩，通過(guò)飛輪及壓盤(pán)與從動(dòng)盤(pán)接觸面的摩擦作用，傳給從動(dòng)盤(pán)。當(dāng)駕駛員踩下離合器踏板時(shí)，通過(guò)機(jī)件的傳遞，使膜片彈簧大端帶動(dòng)壓盤(pán)后移，此時(shí)從動(dòng)部分與主動(dòng)部分分離 。