外文翻譯--汽車膜片彈簧離合器的優(yōu)化設(shè)計(jì)

1、<p>　　汽車膜片彈簧離合器的優(yōu)化設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：膜片彈簧離合器的工作性能主要取決于膜片彈簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)。在本文中，我們以膜片彈簧的最低應(yīng)力危險(xiǎn)點(diǎn)作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)，并使用復(fù)雜的方法來解決約束問題的極值。其計(jì)算方法和結(jié)果可以為設(shè)計(jì)者提供參考。</p><p>　　關(guān)鍵詞：離合器；膜片彈簧；優(yōu)化設(shè)計(jì)</p><p><b>　　

2、1 引言</b></p><p>　　汽車離合器的壓緊彈簧是一種特殊的碟形彈簧，其內(nèi)錐面上開有許多徑向通槽。錐體的外部和槽內(nèi)的邊緣分別起到彈簧和分離杠桿的功能?？梢钥闯?膜片彈簧有壓縮彈簧和分離杠桿兩種功能，因而離合器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，軸向尺寸縮短。與此同時(shí)，由于膜片彈簧和壓盤圓周接觸，作用在壓盤上的壓力確保了分布均勻。因此膜片彈簧離合器得到了廣泛的應(yīng)用。然而，在過去的時(shí)間里膜片彈簧是由反復(fù)試驗(yàn)、反復(fù)修改計(jì)

3、算結(jié)果的方法被設(shè)計(jì)的，并且非常困難地獲得最優(yōu)結(jié)果。在這篇文章里,這個(gè)問題很容易通過優(yōu)化設(shè)計(jì)的程序來解決。</p><p>　　2 膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)和設(shè)計(jì)變量</p><p>　　膜片彈簧的形狀和結(jié)構(gòu)見圖1。在離合器設(shè)計(jì)中，合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇應(yīng)考慮能使離合器可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，這樣膜片彈簧壓力的危險(xiǎn)點(diǎn)的可以達(dá)到最小程度，以便延長(zhǎng)其使用壽命。所以，本文尋求危險(xiǎn)點(diǎn)的最小壓力的方法作

4、為優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)。</p><p>　　當(dāng)力P2通過分離軸承作用在膜片彈簧內(nèi)端時(shí)，外端將會(huì)產(chǎn)生變形λ1，如圖2所示。他們的關(guān)系是：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中，E為彈性模量，對(duì)于鋼，E=2.1×105MPa；μ為泊松比，對(duì)于鋼，μ=0.3。其它尺寸符號(hào)見圖1和2，其長(zhǎng)度單位為毫米。&l

5、t;/p><p><b>　　圖1 膜片彈簧</b></p><p>　　R—碟形彈簧外半徑；r—支撐環(huán)作用半徑；H—碟簧內(nèi)截錐的高度；h—彈簧片的厚度；α——錐體角度；R0—碟形彈簧內(nèi)半徑；rc—窗孔內(nèi)半徑</p><p>　　圖2 膜片彈簧受載時(shí)的變形圖</p><p>　　L—膜片彈簧和壓盤間的接觸半徑；e—支撐環(huán)的平

6、均半徑；rp—分離軸承作用半徑；λ1,λ2—膜片彈簧的外端、內(nèi)端變形</p><p>　　當(dāng)膜片彈簧變形時(shí)，最大的應(yīng)力是發(fā)生在碟形彈簧內(nèi)半徑尖端，這個(gè)應(yīng)力值為：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中，β2為分離杠桿外圍部分的寬度系數(shù)，其計(jì)算公式如下：</p><p>　　式中，n為分離

7、桿的數(shù)目，其它符號(hào)見圖1和圖2。</p><p><b>　　采用的設(shè)計(jì)變量為</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　式（1）可改寫成</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p>

8、<p>　　令，則將E和μ的值代入式（4），我們能得到</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　P2可以被表示為P2=P2（x1,x2,x3），替代式(2-5)，我們能得到</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　

9、　式中，</b></p><p>　　σA 可以表示為σA =σA （x1,x2,x3）。</p><p><b>　　3 約束條件</b></p><p>　　膜片彈簧的彈性變形是非線性的，H/h的比例對(duì)彈簧的性能的影響是非常大的。通常H/h的值的變化在1.5到2.5之間，即</p><p><b&g

10、t;　?。?-1）</b></p><p>　　R/r的值由結(jié)構(gòu)布置和壓縮力的要求來確定，一般來說是不大于1.5，通常約1.25。</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　外部的變形特性λ1也由離合器的結(jié)構(gòu)安排來確定，一般λ1的取值范圍為2.5~5.0。</p><p><b

11、>　　（3-3）</b></p><p>　　在離合器安裝后，要求膜片彈簧應(yīng)該能夠有一定的壓縮力，從而保證可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。但是壓縮力不應(yīng)太大以至于使傳動(dòng)裝置過載。通常P2的值的變化在1500N到2000N。</p><p>　　（3-4） </p><p>　　當(dāng)摩擦片磨損達(dá)到最大值時(shí)，離合器應(yīng)該

12、能夠可靠傳輸發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　膜片彈簧處在的最大變形時(shí)，應(yīng)力危險(xiǎn)點(diǎn)的值不能超過其允許值。</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　因此，關(guān)于膜片彈簧在危險(xiǎn)點(diǎn)的最小應(yīng)力的目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型被獲得。</p&

13、gt;<p><b>　?。?-7）</b></p><p><b>　　約束條件如下：</b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p><b>　　4 程序圖解</b></p><p>　　主要的程序圖解見圖3。程序

14、由FORTRAN語言進(jìn)行編寫，已知數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)文件進(jìn)行輸入，最優(yōu)的結(jié)果按照格式輸出。這個(gè)過程可在一臺(tái)個(gè)人電腦完成。</p><p><b>　　5 計(jì)算實(shí)例</b></p><p><b>　　設(shè)原始結(jié)構(gòu)參數(shù)是：</b></p><p>　　h=2.6mm，R=122.5mm，L=120mm，e=97mm，rp=28mm，δ

15、2=12.2mm，n=18mm，rc=81mm。優(yōu)化結(jié)果如下：x1=H/h=1.95，x2=R/r=1.25，x3=λ1=2.57mm，σAmin=1533.4N/mm2。</p><p>　　當(dāng)膜片彈簧借助反復(fù)試驗(yàn)的方法來設(shè)計(jì)時(shí)，A點(diǎn)的應(yīng)力值大約為1650N/mm2。顯然，在優(yōu)化以后應(yīng)力相對(duì)減少7.1%。</p><p><b>　　6 結(jié)論</b></p&g