为了更好地对膜片弹簧的性能特性进行优化,本文采用了G.SCHRFMMER的研究论文一TheSlottedConicalDiskSpring®中的公式(4),它对A-L公式进行了改进,该公式在综合考虑了膜片弹簧分离指的弯曲变形所引起的弹簧位移,因而比A-L公式更精确。
式中:P为膜片弹簧的载荷,F1膜片弹簧因变形产生的位移,TD槽的最大直径,即分离指根部直径;0D膜片弹黃大端直径,ID膜片弹黃内段直径,E:弹性模量,μ:泊松比,T:膜片弹簧厚度,L。:膜片弹賛全尚,H:膜片弹賛锥高,L:膜片弹賛内端下沿到膜片弹簧底端面的垂直距离。
3 膜片弹簧结构参数及其性能曲线的优化
由于在行星变速箱内膜片弹簧的设计空间有限,见图4,为了获得更好的膜片弹簧特性曲线,需要对设计空间内的膜片弹簧结构参数化进行优化,以获得更好的膜片弹簧性能曲线。如在换档元件工作行程范围内,即在膜片弹簧在换档工况的有效行程内,让其承受或产生的最大载荷与最小载荷相对变化率得到控制,比如让它小于20%,或让膜片弹簧的性能特性曲线在膜簧的工作行程范围内越平缓越好。
图4 某变速箱中离合器C1与C2的布置图
3.1 设计变量
由公式(4)可以看出,应该取设计变量L、0D、TD、ID、T这几个变量作为设计变量,在本文中,主要通过调整高度L、膜片弹簧厚度T以及膜簧开槽深度即其直径TD共三个设计变量来进行优化。0D、ID与常数μ、E—样保持不变。
3.2 目标函数
为了使膜片弹簧在其工作行程范围内性能曲线平缓波动幅度小,取其工作行程范围内产生的最小点力P2与最大载荷Pi的差值与最小载荷P2的比率最为优化的目标。
P2的选取根据第一次试算结果来选定。Pi为膜片弹簧开始变形到其工作行程内的低点P2之间的最大载荷。
3.3 约束
针对C1离合器膜片弹簧,将设计变量、、的范围限定为:分别取l0mm、9mm、8mm、7mm四个值。对膜片弹簧的厚度与对应槽深的直径约束如下:2mm<T<2.8mm,120mm<TD<150mm

