膜片弹簧离合器力学分析与基于灵敏度分析的优化设计

发布时间：2022-07-01 09:45

　　本文研究了汽车用离合器膜片弹簧在工作过程中的受载情况。主要工作如下： 在新假设条件的基础上，对原载荷—变形公式进行了一定的修改，并分析了膜片弹簧各参数改变时对弹簧特性曲线的影响； 分析了膜片弹簧碟簧部分四个角点的应力分布特点，讨论了引起膜片弹簧疲劳失效的原因，指出了膜簧凹面内径角点Ⅱ处应力变化幅变化过大，是导致膜片弹簧产生疲劳破坏的主要原因； 介绍了优化设计的方法和多目标优化解问题，阐述了约束随机方向法的原理和特点，并在灵敏度分析的基础上，采用四个不同的优化目标分别对膜片弹簧进行了单目标和多目标优化，取得了膜片弹簧的最优解； 对膜片弹簧最优解进行了二次灵敏度稳健分析，讨论了各参数对约束条件的影响情况，给定了最优解圆整值的偏差范围。通过计算证明，对最优解取定适当的圆整值和偏差可较大地提高膜片弹簧的生产效率和质量。 

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
第一章 引言
    1.1 膜片弹簧离合器简介及研究意义
        1.1.1 汽车离合器简介
        1.1.2 膜片弹簧离合器简介
        1.1.3 优化设计理论与灵敏度分析技术概述
        1.1.4 课题研究意义
    1.2 膜片弹簧力学分析及优化设计研究现状
    1.3 主要研究内容
    1.4 章节安排
    1.5 本章小结
第二章 膜片弹簧碟簧部分力学分析
    2.1 膜片弹簧离合器结构和工作原理
        2.1.1 膜片弹簧离合器总成结构
        2.1.2 膜片弹簧离合器的工作原理
    2.2 膜片弹簧的碟簧部分力学分析及数学模型建立
        2.2.1 膜片弹簧碟簧部分受力假设
        2.2.2 膜片弹簧碟簧部分受力分析
        2.2.3 切向拉压变形引起切向应力σ_（11）和径向内力矩M_（r1）
        2.2.4 切向弯曲变形引起切向应力σ_（12）和径向内力矩M_（r2）
        2.2.5 膜片弹簧碟簧部分数学模型建立
    2.3 载荷作用的支承半径为L和L时的影响
    2.4 本章小结
第三章 膜片弹簧分离指部分力学分析
    3.1 膜片弹簧的工作过程
    3.2 膜片弹簧分离指部分受力分析
        3.2.1 分离过程中，在小端载荷P_2作用下，大端L处的载荷—变形公式
        3.2.2 分离过程中，不考虑分离指弯曲时，小端加载荷P_2时，小端r_F处的载荷-变形公式
        3.2.3 小端加载荷P_2下，小端r_F处实际的总变形量λ_2
    3.3 膜片弹簧的载荷—变形特性分析
        3.3.1 膜片弹簧载荷—变形曲线合成
        3.3.2 膜片弹簧的载荷—变形特性分析
    3.4 影响膜簧载荷—变形特性的因素讨论
        3.4.1 高厚比z=h／t的影响
        3.4.2 外内径比C=R／r的影响
        3.4.3 支承半径L和l的影响
        3.4.4 工作点λ_b位置的影响
    3.5 实际特性曲线与计算曲线的误差
        3.5.1 曲线右移现象
        3.5.2 曲线滞后现象
    3.6 本章小结
第四章 膜片弹簧应力—变形特性与失效原因分析
    4.1 膜片弹簧的应力—变形计算与特性
        4.1.1 未考虑支承半径时膜片弹簧应力—变形计算
        4.1.2 考虑支承半径时膜片弹簧应力—变形计算
    4.2 影响膜片弹簧应力—变形特性的因素
        4.2.1 高厚比z=h／t的影响
        4.2.2 外内径比C=R／r的影响
    4.3 膜片弹簧离合器失效原因分析
        4.3.1 膜片弹簧失效情况简介
        4.3.2 失效分析
    4.4 本章小结
第五章 优化设计方法综述及随机方向法
    5.1 优化设计概论
        5.1.1 优化设计在工程设计中的作用
        5.1.2 优化设计数学模型
        5.1.3 优化设计数学模型的三要素
        5.1.4 约束优化问题的表达式和最优解
    5.2 多目标问题
        5.2.1 多目标问题简介
        5.2.2 线性加权法
    5.3 优化方法—随机方向法
        5.3.1 优化方法分类
        5.3.2 随机方向法原理与应用
    5.4 本章小结
第六章 膜片弹簧离合器优化设计
    6.1 膜片弹簧的优化数学模型
        6.1.1 设计变量选取
        6.1.2 优化目标的选取
        6.1.3 约束条件的选取
    6.2 膜片弹簧单目标优化设计
        6.2.1 目标函数1优化（NO．1）
        6.2.2 目标函数2优化（NO．2）
        6.2.3 目标函数3优化（NO．3）
        6.2.4 目标函数4优化（NO．4）
        6.2.5 优化结果分析
    6.3 膜片弹簧多目标优化设计
        6.3.1 双目标函数1优化
        6.3.2 双目标函数2优化
        6.3.3 优化结果分析
    6.4 本章小结
第七章 膜片弹簧灵敏度分析与运用
    7.1 问题提出
    7.2 灵敏度分析方案的确定
        7.2.1 约束条件灵敏度分析
        7.2.2 二次灵敏度稳健分析
    7.3 本章小结
第八章 结论
致谢
参考资料


【参考文献】：
期刊论文
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[8]工程稳健优化设计[J]. 陈立周,翁海珊.  机械设计. 1998(08)
[9]重载机械膜片弹簧离合器的优化设计[J]. 彭书志.  光机电信息. 1998(07)
[10]碟形弹簧非线性特性分析有限元法[J]. 张进国,吕英民.  机械研究与应用. 1998(02)



本文编号：3654009