蝶形弹簧载荷特性有限元分析法探讨

陈黄发，严皓，朱建华

（广汽研究院动力总成技术研发中心，广东 广州 511434）

1 引言

近年来在轿车和轻型载货汽车上广泛采用的一种蝶形弹簧结构，与压盘是以整个圆周接触，使得压力分布趋于均匀，并且由于具有非线性弹性特性，故能在从动盘摩擦片磨损后仍能可靠稳定地传递设计的转矩。蝶形弹簧是一种对称零件，平衡性好，在高速下其压紧力降低很少，而周向布置弹簧，因受离心力作用会产生横向挠曲，弹簧由于会严重鼓出而降低对压盘的压紧力，从而引起传递转矩降低，导致产品性能无法保证。因此蝶形弹簧载荷特性对保证产品性能极为重要，常见载荷特性计算方法有（A-L法）和（Γ法）[1][2]。本文以普通蝶形弹簧为研究对象，建立蝶形弹簧三维模型，对模型开展有限元分析，通过数值分析和运算得到一条与工厂试验值比较接近的蝶形弹簧有限元分析载荷特性曲线[3]，为实际生产及设计提供数值仿真验证。通过对蝶形弹簧载荷过程工况进行有限元分析，得到蝶形弹簧应力应变数值情况[4]，并进行数值拟合，得到蝶形弹簧的载荷特性曲线。其结果可为蝶形弹簧改进设计及制造加工[5]提供一定的理论依据，并兼顾安全性校核[4]。

2 普通蝶形弹簧

普通蝶形弹簧，简称蝶形弹簧或碟簧。蝶形弹簧（图1）形状像一个没有底的宽边碟子，截面为截圆锥壳形。在上下端面的外径D与内径d处承受轴向载荷F时，其截面的锥底角ɑ减小，使弹簧产生轴向变形λ。……