某汽车驱动盘构造及优化研发

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1、某汽车驱动盘构造及优化研发1绪论1.1论文研究背景与意义汽车驱动盘是一种汽车内重要的传动盘类零件，用于自动挡车型。自动挡的汽车由于发动机和变速箱之间没有离合器，他们之间的连接是靠液力变矩器来实现的，液力变矩器传递转速和扭矩并使发动机和自动变速箱之间的连接成为非刚性的以方便自动变速箱自动换挡。驱动盘连接发动机曲轴和自动变速箱的液力变矩器两传动件，传递扭矩给液力变矩器，并且还能在汽车启动时由电动机带动，使曲轴旋转。驱动盘由外圈启动齿轮以及盘体组成，外圈齿轮通过圆周对称的焊缝焊接在盘体上，盘上对称分布与曲轴、液力变矩器

2、连接的螺栓孔以及减重孔，开减重孔要保证盘体强度及韧性并能降低驱动盘的转动惯量，提高传动效率。在工作时，驱动盘既要承受汽车行驶中曲轴带动液力变矩器作用在驱动盘上的径向扭矩以及汽车发动时电动机带动外圈齿轮产生的径向扭矩。在轴向上曲轴以及液力变矩器的轴向攒动使驱动盘轴向弯曲变形，驱动盘在传递扭矩的同时吸收曲轴和液力变矩器的位移偏差和对中误差。且盘型零件在工作中高速旋转时，会受到转动惯量引起的离心力作用。在上述载荷作用下，降低驱动盘的质量与转动惯量，并要保证驱动盘的强度和刚度。驱动盘既要有抵抗径向、轴向变形的能力，又要保

3、证径向、轴向的刚度，使汽车在启动及行驶时运行平稳且传动效率高，刚度和柔性要求都要经过实验和分析进行校验。在此基础上本文通过对驱动盘实际所受载荷情况利用渐进结构优化方法对驱动盘进行优化。1.2驱动盘国内外的研究概况国内对驱动盘的结构分析及设计优化有一定研究，计算分析膜盘类的刚度及强度，陈文聘等对轴向对称载荷作用下的膜盘联轴器的轴向刚度进行了研究[1]。宣旗等对之前的文献进行再分析并对弹性膜盘联轴器膜盘进行受力分析，建立与转矩应力的关系式[2]。邱兆国等针对膜盘联轴器高转速高扭矩的工作状态，给出在扭矩作用下，盘面断面

4、的近似等强度曲线根据联轴器在工作状态时的变形特点，并结合其固有频率，推导联轴器最薄处的厚度[3]。艾平贵利用非线性有限元的方法对金属挠性膜盘联轴器的特性进行研究[4]。李琳提出了一种基于膜盘联轴器动力学分析和疲劳寿命理论的型面设计方法[5]。朱可柯等用一种解析解法分析盘联轴器纯扭转的应力应变[6]。龚建民等对膜盘联轴器进行了有限元应力分析并对型面进行优化[7]。对驱动盘零件进行分析的有，杨毅超等根据静力分析结果找到驱动盘承受轴向冲击载荷下的危险点，对盘体进行疲劳寿命分析[8]。刘路等对扭转载荷下的驱动盘进行疲劳寿

5、命分析[9]。姜波分析了挠性驱动盘在实际应用中的受力情况，并根据分析结果对试验台的机械结构进行设计[10]。在国内外对驱动盘进行优化的研究比较少，美国通用公司HansJurgenHauck从减轻重量的优化设计到装配定位螺栓数量的优化设计，已经把驱动盘的结构设计基本定型[11]。韩国现代汽车金晟广等对转矩变速器的驱动盘的装配做了改进[12]。长安汽车李清泉等通过改变结构来实现方便液力变矩器和驱动盘的工艺装配[13]，王鑫等将驱动盘盘体与信号齿进行一体化设计[14]。吉利汽车汪文杰等针对液力变矩器与汽车发动机的连接存

6、在的不稳定，配合差，成本高的技术问题提出的改进连接结构[15]。力帆汽车李胜等发了一种有利于加工和装配的电喷汽油机驱动盘[16]。日产自动车株式会社的荻原修对驱动盘盘面上的减重孔进行了形状优化[17]。王冲等研究了减重孔在不同分布角度下驱动盘的轴向和径向刚度[18]。以上的优化一般是对装配工艺的优化、功能性的优化或者孔形状位置优化并非盘面的拓扑优化，王冲采用渐进结构优化方法（ESO）对含有刚度、转动惯量、体积要求等信息的回转体进行拓扑优化研究[19]。..2驱动盘有限元计算分析2.1驱动盘结构有限元计算分析概况汽

7、车驱动盘，也叫做柔性连接板或挠性连接板（flexplate），主要应用在汽车自动变速器上，连接发动机曲轴和液力耦合器，传递动力和扭矩，呈法兰盘状。驱动盘的中间圆孔与发动机曲轴相连，盘面通过螺栓与液力耦合器相连，将发动机的动力传递给液力耦合器；外圈加齿圈，与电动机啮合，发动时为发动机提供初始速度以完成启动。同时，驱动盘是柔性连接板，能够承受一定的轴向蹿动和挠性弯曲。在工作时，驱动盘既要承受汽车行驶中曲轴带动液力变矩器作用在驱动盘上的径向扭矩以及汽车发动时电动机带动外圈齿轮产生的径向扭矩。在轴向上曲轴以及液力变矩器的

8、轴向攒动使驱动盘轴向弯曲变形，驱动盘在传递扭矩的同时吸收曲轴和液力变矩器的位移偏差和对中误差。且盘型零件在工作中高速旋转时，会受到转动惯量引起的离心力作用。由于汽车驱动盘的功能和安装位置特殊，对驱动盘的结构设计有着特定的要求。一方面，驱动盘需要有一定的强度和刚度来保证扭矩的稳定传递，另一方面，需要具有一定的柔性来承受挠性弯曲，同时还要保证发动机曲轴和液力耦合器的安装不发生