基于ANSYS的汽车起步工况离合器压盘热力学分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com基于ANSYS的汔车起步工)兄离合器压盘热力学分析口刘传波口李明口莫易敏口吕俊成武汉理工大学机电工程学院武汉430070摘要：通过UG建模，采用有限元分析法，模拟汽车离合器的起步工况，并分析起步工况下，压盘温度场分布和温度的变化以及压盘产生的热形变。实验表明最大温度梯度产生在“凸耳”处，因此该处的热应力和形变量最大。关键词：离合器压盘ANSYS有限元分析法热力学热变形中图分类号：U463．211文献标识码：A文章编号：1000—4998(2009)09—0011—03离合器是汽车传动系统中与发动机直接联系的重采用

2、UG建立三维模型，对实际结构做相应的简要部件，起着保证汽车平稳起步、变速器顺利换挡和防化，使其既容易建模求解，又符合实际情况。在保证压止传动系统过载等作用。汽车起步过程中离合器主、从盘结构的力学特性和计算精度的前提下，简化如下t1：动件相对滑动，导致压盘等零件温度升高从而产生热1)根据压盘结构的对称性，取压盘的三分之一作变形，不均匀的热变形又会导致压盘表面不平，从而影为研究对象。响压盘升程，并可能引起离合器分离不彻底。大量研究2)忽略所有过渡圆角。证明离合器的损坏80％以上都是热量引起的。江苏理3)忽略拔模斜度及压盘摩擦表面的斜度。工大学张铁山等人

3、，利用热电偶对压盘的表面进行测1．2划分网格量实验，得出了起步工况下压盘表面温度随时间变化单元选Solid70。自由网格划分技术划分网格只能的规律；日本学者岩田省山通过试验，对压盘的变形量将体划分成四面体网格，有限元模型网格数量大，降低进行测量，得出了起步工况下压盘的形变规律。作者在了计算的精度和速度。而映射网格划分生成的网格形上述试验的基础上，通过模拟起步工况，基于ANSYS状规则，数量上要比相应的自由网格少很多，不仅节省对压盘进行有限元分析，得出在离合器起步过程中，压计算时问，而且提高了计算精度，所以本文采用映射网盘的温度场、热应力以及变形情况

4、。格。划分结果如图1所示，其中路径1为沿摩擦面径向均匀分布的9个节点。1压盘有限元模型1．1压盘的建模及结构简化2载荷工况及边界条件高日期2009———一本文模拟的工况为汽车起步工况，模拟车辆由静偏小。逐步增大杠杆比，通过理论计算，在杠杆比=簧厚度可以有效地影响工作压紧力，实例中工作压紧2．527，膜片弹簧厚度为2．0mm时，工作压力为3．949力由原来的4．085kN变化为3．949kN，满足膜片弹簧kN，最大分离力为1．1582kN，此时的状态是合理的。设计要求。2)膜片弹簧的分离性能突出地体现在小端的分离参考文献行程上，在压盘升程为2．1mm

5、时，膜片弹簧小端分离【1】林世裕．膜片弹簧与碟形弹簧离合器的设计与制造【M】．行程随着杠杆比的增大而增大，因此，分离性能也逐渐江苏：东南大学出版社，1995：175—189．变差。但在杠杆比一定而厚度增加时，并不能有效地影【2】赵晋敏，杨万福．汽车离合器膜片弹簧的模糊可靠性优化响膜片弹簧的分离性能。设计[J]．中国机械工程，1995(4)：45—189．【3】程汉应．汽车离合器膜片弹簧工作特性曲线及其优化设计4结束语[J】．湖北汽车，1999(5)：52—55．膜片弹簧杆杠比与厚度均能对其载荷一变形特性【4]肖文颖，许海华．汽车离合器膜片弹簧的优化

6、设计[J】．公有着重要影响，改变杠杆比可以有效影响最大分离力路与汽运，2007(121)：9—10．和分离性能，实例中最大分离力由初始的1．246kN降△低为1．1582kN，改善了踏板力沉重现象；改变膜片弹(编辑凌云)机械制造47卷第541期2009／9回学兔兔www.xuetutu.com计算结果如表1所示。表1对流换热系数表温度区间／。C对流换热系数／W·(m2·oC)[27，77]h=74．0522—0．0286￡[77，127】h=72．8202—0．0l26t[127，177]h=73．6839—0．0194t3试验结果分析止到离合器完

7、全接合的过程，根据实际经验，接合时间3．1压盘温度场分析取2s。通过ANSYS有限元分析得出图2所示之压盘温度假设压盘工作的环境温度保持30oC不变，它在工云图。汽车起步滑摩结束后，压盘的温度明显升高，其作过程中受到的热载荷有：压盘从周围环境吸热，即第中高温区主要集中在压盘的摩擦面，温升最大的地方一类边界条件；压盘与摩擦片摩擦生热，本次试验采用是压盘摩擦面半径最大处，达到25℃，如图2(a)所示。的载荷模型是对摩擦表面施加第二类边界条件；非摩压盘摩擦面的温度随半径的增大而大体上呈线性增擦表面与空气对流换热，本次试验采用的载荷模型是长，如图2(b)所

8、示，从距离压盘内边缘6．1mm到24．4对压盘非摩擦表面施加第三类边界条件；压盘与周围mm，压盘温度呈线性增长，距离小于6