发动机前端附件驱动系统自动张紧器性能仿真研究

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1、工程硕士学位论文发动机前端附件驱动系统自动张紧器性能仿真研究作者姓名徐谱工程领域车辆工程校内指导教师SubhashRakheja教授校外指导教师VincenzoMacchiarulo博士所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年4月SimulationResearchonAutomaticTensionerPerformanceofEngineFrontEndAccessoryDriveSystemADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XuPuSupervisor：

2、Prof.SubhashRakhejaSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TK414.4学校代号：10561学号：201521003055华南理工大学硕士学位论文发动机前端附件驱动系统自动张紧器性能仿真研究作者姓名：徐谱指导教师姓名、职称：SubhashRakheja教授VincenzoMacchiarulo博士申请学位级别：工程硕士工程领域名称：车辆工程论文形式：产品研发工程设计应用研究工程/项目管理调研报告研究方向：车辆系统动力学与现代设计方法论文提交日期：

3、2018年4月12日论文答辩日期：2018年6月2日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：邬晴辉委员：上官文斌、康英姿、赵学智、邱志成摘要自动张紧器是汽车发动机前端附件驱动系统的重要组成部分，起维持皮带张力、降低带段横向振动的作用。当前自动张紧器的研发，主要通过试验的方法对张紧器性能进行验证，导致张紧器研发通用性差、成本高、周期长等问题。因此，通过CAE仿真技术开展自动张紧器性能仿真研究，对提高张紧器研发效率，降低研发成本具有重要意义。论文以某车型自动张紧器为研究对象，在有限元分析软件Abaqus中建立自动

4、张紧器准静态扭矩性能仿真模型，在扭矩性能仿真模型的基础上，通过模拟阻尼材料在耐久试验中的滑动磨损过程，实现自动张紧器耐久性能仿真。论文的主要工作如下：（1）论述了发动机前端附件工作原理，分析了自动张紧器在发动机静态、稳态和动态工况下在FEAD系统中的作用；以工程上常见的弹簧外撑式阻尼机构为例，分析了自动张紧器的结构和工作原理；给出了自动张紧器的扭矩性能和耐久性能评价指标和试验方法。（2）提出了在有限元分析软件Abauqs中建立张紧器扭矩性能仿真模型的方法，获得了张紧器仿真输出扭矩；考虑衬套阻尼对输出扭矩的影响，对仿真输出扭矩进行了修正；

5、从零件间接触状态、弹簧扭矩性能、阻尼扭矩性能详细分析了仿真与试验结果，验证了仿真模型的正确性；建立了无阻尼件约束下弹簧扭转仿真模型，分析了弹簧在无约束状态下径向形变的规律，找到了两阻尼件起作用时间先后顺序的原因；对比有无阻尼件约束下弹簧输出扭矩，验证了有约束下弹簧刚度会变大的设想。（3）基于Archard磨损模型推导出阻尼件磨损深度的计算公式，给出了该公式的离散化计算方法；将张紧器耐久试验等效为四杆机构，分析了阻尼件在耐久试验中运动学规律，并根据该运动规律确定了阻尼材料的磨损系数；在扭矩仿真模型基础上定义阻尼材料为Ale自适应网格，编写

6、计算磨损量的用户子程序Umeshmotion，通过仿真获得了耐久试验后阻尼材料的磨损深度以及阻尼变化，并通过试验进行了验证。关键词：发动机前端附件；自动张紧器；扭矩性能；耐久性能；磨损仿真IABSTRACTTheautomatictensionerisanimportantpartofthefrontendaccessorydrivesystemanditplaystheroleofmaintainingthebelttensionandreducingthelateralvibrationofthebelt.Atpresent,the

7、developmentofautomatictensionermainlyverifiestheperformanceofthetensionerthroughthetestmethods,whichresultsintheproblemsofpooruniversality,highcost,andlongcycleofthedevelopment.Therefore,itisofgreatsignificancetoimprovetheproductdevelopmentefficiencyandreducetheR&Dcostby

8、performingCAEsimulationtechnologytosimulatetheperformanceoftheauto-tensioner.Thispapertooktheautotensio