于平_基于HyperMesh的分离拨叉建模仿真

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1、Altair2015技术大会论文集基于HyperMesh的分离拨叉建模仿真Fork-ClutchSimulationBasedonHyperMesh于平(一汽轿车股份有限公司发传中心、长春、130013)摘要:本文主要介绍了HyperMesh在CAE分析中针对复杂钣金件的网格划分过程，完成了静强度及疲劳强度分析并进行评估关键词:分离拨叉HyperMesh网格强度刚度疲劳Abstract:ThispaperintroduceshowtogetcomplexmetalplatemeshusingHyperMesh，thenanalysisthestati

2、candfatiguestrengthandcompletetheevaluation.Keywords:fork-clutchHyperMeshmeshstrengthstiffnessfatigue1概述汽车离合器可将传动系统随时分离或接合。它的作用是使发动机和变速器之间能逐渐接合，从而保证汽车平稳起步；切断发动机和变速器之间的联系，以便换挡和减少换挡时的冲击；当汽车紧急制动时能起到分离作用，从而起到一定的保护作用，由此可见若分离拨叉断裂后果十分严重。某试验车型离合机构工作原理如图1所示，分泵通过推杆向分离拨叉下部球面处施加推力，固定在变速器的支

3、撑钉作为支点，使分离轴承向前移动推动离合器压盘的分离指从而切断动力传递。为保证车辆的动力传递，分离指的反作用力很大（本文的反作用力为3400N），那么设计分离拨叉应满足以下两个要求：a、强度：足够大的疲劳安全系数，提高可靠性b、刚度：足够小的变形，降低离合踏板的空行程-1-Altair2015技术大会论文集分离轴承安装在一轴盖上，限制径向位移分离拨叉支撑钉端面固定在变速器此处与推杆接触图1分离拨叉结构图下图2为某试制型号分离拨叉在疲劳试验过程中发生断裂，均发生在支撑钉附近处。1号2号图2分离拨叉断裂2有限元模型的建立对分离轴承和支撑钉做适当简化并组建

4、装配体，由于结构和受力的对称性，此次分析采用对称模式。尽管分离拨叉为钣金件，但为保证分析精度，采用实体网格。2.1网格划分由于六面体的精度理论上高于四面体，并且同等体积下六面体的节点要比四面体少得多，故此次分析均采用六面体网格（图1）。支撑钉和分离轴承使用HyperMesh直接分块即可划分出高质量的六面体网格（图3）。-2-Altair2015技术大会论文集图3分离拨叉作为相对复杂的钣金件不宜分块，但可以使用elemoffset命令快速的建立六面体网格，offset后只有部分网格偏离几何但可以手动调整节点使之贴合几何表面，过程详见图4。划分2D网格，

5、根据分析重点控制网格密度offset节点偏离几何Nodeeditandproject高质量网格图4网格划分流程-3-Altair2015技术大会论文集由于HyperMesh的灵活与强大，十五分钟即可完成网格划分，结点数和单元数见表1。表1结点数和单元数零件结点数单元数支撑钉40773003分离轴承30982190分离拨叉18641140962.2材料与属性静强度分析采用线弹性材料本构模型，钣金的材料定义参数：接触弹性模量：212GPa泊松比：0.288载荷及位移约束定义疲劳分析通过neuber双曲线重新计算最大应力考接触固支虑塑性的影响。2.3有限元

6、模型受力和约束图支撑钉根部约束6个自由度，分离轴承通过耦合约三个零件的对束在耦合点施加载荷和相应的位移约束，推杆处同样建称约束立耦合施加位移，并建立分离轴承和分离拨叉以及支撑钉和分离拨叉间的接触，见图5(a)。位移图5(b)力和约束图5(a)接触定义力和约束见图5(b)。3计算结果图刚度见图6。-4-Altair2015技术大会论文集1.6mm图6强度及疲劳见图7568Mpa应力4处安全系数低于1.2疲劳图74分析与结论由图7可得到分离拨叉的最大应力σmax=568MPa，该分离拨叉的材料许用应力值为：σb=400MPa。尽管材料为线弹性所计算的应力

7、值偏大，但从位移及应力云图可以判断出拨叉多处发生塑性变形。应力云图与1号试验零件对比见图8-5-Altair2015技术大会论文集应力云图对比图8疲劳云图与2号试验零件对比见图9图9通过图8和9，可以判断分离拨叉的损坏处与云图分布基本吻合。因此，分离拨叉无论是刚度还是强度都有待提高。通过使用HyperMesh对离合机构进行网格划分，相比较其它网格划分工具，可以更快更好的生成六面体网格，提高计算精度，人性化的前处理界面使得整个仿真周期缩短到2个小时，并为优化设计提供了理论依据。5参考文献[1]《HyperMesh&HyperView应用技巧与高级实例》

8、，2012.8-6-