CAE分析在发动机驱动盘优化设计中的应用.pdf

《CAE分析在发动机驱动盘优化设计中的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、林华：CAE分析在发动机驱动盘优化设计中的应用—’一j乜—，已、'c—j巳—，已—)c48设计研究}4r气K～勺f—ar—xr—xr甜CAE分析在发动机驱动盘优化设计中的应用TheApplicationofCAEAnalysisinTheEngineDrivePlateOptimizationDesign林华(一汽海马动力有限公司)[摘要]本文主要运用CAE软件分析优势，在发动机驱动盘设计中的过程中，结合CAE分析结果，从而优化驱动盘的结构设计。[关键词]驱动盘CAE分析Abstract：Thispapermainlyusesthe

2、advantageofCAEanalysis，combineofCAEanalysisresultsduringtheenginedriveplatedesignprocess，tooptimizetheenginedriveplatephysicaldesign．Keywords：DrivePlateCAEAnalysis1概述对于采用液力变矩器的自动档汽车来说，驱动盘(见图1)是车上重要的动力传动件。它连接发动机曲轴和自动变速箱中的液力变矩器，主要作用是把发动机的扭矩传递给液力变矩器，进而给整车提供动力(结构装配见图2)。另外，

3、焊接在驱动盘上的齿圈与起动电机齿轮啮合，通过起动电机带动曲轴的转动，完成汽车的起动过程。做为发动机与液力变矩器的连接件，驱动盘本身的柔性降低了曲柄连杆机构的不均匀性及冲击，减少了整车的突然加减速对传动系统的影响。驱动盘的耐冲击强度直接影响到动力传递的稳定性和精确性。它的失效将会引起车辆无法行驶，极端情况下还会引起发动机或液力变矩器的破坏。因此在驱动盘的设计开发过程中，必须要保证驱动盘对发动机有足够的强度，以保证驱动盘的使用寿命。由于驱动盘盘体结构的不规则和开孔的存在，传统力学方法难以全面计算出驱动盘各部位受到冲击时的轴向和径向应力。

4、在设计之初难以准确判断驱动盘强度是否满足发动机要求。而通过制作样件进行实际试验的方式则造成开发的周期过长。在这种情况下，利用CAE有限元分析方法是最佳的选择。随着目前CAE分析技术发展的日臻成熟，其已经逐渐成为发动机设计前期设计验证的手段之一。根据材料的强度理论可以知道，当零件所受到的应力值达到材料的屈服应力值或疲劳应力值时，材料就会发生断裂破坏或塑性变形。驱动盘作为汽车传动系统中的重要部件，需要保证它的结构强度，因此在驱动盘的设计验证过程中，需要对驱动盘的结构强度进行CAE分析，以保证驱动盘的设计质量。图1驱动盘外形图图2结构装配

5、图2问题背景目前，我司的一款发动机改型升级，发动机的最大输出扭矩由原先187N．m提升到240N．m，其中原先大部分零件都可保持不变。原机型的驱动盘是否能满足提升机型的要求，能否直接借用，如何进行设计验证，这是面临的问题。鉴于目前我司的CAE软件应用现状及各CAE2内燃机与配件2014年第10期软件的不同优势，决定应用Hypermesh软件完成网格的划分，用abaqus软件完成设置及运算。从而运用CAE有限元分析手段完成对驱动盘的设计验证。3驱动盘CAE计算分析情况3．1驱动盘强度的CAE分析项目、导入模型及材料性能1)采用原先的驱

6、动盘模型，把输出扭矩由原先187N．m增大到240N．nl，由此确定加载条件。根据驱动盘行业内多年生产和开发的经验，驱动盘的CAE分析需要进行以下项目(表1)：表1CAE分析项目及加载条件序号项目名称加载条件加载依据安全系数传递扭矩10倍发12400N．nl动机最大≥1．2受力分析扭矩离心力超高速旋12000rpm≥1．1分析转试验复合工况扭矩2400N．m+轴极端试验3向受力1000N+轴≥1．1分析条件向偏角0．52)驱动盘包括了两部分，分别是驱动盘盘体和齿圈，其制造材料性能参数如表2：表2材料性能参数名称材料抗拉强度弹性模量泊

7、松比驱动盘盘体QStE460TM520～670Mpa206000齿圈45#t>600MpaN／ram20．33)模型的导人和网格划分图3导入的驱动盘模型从CATIA软件中把驱动盘的数模转换为STP或IGS格式，导入到Hypermesh软件中。驱动盘在安装中，还需要结合板进行局部加强，因此导人结合板共同分析(其材料特性与盘体材料相同)。最终导人模型见图3。在Hypermesh中划分网格，网格划分结果见图4。3．2驱动盘CAE计算结果1)传递扭矩受力分析根据发动机最大扭矩240N．m，根据经验采用10倍发动机扭矩作为加载扭矩负荷。加载及

8、约束方式为：固定约束驱动盘与液力变矩器的4个连接孑L及安装面，与曲轴端安装的8个固定螺栓施加扭矩负荷。运算结果如下图5及图6：

9、_≯0≯：蠢。_-警‘除豢．

10、

11、：+-．一圈h传动扭矩压力五图从以上运算可知：在扭矩2400N．in的作用