汽車膜片彈簧離合器的膜片彈簧特性曲線a-l計(jì)算法以及汽車膜片彈簧的有限元分析-免費(fèi)閱讀
【正文】 還要感謝四年來教我各種知識的各位老師，同時(shí)，也要感謝所有對我進(jìn)行各種幫助和關(guān)心的各位同學(xué)，他們都在學(xué)習(xí)和生活上給了我極大的幫助。由于本人水平及畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間的限制，雖然本文對膜片彈簧特性曲線進(jìn)行了有限元的分析，并與傳統(tǒng)AL公式進(jìn)行了對比，但是只是進(jìn)行了開始一小段的模擬，后面由于對Hyperworks中非線性參數(shù)設(shè)置還有很多不清楚的地方，還有待進(jìn)一步的研究，本人認(rèn)為還可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)： （1）對膜片彈簧的有限元模型進(jìn)行進(jìn)一步的完善，例如進(jìn)一步精確邊界條件和載荷的位置，還有考慮摩擦因素的影響，還可以多用幾種單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，進(jìn)一步研究。由于Hyperworks中非線性計(jì)算涉及的參數(shù)較多，設(shè)定困難，故用了線性計(jì)算得到了部分?jǐn)?shù)據(jù)，分別模擬了結(jié)合與分離兩個(gè)狀態(tài)，得到的數(shù)據(jù)如下： （1）結(jié)合狀態(tài) 圖58 結(jié)合狀態(tài)大端位移表 52100015002000250030003500400045005000550060006500700075008000 （2）分離狀態(tài) 圖 59 分離狀態(tài)大端變形表 5355006000650070007500800085009000950010000 分離狀態(tài)小端變形如下：表 545500600065007000750080008500900010000 （3）膜片彈簧最大應(yīng)力圖：圖 510 膜片彈簧最大應(yīng)力 +2MPa，小于屈服強(qiáng)度極限，故合格。由于單元的網(wǎng)格質(zhì)量直接關(guān)系到有限元模型分析計(jì)算結(jié)果的精度和收斂性，質(zhì)量較差的網(wǎng)格甚至無法通過網(wǎng)格質(zhì)量檢查，使計(jì)算無法進(jìn)行，因此，網(wǎng)格質(zhì)量檢查是網(wǎng)格劃分過程中比不可少的一步，也是有限元分析計(jì)算中必須引起重視的一步。當(dāng)構(gòu)件三個(gè)方向的尺寸基本在一個(gè)數(shù)量級時(shí)，可對構(gòu)件進(jìn)行三維網(wǎng)格劃分。 （4）改善幾何模型的拓?fù)潢P(guān)系，以獲得高質(zhì)量的網(wǎng)格，即拓?fù)涓倪M(jìn)（Topology Refinement）。CAD模型需要精確的幾何表達(dá)，通常會包含某些細(xì)微特征，如倒角、小孔；而進(jìn)行有限元分析時(shí)，如果要準(zhǔn)確模擬這些特征，需要用到很多小單元，導(dǎo)致求解時(shí)間延長。 3）二維單元二維單元用于模擬薄板，包括面內(nèi)變形，平面應(yīng)變和彎曲（包括橫向剪切與膜，彎曲的耦合）。 HyperWorks有限元分析步驟建立載荷工況劃分單元導(dǎo)入文件設(shè)置計(jì)算參數(shù)單元檢查與優(yōu)化幾何清理設(shè)置模版 輸出有限元文件建立載荷集建立材料卡片求解器求解施加載荷建立材料幾何及單元集Hyperview后處理 圖52 Hyperworks分析步驟 RADIOSS簡介 RADIOSS是Hyperworks系列軟件中的結(jié)構(gòu)求解器。 （3）Radioss系列工具 Radioss技術(shù)在全球汽車行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是安全技術(shù)、生物仿真技術(shù)和車輛安全評價(jià)技術(shù)。 （2）Hyperstudy 是功能強(qiáng)大而且易用的多學(xué)科優(yōu)化平臺，支持獨(dú)立于求解器的模型參數(shù)化，可用于試驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE）、優(yōu)化研究和可行性研究。 1）前處理，其任務(wù)包括： （1）建立分析結(jié)構(gòu)的幾何模型。 （1）整體平衡方程建立有限元法的分析過程是先分后合，即先進(jìn)行單元分析，在建立了單元平衡方程以后，在進(jìn)行整體分析。所謂結(jié)構(gòu)離散化，就是用假想的線或面將連續(xù)物體分割成由有限個(gè)單元組成的集合體，且單元之間僅在節(jié)點(diǎn)處連接，單元之間的作用僅由節(jié)點(diǎn)傳遞。有限元法的基本思想是分塊近似和離散，概念容易理解。axis([0,7,0,12000])。 %b為泊松比R=126。當(dāng)力作用與分離指上時(shí)，每一個(gè)分離指所受到的載荷為，它的附加彎曲變形可按下式求得 （416）式中，分離指上作用載荷時(shí)，在任意半徑處的彎曲力矩： 分離指上作用單位載荷時(shí)，即=1時(shí)，在任意半徑處的彎曲力矩： E材料的彈性模量； 分離指在任意半徑處的慣性矩。因?yàn)椋涞刹糠制拭嫔先我恻c(diǎn)的應(yīng)力都處于兩向應(yīng)力狀態(tài)（由于剖面沿軸向不發(fā)生變形）。 （5）分離指數(shù)目和切槽寬度、及半徑：汽車膜片彈簧分離指數(shù)目n12,一般為18左右，10mm，半徑與有關(guān)，一般來說，r。 （3）高速時(shí)平衡性好膜片彈簧由于設(shè)圓形旋轉(zhuǎn)對稱零件，平衡性好，在高速壓緊力降低很少，而周置的螺旋彈簧在高速下因離心力會產(chǎn)生橫向撓曲。分離時(shí)，膜片彈簧大端處及小端處將產(chǎn)生附加變形和。膜片工作狀態(tài)可分為以下三種： 1）自由狀態(tài)離合器蓋還沒有和飛輪裝配的時(shí)候，膜片彈簧沒有受壓，在自由狀態(tài)，膜片彈簧與飛輪之間有很小的距離，推式膜片彈簧大端朝前，拉式則小端朝前。5）分離軸承11與分離套筒12：分離軸承在工作時(shí)主要承受軸向分離力，還承受高速旋轉(zhuǎn)時(shí)徑向分力，目前的分離軸承多使用角接觸球軸承。同時(shí)，在膜片彈簧的大端對壓盤產(chǎn)生壓緊力，使離合器處于結(jié)合狀態(tài)。最后，離合器散熱應(yīng)該比較好。目前，各種汽車廣泛采用的摩擦離合器是一種依靠主、從動(dòng)部分之間的摩擦來傳遞動(dòng)力且能分離的裝置。Characteristic curve。在CATIA建立膜片彈簧的三維模型，并建立膜片彈簧有限元模型，最后，進(jìn)行有限元求解，得出膜片彈簧的特性曲線，并與用傳統(tǒng)的AL公式得出的膜片彈簧的特性曲線進(jìn)行對比。 錯(cuò)誤！未定義書簽。在離合器的具體結(jié)構(gòu)上，首先，要能保證它能夠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，保證汽車動(dòng)力性，然后它應(yīng)該還能分離徹底，減小磨損，還應(yīng)能平順地結(jié)合。 膜片彈簧兩側(cè)有鋼絲支撐圈，借膜片彈簧固定鉚釘將其安裝在離合器蓋上。2）膜片彈簧5：由碟簧和分離指兩部分組成，分離指部分起分離杠桿的作用，是膜片彈簧離合器關(guān)鍵部分，如圖23所示。圖25 膜片彈簧分離過程2）分離過程:踩下踏板分離叉頂壓分離軸承前移分離杠桿內(nèi)側(cè)受壓分離杠桿外端向后運(yùn)動(dòng)，內(nèi)端向前運(yùn)動(dòng)拉動(dòng)壓盤克服壓緊彈簧彈力向后移動(dòng)從動(dòng)盤、飛輪、壓盤三者就壓緊狀了中斷動(dòng)力傳遞。3）分離狀態(tài)當(dāng)分離軸承以力作用與膜片彈簧小端分離指時(shí)，膜片彈簧的力點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)移直到徹底分離為止。小于最開始的,兩個(gè)有很大差別，那么離合器中壓緊力就會減小太大，離合器會產(chǎn)生滑動(dòng)，與此同時(shí)膜片彈簧壓緊力只變?yōu)?，與相差不大，這樣離合器仍然可以有效的工作，不至于產(chǎn)生滑磨。 （3）膜片彈簧起始圓錐底角α：汽車膜片彈簧一般起始底角α在之間。圖41從圖41中可以看到，在變形前，剖面上任意A點(diǎn)所處的圓周長度為，變形后（角變形），A點(diǎn)轉(zhuǎn)到點(diǎn)，點(diǎn)所處的圓周長為，故A點(diǎn)發(fā)生了切向應(yīng)變： （41）在軸向剖面上取一坐標(biāo)系，并令坐標(biāo)系的原點(diǎn)O在剖面的中性點(diǎn)上。 因?yàn)閐=,故 由于切向應(yīng)力分布在整個(gè)斷面上，d=dxdy，因此上面的積分公式可寫成如下形式： 把公式（48）帶入并取積分限，得從圖43中可以看出，圖43膜片彈簧碟簧部分軸向剖面上內(nèi)力和外力示意圖故，積分結(jié)果為即 因此，中性點(diǎn)O的位置，其半徑為 （49)由圖42知，作用在半個(gè)膜片彈簧（碟簧部分）上的外力和內(nèi)力對軸線之矩應(yīng)該平衡。 用傳統(tǒng)AL公式繪制膜片彈簧特性曲線 根據(jù)前膜片彈簧在外載作用下與大端變形的關(guān)系式設(shè) 因此得到把第三章選擇的膜片彈簧的實(shí)際參數(shù)帶入上述各式，又據(jù)膜片彈簧材料選，從而，故得：據(jù)以上各式，可以繪制膜片彈簧的特性曲線，另外，根據(jù)公式編制MATLAB代碼也可以繪出膜片彈簧特性曲線，代碼以及結(jié)果如下： （1）MATLAB代碼： x1=0::7。 %L為壓盤與膜片彈簧作用半徑l=105。這就是有限元法的創(chuàng)意和精華所在。由于有限元法的單元不限于均勻規(guī)則單元，單元形狀有一定的任意性，單元大小可以不同，且單元邊界可以是曲線或曲面，不同形狀單元可進(jìn)行組合，所以，有限元法可以處理任意復(fù)雜邊界的結(jié)構(gòu)。 （3）計(jì)算等效節(jié)點(diǎn)力物體離散化后，假定力是通過節(jié)點(diǎn)從一個(gè)單元傳遞到另一個(gè)單元。從物理上講，當(dāng)物體的幾何
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