【正文】 對邊上的網(wǎng)格劃分數(shù) 的 一致 性 。兩圓孔中間的連接面保證對邊上的網(wǎng)格劃分數(shù)一致。在確認原始面與掃略線的基礎(chǔ)上，將圓盤體的掃略設(shè)定為兩層，其體網(wǎng)格生成如圖 。 圖 體單元節(jié)點的錯位 所謂的中間體系必須做到既要與圓角體網(wǎng)格有關(guān)聯(lián)，又要和花鍵轂有關(guān)聯(lián)，就能保證兩體的相關(guān)性了。生成的體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)與 CAD模型差別不大，并且也保證了各體單元之間的連貫性。所以采用分割上下花鍵筒 的方法，將圓角的外面與平面的交線投影到內(nèi)側(cè)花鍵槽，建立規(guī)則的交面（圖 ） 。 由于 GLIDE指令只考慮原始面和掃略線，如果在結(jié)構(gòu)模型簡化時對三角帶部分不做處理，不修補腰孔，掃略后生成的體網(wǎng)格與結(jié)構(gòu)簡化前是一致的 ,如圖 。 如圖 中所示，圖中的 紅 色網(wǎng)格都是 ANSA 軟件中檢查出的質(zhì)量較差的體單元，圖中左下角的一排數(shù)據(jù)中， OFF 后的數(shù)字表示質(zhì)量較差單元的數(shù)量。圖 呈現(xiàn)了網(wǎng)格重新劃分后質(zhì)量較差單元的分布情況，質(zhì)量不佳的面網(wǎng)格數(shù)量減小為 30。在不改變邊節(jié)點的前提下， 檢查各單元法向來判定各區(qū)域的曲率變化情況，在曲率較大變形劇烈的區(qū)域單元，進行網(wǎng)格加密重新劃分，如此循環(huán)直到滿足網(wǎng)格單元的曲率要求為止。而在結(jié)構(gòu)次要部位，網(wǎng)格質(zhì)量可適當降低。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （論文） UG離合器齒轂 的 強度 設(shè)計分析 56 圖 過渡圓角的體網(wǎng)格 花鍵槽的生成非常簡單，采用掃略網(wǎng)格劃分法，利用 GLIDE指令，選擇在過渡圓角中已經(jīng)劃分好的交面的面網(wǎng)格作為原始 面，任意 選擇 花鍵高度的豎線為掃略線。將交面的上邊線的網(wǎng)格劃分投影到下邊線，不僅網(wǎng)格對邊劃分數(shù)一致，而且所劃分出的網(wǎng)格與圓盤體網(wǎng)格的最外面 是 完全一致的，這樣就保證了模型體網(wǎng)格的整體性了。對于上半部的花鍵轂 可 任意選擇花鍵齒上的豎邊線作為掃略線，掃略層數(shù)設(shè)置為 10。從圖 ，圓角處的體網(wǎng)格和花鍵 筒 的體網(wǎng)格相交面的節(jié)點之間是無關(guān)聯(lián)的，這 種情況是不符合有限元分析的前提的。選擇上圓盤面邊線上的任意一個節(jié)點，投影到下圓盤面的邊線上，連接兩節(jié)點，掃略線的建立完成。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （論文） UG離合器齒轂 的 強度 設(shè)計分析 48 圖 圓盤的面網(wǎng)格 帶圓孔的圓盤（圖 ）的網(wǎng)格劃 分仍可采用 拖拉、掃略網(wǎng)格劃分 法。針對花鍵轂、不存在圓孔的圓盤、存在圓孔的圓盤、過渡大圓角和花鍵槽的不同特點采取相適應(yīng)的網(wǎng)格劃分法。 當然 為保證網(wǎng)格的連續(xù)性，生成的內(nèi)部輔助面必須屬于兩個相鄰的子塊。 (a) 結(jié)構(gòu)簡化前 (b) 結(jié)構(gòu)簡化后 圖 結(jié)構(gòu)簡化前后三角帶處模型 圖 的離合器齒轂有限元模型，除三角處的簡化之外，圓盤上三處凹槽、花鍵槽上腰孔，花鍵筒邊緣的倒角都被去除。這些細節(jié)往往不是基于結(jié)構(gòu)的考慮，保留這些細節(jié)，單元數(shù)量勢必增加，甚至?xí)谏w問題的主要矛盾，對分析結(jié)果造成負面影響?？紤]到 ANSA具有“恢復(fù)面 ” 的功能，如果恢復(fù)“隱性面”，那么建立新面的界線便能找到。 圖 離合器齒轂 幾何 模型外殼末端 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （論文） UG離合器齒轂 的 強度 設(shè)計分析 38 圖 “隱形面”的刪除 刪除該面后建立新的面，但由于間隙的存在，線與線的不連貫性導(dǎo)致無法整體建面，故 需要 針對不同的間隙，單獨建面?？傮w上，離合器齒轂被較完整地（特別是花鍵齒部分）導(dǎo)入 ANSA中。但這并不意味著選擇最小的誤差值就能提高導(dǎo)入后模型的質(zhì)量。 拓撲顯示的依據(jù)就是誤差值的設(shè)定。 兩個軟件之間的 轉(zhuǎn)換精度的高低取決于接口程序的好壞 。 (3) 有限元分析基本的線性代數(shù)方 程組求解過程的誤差，例如單元剛度矩陣的數(shù)值積分，迭代近似計算等。而 在結(jié)構(gòu)次要部位，網(wǎng)格質(zhì)量可適當降低。不同階次單元之間要采用特殊的過渡單元連接，或采用多點約束等式連接。因此網(wǎng)格數(shù)量應(yīng)增加到結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，在次要部位增加網(wǎng)格是不必要的，也是不經(jīng)濟的。在靜力分析時如果僅僅是計算結(jié)構(gòu)的變形，則網(wǎng)格數(shù)量可以少一些。 在結(jié)構(gòu)有限元模型簡化方面，一個復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，應(yīng)該按照各個部分在幾何及載荷分布上的特點，將它簡化成桿、梁、板、殼和體等典型構(gòu)件來處理；同時考慮模型的幾何上和邊界中是否具有對稱性或反對稱性的特點，這樣既減少了計 算工作量，又不會失去構(gòu)件本來的力學(xué)特性，使計算模型簡單。 本課題通過對離合器齒轂 中央的花鍵齒 施加靜扭矩，在彈性形變的范圍內(nèi)分析其應(yīng)力變化，屬結(jié)構(gòu)靜力分析。一些通用的有限元軟件大都已經(jīng)將常用的各 種材料及其物理參數(shù)存儲到其數(shù)據(jù)庫中，供我們選擇。最常用的集合剛度矩陣的方法是直接剛度法。通常選擇多項式作上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （論文） UG離合器齒轂 的 強度 設(shè)計分析 22 為位移模式。如各向異性、非線性等，另外，還能解決非均質(zhì)連續(xù)介質(zhì)的很多問題。通過有限元法將無限多個自由度的連續(xù)系統(tǒng)問題簡化為有限多個自由度的離散系統(tǒng)的問題。對于這類工程實際問題，通常有兩種分析和研究途徑：一是對復(fù)雜問題進行簡化，提出種種假設(shè)，最終簡化為一個能夠求解的問題。 (5) 采用較大模數(shù)的花鍵，防止因齒厚磨薄而斷齒。 圖 在轉(zhuǎn)矩 T和壓軸力 F 的作用下，齒數(shù)為 46 的漸開線花鍵 副 的載荷分配 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （論文） UG離合器齒轂 的 強度 設(shè)計分析 18 圖 間隙配合、齒數(shù)為 46 的漸開線花鍵副 在轉(zhuǎn)矩 T和壓軸力 F作用下的偏心狀態(tài) 提高花鍵承載能力的措施 提高花鍵承載能力，對傳遞重載荷的花鍵，尤其是高速重載的花鍵，非常必要。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （論文） UG離合器齒轂 的 強度 設(shè)計分析 14 圖 只承受轉(zhuǎn)矩 T無壓軸力 F時內(nèi)花鍵與外花鍵的位置 圖 只傳遞轉(zhuǎn)矩 T 無壓軸力 F時的載荷分配 (3) 受純壓軸力載荷 對無誤差的漸開線花鍵聯(lián)結(jié)，在只承受壓軸力 F 不受轉(zhuǎn)矩 T 時，內(nèi)外花鍵的兩軸線出現(xiàn)一個相對位移量 0e (見圖 )。 (3) ～ 的小模數(shù)花鍵，通常用在結(jié)構(gòu)緊湊、傳動載荷不大的傳動機構(gòu)上。而矩形花鍵齒數(shù)或直徑不同時 ,滾刀不能通用（一種規(guī)格只配一種滾刀）。 (8) 精度高。矩形花鍵需采用不同規(guī)格的滾刀，否則精度難以保證。而矩形花鍵啟動時，只有少數(shù)齒工作，甚至?xí)霈F(xiàn)只有一兩個鍵齒工作的現(xiàn)象。即當內(nèi)花鍵（或外花鍵）位置確定后，另一花鍵的位置受力后（對于過盈配合的花鍵副 是 裝配后）也就自動確定了，這種特性稱為自動定心。隨著機械工業(yè)的不斷發(fā)展，大功率發(fā)動機與重載傳動機構(gòu)的出現(xiàn)，矩形花鍵在強度、結(jié)構(gòu)型式和性能等方面滿足不了新的要求，于是又出現(xiàn)了漸開線花鍵聯(lián)結(jié)。在油壓撤除后，活塞8 在彈簧 6 作用下回復(fù)原位，離合器分離。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （論文） UG離合器齒轂 的 強度 設(shè)計分析 6 1低檔制動鼓； 2前排太陽輪； 3離合器花鍵轂； 4卡環(huán)； 5彈簧支承蓋； 6彈簧； 7安全閥； 8環(huán)形活塞； 9從動片； 10主動片 圖 直接檔離合器 離合器以花鍵轂 3 的內(nèi)花鍵與變速器第一軸連接。 其中，執(zhí)行裝置包括換 檔 離合器、換 檔 制動器、和單向離合器等。同時，可以利用有限元分析的結(jié)果進行多方案的比較，有利于設(shè)計方案的優(yōu)化和產(chǎn) 品 的改進。 關(guān)鍵詞： 齒轂 ， 漸開線花鍵 ， 網(wǎng)格生成 ， 有限元分析 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （論文） UG離合器齒轂 的 強度 設(shè)計分析 2 strength design analysis of UG clutch hub plate ABSTRACT According to the new product developed by Shanghai Jiaoyun Automotive Power System Co., Ltd, the clutch hub plate is firstly introduced about its function and structure. Combining with the theory of finite element method, the paper gives a sketch of the constructive principal of finite element model as well as the principal of gridding, and sum up the factors leading to errors by finite element analysis. The geometrical model of clutch hub plate is established by means of CAD software—Unigraphics, then the paper adopts CAE preliminary treatment software—ANSA to clean the geometrical model, and create high quality grids. After that, two numerical procedures are formulated based on respective advantages of wellknown finite element solver—INDEED and ABAQUS. A external splines shaft is needed built in INDEED in order to simulate the real working condition when the internal splines link with external splines. It es to the result through exerting torque to internal splines. On the other hand, the spline slot is fixed firstly in ABAQUS, then to load on the working face of the internal splines, which is equivalent to the condition of exerting torque. In addition, the two solvers guarantee the results consistency. The paper finally arrives at the conclusion 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （論文） UG離合器齒轂 的 強度 設(shè)計分析 3 on the stress and deforming tendency of hub plate in the light of finite element analysis results. Moreover, the improved plan to strengthen the hub plate is presented in this paper based on strength vulnerable area. Key Word: hub plate, involute spline, gridding， finite element analysis 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （論文） UG離合器齒轂 的 強度 設(shè)計分析 4 UG 離合器齒轂 的 強度 設(shè)計分析 劉歆瑜 062103240 0 引言 隨著計算機技術(shù)的 進步 而發(fā)展起來的有限元法，是一種分析計算復(fù)雜結(jié)構(gòu)極為有效的數(shù)值計算方法。 通過詳細的有限元分析，可 以仿真與校驗產(chǎn) 品在使用中的情況，以求把 問題盡 早體現(xiàn)出來，避免在制造及使用中發(fā)現(xiàn)問題而 造成 大返 工 ，確保產(chǎn) 品的 性能、質(zhì)量、可靠性、耐久性和維修性。因其位于變速器內(nèi)部，徑向尺寸收到嚴格限制，而傳遞的扭矩又很大，故做成多片式的。松套在第一軸上的前排太陽輪 2 的前端凸緣盤與低檔制動鼓也用同樣的方法連接。 花鍵聯(lián)結(jié) [3] 在機械傳動的軸、孔聯(lián)結(jié)中，鍵與花鍵聯(lián)結(jié)應(yīng)用最為廣泛，可以說，只要有同軸聯(lián)結(jié)的地方就有鍵與花鍵的聯(lián)結(jié)。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （論文） UG離合器齒轂 的 強度 設(shè)計分析 8 矩形花鍵聯(lián)結(jié)的特點與用途 矩形花鍵聯(lián)結(jié)的主要特點為： (1) 各鍵與軸或齒轂制成一體，強度高、剛度大； (2) 各鍵均布在軸或齒輪上，受力均勻； (3) 鍵齒多，承載能力大； (4) 易獲得 高精度，互換性好； (5) 定心精度高，耐磨性好，尤其在徑向外力作用下，仍可保證定心精度； (