面向振动问题的电磁风扇离合器系统设计研究

摘要

本文收集国内外相关文献资料，了解风扇离合器发展现状及未来研究动态，根据企业的设计要求，进行了面向振动问题的电磁风扇离合器设计研究。课题结合实际项目进行研究，符合我国当前汽车节能产品现实需要和发展需求，具有很好的理论意义和现实意义。
　　首先分析了电磁风扇离合器的工作原理和结构特点，主要介绍这种产品的三种工作模式：非工作模式、低速工作模式和高速工作模式，并对电磁风扇离合器和由企业提供的柔性法兰盘原结构和备选结构进行分析。然后根据产品具体的振动特征，提出了课题研究的总体设计方案。
　　接着研究电磁风扇离合器系统振动过大问题，建立了结构的动力学模型。利用振动理论对动力学模型进行分析，建立结构的振动微分方程。然后建立结构的有限元分析模型，对其进行仿真分析，计算结构的弯曲、扭转、径向和轴向固有频率，找出引起结构振动过大的原因。同时对柔性法兰盘备选结构进行振动试算分析，结果表明，备选结构满足工作要求，但目前难以量产。按企业要求，本文提出了柔性法兰盘原结构的改进设计方案，解决结构的振动问题。
　　为避免改进方案的弊端，提出法兰盘参数优化设计方案，对法兰盘进行优化设计。主要内容包括参数化模型的建立、优化设计模型的分析和优化设计的实现。该设计方案不仅在理论上解决了产品结构的共振问题，还通过了实际试验台架的振动试验验证，研究很成功。此外，研究使得法兰盘的质量降低21.92％，取得较好的轻量化效果。
　　最后课题研究从系统全局出发，提出电磁风扇离合器系统参数匹配设计方案。引入参数灵敏度分析技术研究产品的结构参数对系统弯曲固有频率的影响情况，得出频率灵敏度分析曲线和曲面。分别对灵敏度曲线和曲面进行分析，选出有效的参数因子对系统进行参数匹配设计研究。研究结果表明，这种设计方案更好地协调了结构的性能矛盾，使得结构的综合性能更加合理。
　　文章所做的研究解决了企业产品的实际问题，提出的结构优化设计和参数匹配设计方案先进有效，能为风扇离合器同类产品的研究开发提供很好的参考，对国内工业产品结构设计水平的提高有重要意义。

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第1章 绪论

1.1 课题研究的背景

1.2 国内外研究概况

1.3 研究的目的和意义

1.4 研究内容

第2章 电磁风扇离合器结构分析及总体方案的确定

2.1 电磁风扇离合器的工作原理

2.2 典型电磁风扇离合器系统结构特点分析

2.3 电磁风扇离合器系统总体设计方案研究

2.4 本章小结

第3章 电磁风扇离合器振动问题分析

3.1 电磁风扇离合器动力学模型建立及固有频率公式推导

3.2 系统刚度的计算原理

3.3 法兰盘结构有限元模型的建立及计算分析

3.4 系统固有频率的计算及分析

3.5 法兰盘结构的改进设计

3.6 本章小结

第4章 柔性法兰盘的参数优化设计

4.1 柔性法兰盘参数化模型的建立

4.2 结构优化设计数学模型的建立

4.3 法兰盘优化设计的实现

4.4 优化设计结果分析及试验台架试验分析

4.5 法兰盘橡胶减振件的剪切应力分析

4.6 本章小结

第5章 面向系统的结构参数匹配设计

5.1 系统弯曲固有频率关于影响因子的灵敏度分析

5.2 系统弯曲固有频率灵敏度曲面分析

5.3 参数匹配设计的基本思路分析

5.4 参数匹配设计分析实例

5.5 所有设计方案计算结果对比分析

5.6 本章小结

第6章 总结和展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间获得与论文相关的科研成果