基于有限元法的汽车离合器壳破裂问题分析研究

摘要

动力总成是汽车的重要部件,其质量的好坏直接影响汽车的使用寿命。离合器壳是汽车传动系统中重要的连接部件和承载部件,受多源激振力和多种载荷的共同作用。某系列货车离合器壳体连续发生批量破裂事故,给公司造成重大的经济损失。发动机-离合器-变速箱是复杂的总成,离合器壳体的破裂是多种因素综合作用的结果,为了从根本上研究壳体破裂的因为,需要对动力总成壳体的受力、结构强度、刚度和振动情况进行综合分析。
　　 本文以汽车动力总成为研究对象,针对离合器壳破裂的实际问题,系统地探讨了有限元法在机械零件结构设计中的应用。在总成条件下分析壳体强度,能够比较真实地模拟壳体位移边界条件以及载荷边界条件,使壳体的分析结果更加合理可信。对发动机机体、离合器壳、变速箱等多个零件、部件的组合件进行了全面深入的有限元计算和分析,特别是对动力总成进行载荷边界条件的合理确定以及对变形的评价。
　　 在分析中综合考虑动力总成壳体的受力情况,施加合理的边界条件,建立有限元分析模型,重点考察分析离合器壳的应力以及轴承孔和接触面的变形情况。对相关零件进行结构强度分析,分析应力变化趋势；提出了一些变形评价指标,以考察变形情况,编写程序对分析数据进行了提取和后处理,得到轴承孔的同轴度、圆柱度以及壳体接触端面的平面度,定性和定量比较了改进前后总成壳体的强度和刚度情况；对动力总成壳体进行有限元模态分析,考察其动态特性,得到固有频率和模态振型；对壳体进行了改进,并对改进方案进行计算分析,将原机与改进方案进行比较,解决了壳体破裂问题。设计出分离式离合器壳体和飞轮壳,进行有限元计算分析,考察两种型式壳体的结构强度刚度和动态特性,并与整体式离合器壳体进行比较分析。
　　 论文基于有限元法对动力总成组件进行了综合分析,完成了结构强度和刚度以及动态分析,系统研究了离合器壳体发生破裂的因为,为解决壳体破裂问题提供了重要的依据,也为进一步研究动力总成的载荷传递和变形情况奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究工作

第二章 有限元理论及分析技术

2.1 有限元的基本概念

2.2 边界条件的确定方法

第三章 动力总成组件有限元分析前处理

3.1 动力总成组件的基本情况

3.2 分析模型的建立

3.2.1 三维模型的建立

3.2.2 单元的选择

3.2.3 有限元模型的建立

3.2.4 材料属性

3.3 边界条件

3.3.1 位移约束

3.3.2 螺栓预紧力

3.3.3 发动机倾覆力矩

3.3.4 变速箱轴承处载荷

3.3.5 气体压力

3.4 本章小结

第四章 动力总成组件结构计算分析与对比

4.1 离合器壳体存在的问题及改进

4.2 动力总成组件应力分析

4.2.1 机体应力分析

4.2.2 离合器壳应力分析

4.2.3 变速箱应力分析

4.3 动力总成组件变形分析

4.3.1 轴承孔变形图

4.3.2 变形评价指标

4.3.3 轴承孔同轴度和圆柱度

4.3.4 相关部位的变形分析

4.3.5 离合器端面平面度

4.4 本章小结

第五章 动力总成模态分析

5.1 模态分析简介

5.2 离合器壳体自由模态分析

5.3 合件约束模态分析

5.4 本章小结

第六章 分离式离合器计算结果与分析

6.1.分析模型的建立

6.2 结构计算分析

6.2.1 壳体应力分析

6.2.2 组件变形分析

6.3 模态分析

6.3.1 离合器壳自由模态分析

6.3.2 组合件约束模态分析

6.4 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 全文总结

7.2 进一步工作展望

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文