基于Hypermesh汽车离合器有限元分析

基于Hypermesh汽车离合器有限元分析

第３０卷第４期２００８年１２月

南昌大学学报 工科版

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｅｎｇｌｎｅｃｒｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）

Ｖ０１．３０Ｎｏ．４

Ｄ矗２００８

文章编号：１００６－０４５６（２００８）０４—０３８５—０４

基于Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ汽车离合器有限元分析

罗明军，徐高新，舒杨

（南昌大学机电工程学院，江西南昌３３００３１）

摘要：针对某汽车离合器在工作过程中易产生较大振动噪声的问题，建立了汽车离合器各主要零部件的实体模型。将汽车离合器实体模型通过有限元接口技术导入有限元软件，基于Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ软件对汽车离合器关键部件进行强度分析与模态分析，得到了离合器产生共振的原因，并就减小离合器的振动噪声问题提出了几点建议。

关键词：振动噪声；离合器；模态分析中图分类号：Ｕ４６４

文献标识码：Ａ

ＦｉＩＩｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅ

Ｃｌｕｔｃｈｂａｓｅｄ

ＬＵＯ

（Ｓｃｈｏｏｌ

ｏｎ

Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ

Ｙａｎｇ

Ｍｉｎｇ－ｊｕｎ，ＸＵ．Ｇａｏ－ｘｉｎ，ＳＨＵ

ｏｎｅ

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ｃａｕｓｅ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆ

ｐｏｎｅｎｔｓ

ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｎｏｉｓｅ，ｔｈｅｍａｉｎｃｏｍ－

ｏｆｔｈｅｃｌｕｔｃｈｅｎｔｉｔｙｍｏｄｅｌｉｓｓｅｔｕｐ．Ｐｕｔｔｉｎｇｃｌｕｔｃｈｅｎｔｉｔｙｉｎｔｏｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅ－

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Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｅ

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Ｋｅｙ

Ｗｏｒｄｓ：ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｎｏｉｓｅ；ｃｌｕｔｃｈ；ｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓ

件进行实体建模，为了更加方便地研究离合器，对一些部件进行了必要的简化，然后依照离合器的工作原理对各部件进行装配，如图２为汽车离合器实体模型。

汽车离合器是中断和传递发动机动力到变速箱的部件，其功用为保证汽车平稳起步和传动系统换

档时工作顺利，防止传动系统过载。汽车离合器主

要由飞轮、摩擦片、从动盘、压盘、分离钩、分离杠杆和离合器盖组成，如图１所示。由于汽车离合器的

设计不合理，再加上其使用频率非常高，致使在传递发动机动力时易产生振动噪声，甚至出现共振现象。

文献［１］只对汽车离合器弹簧膜片进行了分析，没有分析产生振动的原因；文献［２］涉及离合器的设计和制造工艺分析，也未分析使用过程中的振动问题。本文拟在不考虑从动盘扭转减振器情况下，基于Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ对汽车离合器关键部件进行强

度和模态分析，得到其产生振动的原因。

圈１汽车离合器

１汽车离合器建模与分析

１．１汽车离合器实体模型建立

瑰１

１．２

Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｄｕｔｃｈ

汽车离合器有限元模型建立

将离合器实体模型以宰．Ｓｔｐ格式通过有限元分

基于实体建模软件ＵＧ对汽车离合器各主要部

收稿日期：２００８—０９—２８

作者简介：罗明军（１９８０一），男，讲师。

万方数据　

基于Hypermesh汽车离合器有限元分析

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南昌大学学报 工科版

２００８焦

析软件Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ的接口将实体模型导入有限元分

析。模型在转换过程中不会出现数据丢失和模型失真现象。为了保证有限元模型的计算精度，必须正确定义离合器各部件的材料属性，表ｌ为离合器主要零部件材料属性。

图２汽车离合器实体模型

Ｆｉｇ．２

Ｍｏｄｅｌ

ｏｆａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｃｌｕｔｃｈ

襄１

离合器主要零部件的材料参数表

Ｔａｂ．１

Ｍａｔｅｒｉａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｏｆｍａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ

名称材料繁泊松比ｏｈ

压盘ＺＧ２００—４００

１１００．３７．８×１０。６离合器盖ＨＴ２００

１２２０．３７．２Ｘ１０—６从动盘Ｑ２３５

２０００．２８７．９Ｘ１０—６飞轮４０Ｍｎ２

２０６０．３７．９×１０“摩擦片石棉５００．２９１．３×１０—６分离钩

ＱＴＳ００—２

２００

０．３

７．８５×１０—６

１．３边界条件的施加

汽车离合器在工作过程中主要承受发动机传递的转矩，在离合器各零部件之间产生剪应力。本文为了更好地模仿离合器的工作情况，将发动机的转

矩转换成对离合器各零部件的作用力，如图３所示

为汽车离合器主要零部件的边界条件。

图３离合器主要零部件的边界条件

Ｆｉｇ．３

Ｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｍａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ

万　

方数据其中，图３从动盘和摩擦片切向方向的转矩为

１６０

Ｎ ｍ，压盘切向方向的转矩为１６０Ｎ ｍ，压盘

的垂直压力为ｌ

８００

Ｎ，分离钩两端节点载荷分别为

２９４Ｎ和１７４Ｎ。

１．４计算及结果分析

基于Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ有限元分析软件对汽车离合器关键零部件进行强度分析，经计算得到了离合器关键零部件的应力，如图４为离合器关键零部件的应力图。

图４离合器各个零部件应力分布云图

Ｆｉｇ ４

Ｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆ

ｍａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ

离合器在使用过程中从动盘、摩擦片、压盘是受剪切应力，而分离钩主要是受弯曲应力，表２为汽车离合器关键零部件的最大许用应力与最大应力比较。在实际使用过程中考虑到离合器会受到发动机

的冲击载荷，采用公式（１）对离合器进行动应力

校核。

矿～≤Ｋ［盯］

（１）

其中：Ｋ为安全系数。

经大量的实验证明，Ｋ取１．３可以完全满足发动机的冲击载荷的能力，将系数代入公式（１）进行对比得到表２。

表２离合器关键零部件应力对照表

Ｔａｂ．２

Ｓｔｒｅｓｓ

Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｍａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ

在考虑发动机的冲击载荷的工况下，分析得到

了汽车离合器关键零部件的应力，经比较可知离合

器关键零部件在此工况下工作完全满足强度要求。

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