基于摩擦片式离合器有限元分析

基于摩擦片式离合器有限元分析 机械设计与制造 ,, 文章编号:,,,,—,,,,(,,,,),,—,,,,—,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,第,期,,,,年,月 基于,,,,,,,,,,摩擦片式离合器有限元分析木 王会刚,国善龙,赵微丽,马恒宇, (,唐山学院机电工程系，唐山,,,,,,)(,沧洲中铁装备制造材料有限公司，沧洲,,,,,,) (，辽宁省机械研究院有限公司，沈阳,,,,,,) ,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,;,,,;,,,,,, (,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,，，,,,,,,,,,,,,,，,,,,,,,,,,,，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,;,,,,,,,,,,,,,，,,,,,,,,,,,,,,,，,,,,,,,,,,,,,,，,,,,,) (,,,,,,,,,,,,,,,,,,？,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,(，,,,,,,,,,,,,,,，,,,,,) ——————————————————————————————————————————————— ’’？?，’,:，,,,??,’飞?，，，,一十,,怵,一，?斤，?—十，迪一十、尊一十、(—咆?斤，、?一(，,一十、?一十、,一，?，呻、?一，,,,?,:’,,?，,,,,，—？、，一,呵、毫月？、,，十，、，,,,?—？、?月？、:(,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,;,,,,,,,,,,,,;,，,,,,,,,,,,(，,,,，,,,,,,,,,,,,,,，,,,,,) 【摘要】汽车离合器具有传递扭拒、减振和防止传动系统过载的作用。基于有限元理论，运用,,—,,,软件对摩擦片式离合器进行了三维造型及数值分析，得到了使用不同材料的摩擦片时离合器中关键件的应力、应变分布规律，分析结果可为汽车离合器设计提供理论依据。 关键词:汽车离合器;摩擦片;膜片弹簧;有限元;应力 【,,,,,,;,】,,, ,,,,,,,,,,,,;,,,;,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,？,,，,,,,;,,, ,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(,,,;,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,——————————————————————————————————————————————— ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:;,,,;,( ,,,,,,,,:,,,;，,,;,;,,,;,,,,,,,,,;,,,,,,,;,,,,,,, ?，(、,?，(、,?,?、??,?、,;,,,;,,,;,,,,,, 新谨体装配’最譬琶罂:竺要二璺„ (塞命墅彤葵主鬟笔警芝鬯耋篓竺:黧鉴塑竺耋冬竺,摩擦片与飞轮接触分析兰翼耋蠹叁冬雾坚童芝;景紫嫠零件的三维造型，最后三(;砉箍毒纛车?。，’岫川川赫葛磊辎。干式、单片、膜片弹簧„’?名萋妄』吴孟体单元在划分时要求结构。,,,比,较规则。丽用四，““,“、“”—’““‘”“”,,”,丽门霸;霉:苎全望璺塑圣里竺鍪萋五。。吕————,瓢羽弱雨丽,—————————,,雨召网,———一,(””“””„„,“,,,,个，节点数,,,,个，如图,所示。 ?摩壤嚣鬃‘径 踏板行程(嚣,,,,,一),,(,肛藉藉簇型:石棉基毒蔟片，主要制造材料为石棉，各项参数为:硼科俣型:臼碍基擘豫斤，王赞利殖剜科刀臼饰，脊坝寥双刀:?来稿日期:,,,,,,,,,,?基金项目:唐山市机电—体化重点实验室基金资助(,,,,——————————————————————————————————————————————— ,,,,,,,,) 万方数据 第,期王会刚等:基于,,,,,,,,,,摩擦片式离合器有限元分析 ,, 即与扇形面积接触的面，柔性面为摩擦片即扇形区域，突台底面与圆盘接触的面，摩擦系数,,,(,，建立接触对。 图,有限元模型图,载荷与约束 ,(,(,分析结果 石棉基摩擦片应力云图，如图,所示。石棉基摩擦片应力曲线图，如图,所示。取摩擦片应力集中最大的两节点分别为节点,与节点,,,绘制中间应力过渡曲线。 (,)由曲线可知，摩擦片内外径上所受最大应力分别为,,,,,,和,,,,,,，中间最低应力,,,,,,。 (,)摩擦片最大位移为,,,。 图,石棉基摩擦片应力云图 (,,,，，,、 ,,,,,，‘,,,, ,, ,,,?,,,,,,,,,,,?,,,,,, ,,, ,,,?,,,,, ——————————————————————————————————————————————— ,,,,,,， ,,,,,,, ,、 ,,,,,,， ,,,,,, , , ,(,,,,(,,,,(,,,,(,,,,(,,, ,(,, ,(,,,,(,,,,(,,,,(,, ,，,, 图,石棉基摩擦片应力曲线图 ,(,氧化铝摩擦片 ,(,(,有限元模型 单元及网格:采用的单元类型为,,,;,,,，自由划分网格，模型单元数为,,,,个，节点,,,,个。 材料模型:该摩擦片材料为,,,氧化铝陶瓷，材料参数为:弹性模量,,,,,,,,，泊松比,,,,,,(,,，材料抗断裂强度,,,,,,,,,,,。 确定接触面与约束: (,)为了简化刚性接触工作面的网格划分面积，在不影响柔性件位移范围的条件下绘制—个简单的圆盘作为刚性面，即与扇形面积——————————————————————————————————————————————— 接触的面，柔性面为摩擦片即扇形区域，建立接触对。 (,)约束加在飞轮底部，静压力通过公式,印。(,,)计算 ‘( 得出单个突台所受压力为,(,,×,,,,,,，加载于摩擦片突台上 万方数据 表面。 ,(,(,分析结果 氧化铝陶瓷摩擦片应力云图，如图,所示。氧化铝摩擦片应力曲线图，如图,所示。可知: (,)应力最大分别为,,,,,,和,,,,,,，中间最低应力 ,,,,,,。 (,)摩擦片最大位移为,(,,,。 图,氧化铝陶瓷摩擦片应力云图 (,, ,,,,(,,,,,,,(,,,,,,,,,,, ,,,,(,,,， ,,,,(,,,、, ,,,,(,,,、，,,,,(,,,,,,,,,(,,,,, ,,(),(,,,, ——————————————————————————————————————————————— ,,,,(,,】, ,,,,(,,, ，( , ,(,,,,,(,,,,,(,,,,,(,,,,,(,,,,(,,,,(,,,,,(,,,,,(,,,,,(,,, ,，,, 图,氧化铝摩擦片应力曲线 ,膜片弹簧受力分析 ,(,有限元模型 单元及网格:单元类型为,,,;,,,，自由划分网格，模型单元 数,,,,,，节点数,,,,,，如图,所示。 材料模型:膜片弹簧材料为,,,,,,,,。有关参数为:泊松比,,,,,,(,;弹性模鼍,,，(,,,,,,,,;屈服极限,,，,,,,,,,,; 载荷及约束:模型约束加在膜片底边，因为此边与离合器壳接触，是拉式离合器的主要承载受力边界。 图,膜片弹簧网格划分 ,(,分析结果 膜片弹簧顶端压下位移,,,,时的俯视受力云，如图,所示。可以得出: ——————————————————————————————————————————————— (,)零件受作用于上碗口周侧分离轴承的拉力，应力集中在切槽中间部分。 机械设计与制造 ,,;,,,,,, 文章编号:,,,,—,,,,(,,,,),,—,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,;,,,, 第,期,,,,牟,月 折叠变体飞行器风洞试验特种模型设计 李强李周复刘铁中 (中国航空工业空气动力研究院，哈尔滨,,,,,,) ,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,, (,,,,,,, ,,,,， ,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,，,，,,,,,,,,,, ,,,,,，,， ,,,,,,,,,,;,,,,,,,;,，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,，,,,,,,,,,,,,，,,,,,) 、((((((,(,(((?((,(((?(,(((，?((((((?((,(((?((((((?——————————————————————————————————————————————— ,((((,?((((((?((((((?((((((?((((((? ,(((，(?(?(((?((，(, ,?((((((?(((,((?((((((?„(((?(((,((?((,(((?,(((((?((((((?(,((((??,,,,,?,(((((? ，?(((?((((((?((((((?((((((?,(((((?,(((((?((，(((?，(((((?((((???((((((， ,【摘要】特种高速风洞试验模型设计一直是风洞试验领域的难点问题。针对某变体飞行器高速风;,洞试验任务提出的运动性能指标，设计开发了可控的折叠变体试验模型，对其设计及工作原理进行;,了阐述，对折叠变体传动机构进行了优化和角度误差的分析与计算。结果表明该试验模型能够对机翼折,’叠变体角度进行连续、稳定和精确控制，完全达到了设计要求的各项指标。,, 关键词:变体飞行器;折叠;风洞模型;角度误差 ;; ,,,,,,,,,,,, 【,,,,,,;,】?,,,;,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,, ,,,, ,,,,,,, , ,,,,,,,, ——————————————————————————————————————————————— ,,,,,,,,,,,碰; ,,,,, ,,,,,,,,,咖,,?圮, ,,,, ,,,,, ,,, ,,,,,,,,,,,,,反,;,够,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,，,,,;,,,; ,,,,,,,,;,,,,,,,,, ;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,, ,,,,,,,, ,,, ,,,,, ,;,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,, ,,,,,,,,, , ,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,, ,,,,,,,, ——————————————————————————————————————————————— ,,,,,;,,,,,,(;;,,,,,,,,,; ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,:,,, ,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,伊,,？,,,,,,,,,( ,,,,,;,,,,,, , : ;,,,,,,,,,,;;,,,,,,,,,,,,,,,,(,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,, , , , ,,,,,:,,,,,,,, ,,,;,,,,;,,,,,,, ,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,, ,,,,, ; 中图分类号:,,,,。,,,,文献标识码:, ,引言 ——————————————————————————————————————————————— 任何飞行器在初期的研制阶段都必须进行风洞试验，而风洞试验所需的一定比例飞行器模型是必不可少的。在航空、航天等领域中，风洞试验模型是进行实物仿真的关键硬件设备，在飞行器的风洞实验研制过程中起着极为重要的作用。仿真测试的模型可以模拟飞行器在空间实际飞行时的各种姿态，复现其运行时的运动学和动力学特征，获得莺要的实验数据。模型性能的优劣直接关系到仿真和测试实验的可靠性和置信度，是保证航空、航天产品和新型飞行器研发的基础，”。 对于常规风洞试验模型而言，其自身各零件之间是一个相对固定的状态，并不需设置传动机构，不需考虑模型自身运动的定 ‘?,,?,?,，,?,?( 位、控制以及风洞试验过程中自身运动带来的相关问题。而对于某些特种模型，在风洞试验过程中，其自身各零件之间是一个相对运动的状态，因而在模型内部必须设置传动机构，又由于气动方面对模型的状态控制精度要求比较高，因而在设计过程中，对机构的运动控制、定位精度必须予以足够的重视。 根据某变体飞行器高速风洞试验研究任务的要求，设计了能够在风洞中可控的、实时变体的毪行器特种模型，以测量飞行器变体过程中的气动力，并对传动机构进行了优化设计与角度误差分析。 ,设计方案与原理 风洞试验模型的变体方案为机翼折叠变形，内翼部分能够绕纵向铰链轴按一定的角速度旋转，而外翼部分应始终保持与机身 ——————————————————————————————————————————————— ?来稿,期:,,,,,,(,,—,, (,)膜片弹簧在位移,,—砌的情况下产生最大应力为 ,,,,,,，小于材料本身屈服极限,,,,,,。 ,结论 (,)摩擦片选用石棉基与氧化铝材料，可保证其有足够的强度和耐磨性、热稳定性、磨合性，不会发生粘着现象。 (,)对石棉基摩擦片与氧化铝陶瓷摩擦片分别进行接触受力分析，两者都能满足设计要求，应力集中现象未超出材料自身许用值。 (,)对弹簧膜片进行静力分析也表明设计满足强度要求。 参考文献 ,刘鸿文(材料力学(北京:高等教育出版社，,,,, ,徐石安，江发潮(汽车离合器,,,(北京:清华大学出版社(,,,, ,王勖成，邵敏有限单元法基本厉哩和数值计算(北京:清华大学出版社，,,,, 图,膜片弹簧顶端压下位移,,,,时应力云图 ,祝凌云，,,,,运动仿真椭限元分析(北京,氓邮电出版社，,,,,,) 万方数据 ———————————————————————————————————————————————