陳漢
(廣西玉林達業(yè)機械配件有限公司,廣西 玉林537415)
該驅動盤是連接發(fā)動機和CVT 的重要部件,由飛輪齒圈、撓性盤、墊片組成。驅動盤靠起動機的齒輪傳輸力矩給飛輪齒圈進行啟動,它一端剛性連接曲軸輸出端,另一端剛性連接CVT 的液力變矩器。驅動盤承接曲軸端的扭矩和轉速并傳遞給液力變矩器,驅動盤依靠自身的柔性與撓性進行降音與降振,降低了不均勻性與沖擊,抵消掉曲軸與變矩器的軸向攢動,減少了正常突然加減速對傳動系統(tǒng)的影響。如此惡劣的工況要求驅動盤必須保證足夠的強度,以保證驅動盤的使用壽命。CAE 作為發(fā)動機零部件設計前期驗證的手段之一,得到充分的應用和發(fā)展。
該驅動盤設計模型,如圖1。
圖1
裝配工況下,螺栓約束加載撓性盤,螺栓承壓面等效應力可以忽略,如圖2.1-2.2 所示。
圖2.1 液力變矩器螺栓承壓面
圖2.2 曲軸螺栓承壓面
表1
表2 某驅動盤仿真分析內容
約束液力變矩器的4 個安裝孔,在曲軸面位移量0.7,反導出施加力的大小,再由剛度公式k=P/δ 計算。所有的設計模型或結構需先滿足:2000N/mm<軸向剛度<5000N/mm。
圖3
通過公式計算剛度為2493.14N/mm,滿足要求。
圖4 齒應力
圖5 1 倍扭矩
圖6 5 倍扭矩
圖7 離心力
圖8 齒疲勞
圖9 扭轉疲勞
圖10 軸向沖擊疲勞
圖11 失配疲勞
圖12 復合工況疲勞
圖13
從以上計算結果可知:軸向剛度、齒應力、齒疲勞、1 倍或5倍扭矩應力、離心力、扭轉疲勞等工況滿足要求,當在交變應力的工況下,特別是在輸出扭距且有軸向位移工況下驅動盤存在較低的安全系數(shù)。
根據(jù)實踐經驗,主要是從優(yōu)化結構、材料變更實現(xiàn)驅動盤的合理性。
優(yōu)化結構,是根據(jù)液力變矩器與曲軸之間的段差值設計一次或者二次成型,成型的高度差,以及成型R 角的大小放置,避開應力集中點,降低零件的最大應力處。此驅動盤特別的是液力變矩器承壓面大且受力點集中,見圖13。
材料變更,是改用更高抗拉強度的材料,滿足各工況下的最大應力要求,或者增加驅動盤材料的厚度,以及制造工藝的表面處理。
本文基于驅動盤在轎車實際工況中計算分析其應力、變形及疲勞安全系數(shù),縮短了開發(fā)時間和節(jié)約了試驗成本,逐步形成驅動盤整體CAE 分析方法和設計標準。