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膜片彈簧離合器有較多的優(yōu)點(diǎn)，在汽車上應(yīng)用日益廣泛，結(jié)合國外膜片彈簧離合器制造技術(shù)，國內(nèi)對各種車型的膜片彈簧制造工藝也開展了進(jìn)一步的研究，并取得優(yōu)異的成果。由于國內(nèi)膜片彈簧的研究比較晚，起點(diǎn)比較低，所以膜片彈簧離合器的技術(shù)還不成熟，有很多的不足，與國外的同行業(yè)相比較還有一定的差距。例如：A-L公式與國內(nèi)生產(chǎn)膜片彈簧的特性曲線并不相吻合。所以建立我國自己的膜片彈簧修正公式，顯得十分重要。
有限元分析在Ansys中進(jìn)行復(fù)雜模型的建立是比較困難的，所以選擇在CATIA軟件中建立三維模型，通過Ansys與CATIA的接口來實(shí)現(xiàn)膜片彈簧模型的建立。選取DSP210型離合器膜片彈簧進(jìn)行研究。膜片彈簧是由彈簧鋼50CrVA合金制成的截錐形薄壁膜片。
建立鋼絲支撐環(huán)，鋼絲支撐環(huán)與膜片彈簧的位置圖，將二者裝配，以方便后面位移約束的添加。將所有結(jié)果均存為jgs格式，以方便后續(xù)導(dǎo)入Ansys workbench界面。
在將離合器膜片彈簧和支撐環(huán)的位置圖導(dǎo)入Ansys workbench軟件之前，進(jìn)行倒角和圓角相關(guān)的數(shù)據(jù)處理。
把離合器膜片彈簧和支撐環(huán)三維模型導(dǎo)入到Ansys workbench中，進(jìn)行有限元的分析。
首先對膜片彈簧和支撐環(huán)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，選擇實(shí)體單元進(jìn)行網(wǎng)格的劃分，據(jù)參考文獻(xiàn)可知，實(shí)體單元優(yōu)于薄板單元和軸對稱單元，所以再去實(shí)體單元劃分。劃分結(jié)果一共包括13523個(gè)節(jié)點(diǎn)和5845個(gè)單元。添加各種材質(zhì)參數(shù):選擇材料為彈簧鋼，彈性模數(shù)E=2.0x10 MPa，泊松比0.3，密度為7.9x103剪切模量為8.0x10aMpa。
對膜片彈簧進(jìn)行受力分析，在底平面878.3是膜片彈簧支撐環(huán)的位置所在，支撐環(huán)在膜片彈簧變形時(shí)，在杠桿中處于支點(diǎn)的位置，對膜片彈簧加以位置約束，設(shè)置支撐環(huán)沿軸向方向即x軸方向沒有位移，沿徑向的分量即y軸方向也不存在位移。鋼絲支撐環(huán)繞軸的轉(zhuǎn)動自由。
選擇膜片彈簧的軸為施加力的邊界。綜合膜片彈簧受力可發(fā)現(xiàn)，在分離指上受力，在三個(gè)高于分離指的部分受力很少，可以假設(shè)為零，在剩余的21個(gè)分離指受力總和為1700N。
檢查各項(xiàng)目完全正確后進(jìn)行求解。由于所遇到的問題為非線性的求解，所以采用牛頓一拉普森迭代方程來求解。當(dāng)其中的一個(gè)單元的節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生位移之后，它就會影響本身的單元剛度，而且它的局部剛度也將轉(zhuǎn)化為全局整體的變化。Ansys進(jìn)行幾何非線性分析時(shí)，通過NLGEOM ON來激活大應(yīng)變效應(yīng)，由計(jì)算結(jié)果可得到膜片彈簧的位移分布圖。
比較A-L和試驗(yàn)結(jié)果兩種曲線結(jié)果。將Ansys得到的特性曲線和試驗(yàn)曲線相較可發(fā)現(xiàn)，用有限元軟件得到的特性曲線更接近于試驗(yàn)值，只是在曲線的整段在0到6區(qū)間內(nèi)的載荷比試驗(yàn)值稍大一點(diǎn)，曲線的峰值與試驗(yàn)值差異并不是很大，但曲線的谷值會比試驗(yàn)值略大一點(diǎn)，尾部的曲線的走向與試驗(yàn)值一致，但總體而言有限元分析的結(jié)果更接近試驗(yàn)值。
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