洪 君

（湖北工業(yè)大學(xué)，湖北 武漢 450009）

汽車離合器是汽車所有部件中較為重要的部件，該部件能夠保證汽車的平穩(wěn)起步，還能夠?qū)崿F(xiàn)汽車換擋的平順，以及防止傳動(dòng)系過(guò)載。而離合器主要是有兩部分內(nèi)容構(gòu)成，一部分是蓋總成，另一部分是動(dòng)盤(pán)總成，雖然蓋總成的作用主要是在于密封遮擋離合器與變檔機(jī)構(gòu)、支撐離合器的分離，但是，離合器蓋的結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)度也是會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)、離合器的分離產(chǎn)生較大的影。

1 離合器蓋的工作內(nèi)容

當(dāng)前，多數(shù)離合器蓋為自動(dòng)離合器蓋，在整體上高度相對(duì)較高，在受力的過(guò)程中容易發(fā)生變形，這就會(huì)對(duì)離合器蓋的強(qiáng)度產(chǎn)生影響，由于在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要求離合器蓋為離合器分離臂的受力支撐點(diǎn)，在變檔的過(guò)程中作用在離合器蓋上的力相對(duì)較大，根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析，如果在離合器蓋上作用的力過(guò)大，就會(huì)導(dǎo)致離合器蓋產(chǎn)生變形，而其最大變形超過(guò)可控范圍，就會(huì)影響到汽車變檔功能的實(shí)現(xiàn)。綜上分析可以看出，離合器蓋的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度對(duì)于實(shí)現(xiàn)汽車的功能具有重要的影響，需要對(duì)其進(jìn)行合理地布置與設(shè)計(jì)，才能夠?qū)崿F(xiàn)離合器蓋強(qiáng)度的優(yōu)化。

2 基于有限元的離合器蓋強(qiáng)度優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 有限元法概述

有限元法在數(shù)學(xué)中是一種為求解偏微分方程邊值問(wèn)題近似解的數(shù)值技術(shù)，在求解的過(guò)程中對(duì)整個(gè)問(wèn)題區(qū)域進(jìn)行分解，這樣每一個(gè)子區(qū)域都是比較簡(jiǎn)單的，能夠用比較簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行求解，其中，這些子區(qū)域就被稱作為有限元。

2.2 基于有限元的離合器蓋強(qiáng)度優(yōu)化

（1）需要進(jìn)行建模與網(wǎng)絡(luò)劃分操作。在這一階段中，需要對(duì)離合器蓋進(jìn)行3D建模，并根據(jù)其結(jié)構(gòu)空間，預(yù)先估計(jì)布置加強(qiáng)筋。在這個(gè)階段需要注意，如果加強(qiáng)筋布置的不合理就會(huì)導(dǎo)致離合器蓋產(chǎn)生應(yīng)力集中的問(wèn)題，這會(huì)在較大程度上導(dǎo)致變形加大。為了避免出現(xiàn)這一問(wèn)題，需要在離合器蓋主要的受力部位的關(guān)鍵受力點(diǎn)加加強(qiáng)筋。在完成建模以后，需要對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)劃分。相對(duì)來(lái)說(shuō)，有限元法的本質(zhì)在于用比較簡(jiǎn)單的問(wèn)題解決較為復(fù)雜的問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中將目標(biāo)體看成是有眾多有限連續(xù)的單元構(gòu)成，對(duì)每一個(gè)單元假定一個(gè)近似解，然后不斷推導(dǎo)直至求得最終的解。在計(jì)算之前，需要對(duì)零部件的事跡材料進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，包括離合器蓋的材料、彈性模量、泊松比以及密度和許用應(yīng)力等。在這之后應(yīng)該根據(jù)零部件的實(shí)際安裝情況，給與模型相同的約束條件。模型的約束條件與零部件的實(shí)際工作情況越接近，最終得出的結(jié)果也是愈加的可靠。

（2）向零部件實(shí)際的受力情況施加載荷，在施力的過(guò)程中，需要給與模型或者是網(wǎng)格施加的力相同。在這里比較需要明確的一點(diǎn)是，給模型或者是網(wǎng)格施加載荷有所不同，最大的區(qū)別在于施加在模型上的載荷不會(huì)隨著網(wǎng)格的重新劃分而有所變化，但是，施加在網(wǎng)格上的力需要在重新劃分時(shí)進(jìn)行重新施加。之后就要根據(jù)離合器蓋受力情況進(jìn)行力的施加，方向一定要為垂直向里。在給與模型施加約束與荷載后，需要進(jìn)行相應(yīng)的靜態(tài)計(jì)算，進(jìn)而得出應(yīng)力云圖與其變形量云圖。這一環(huán)節(jié)需要根據(jù)離合器蓋的最大變形量進(jìn)行分析，如果離合器蓋最大應(yīng)力小于材料的許用應(yīng)力，但是其最大變形量不滿足設(shè)計(jì)要求的話，此離合器蓋的設(shè)計(jì)也是NG的。

（3）由于離合器蓋變形量的變化與設(shè)計(jì)要求之間存在著較大的差距，在這樣的情況下，就需要對(duì)加強(qiáng)筋的數(shù)量以及位置進(jìn)行重新的調(diào)整與布置。在具體實(shí)施這一環(huán)節(jié)的過(guò)程中，可以根據(jù)應(yīng)力云圖以及變形量云圖的情況，看到離合器蓋受力后期應(yīng)力大小以及變形大小的趨勢(shì)變化，需要根據(jù)這個(gè)趨勢(shì)對(duì)筋條進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并確定準(zhǔn)確的位置與方向。最后，需要根據(jù)經(jīng)過(guò)有限元法分析出來(lái)的模型進(jìn)行重新網(wǎng)格劃分、材料選定以及邊界約束和施加荷載等方面的操作，經(jīng)過(guò)再次計(jì)算之后得出優(yōu)化的應(yīng)力云圖與變形量云圖。在這個(gè)過(guò)程中，如果離合器蓋的最大應(yīng)力小于材料的許用應(yīng)力，離合器蓋的總變形量符合設(shè)計(jì)的要求，此時(shí)設(shè)計(jì)出來(lái)的離合器蓋強(qiáng)度就是滿足設(shè)計(jì)要求的，能夠在實(shí)際中進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

有限元分析法對(duì)于離合器蓋強(qiáng)度的優(yōu)化具有重要的作用，可以在實(shí)際分析的過(guò)程中通過(guò)對(duì)離合器蓋的仿真靜態(tài)分析，直觀地看到離合器蓋在實(shí)際使用過(guò)程中的變形量大小以及分布的趨勢(shì)，為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的理論依據(jù)。因此，文章在之后的研究中將針對(duì)實(shí)際案例進(jìn)行研究，進(jìn)一步優(yōu)化理論研究中存在的不足之處，為設(shè)計(jì)出符合要求的產(chǎn)品提供精確可靠的理論依據(jù)。

［1］ 張馳，胡應(yīng)存，梁寶錢(qián)，等.汽車離合器高強(qiáng)度波形片成形回彈數(shù)值模擬及模具優(yōu)化［J］.重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2012，（1）：17-21.