【摘 要】
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膜片弹簧离合器实际使用过程中,由于变速器前箱体内环境温度较高,并且离合器分离/结合反复滑磨导致离合器本体温度升高,从而使得膜片弹簧受到温度的影响而提前出现疲劳破坏,
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膜片弹簧离合器实际使用过程中,由于变速器前箱体内环境温度较高,并且离合器分离/结合反复滑磨导致离合器本体温度升高,从而使得膜片弹簧受到温度的影响而提前出现疲劳破坏,严重影响汽车的安全性及可靠性。因此,研究膜片弹簧在各种因素影响下的真实寿命具有重要意义。本文在workbench中对离合器盖总成进行了参数化建模,建立了不同温度工况下的膜片弹簧温度场,采用有限元法对膜片弹簧进行了热-结构耦合仿真分析,分析了膜片弹簧在不同温度工况下的应力变化,并得到了膜片弹簧的疲劳破坏危险点,采用名义应力分析法,考虑影响疲劳寿命的因素,修正了材料的S-N曲线,得到了膜片弹簧的S-N曲线,并通过有限元分析得到的切向应力值计算出了不同温度工况下的膜片弹簧的疲劳寿命。在非线性接触结构仿真得到的应力分布的基础上,采用workbench中的DOE优化分析模块,通过响应面分析得到了膜片弹簧不同结构参数对其疲劳寿命的影响规律,并通过非线性规划优化算法,最终得到了膜片弹簧疲劳寿命最小时的结构参数。设计了离合器膜片弹簧疲劳寿命试验台的机械系统和测控系统,并完成了试验台上、下位机程序的编写。试验台由施耐德伺服电机提供动力,通过电缸将旋转运动转换为直线运动以模拟分离轴承工作状态。试验台采用了研华工控机作为系统的上位机,以LabWindows作为软件开发平台开发测控软件,实现试验台数据测控,采用施耐德M218作为系统的下位机,控制伺服电机的转动。上位机与下位机采用Ethernet进行通讯,利用加热器对离合器进行加热以模拟膜片弹簧温度场,并通过在膜片弹簧分离指上粘贴应变片的方式测量不同温度工况下的膜片弹簧疲劳破坏点附近应力值,并结合S-N曲线计算得到了膜片弹簧的疲劳寿命,与仿真结果进行了对比,最后利用试验台完成了分离行程为6mm时的膜片弹簧疲劳寿命试验,对仿真结果进行了验证。
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