某汽油機驅(qū)動盤結(jié)構(gòu)分析

陳漢

（廣西玉林達業(yè)機械配件有限公司，廣西 玉林537415）

該驅(qū)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(qū)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(qū)動盤承接曲軸端的扭矩和轉(zhuǎn)速并傳遞給液力變矩器，驅(qū)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(qū)動盤必須保證足夠的強度，以保證驅(qū)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。

1 驅(qū)動盤結(jié)構(gòu)

該驅(qū)動盤設計模型，如圖1。

圖1

2 驅(qū)動盤工況分析信息

2.1 裝配工況

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

2.2 驅(qū)動盤的導入材料特性（表1）

表1

2.3 驅(qū)動盤分析的項目（表2）

表2 某驅(qū)動盤仿真分析內(nèi)容

3 驅(qū)動盤計算結(jié)果

3.1 軸向剛度分析

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(jié)構(gòu)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。

3.2 其他分析項目

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(zhuǎn)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(jié)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(zhuǎn)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(qū)動盤存在較低的安全系數(shù)。

4 驅(qū)動盤優(yōu)化方案

根據(jù)實踐經(jīng)驗，主要是從優(yōu)化結(jié)構(gòu)、材料變更實現(xiàn)驅(qū)動盤的合理性。

優(yōu)化結(jié)構(gòu)，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(qū)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(qū)動盤材料的厚度，以及制造工藝的表面處理。

結(jié)束語

本文基于驅(qū)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(qū)動盤整體CAE 分析方法和設計標準。