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离合器分离拨叉强度的有限元分析

发布于:2019-11-17 20:15
有限元分析

      离合器分离拨叉是离合器中重要的零件,其可靠性直接关系离合器能否正常工作。其工作原理是:助力缸输出力推动推杆,作用在分离拨叉的一端,关节轴承作为支点,使分离拨叉转动,分离拨叉的中间突出端推动分离轴承,使离合器分离。因此分离拨叉也称为分离杠杆,如图所示。根据其受力特点,分离拨叉应具有较大的弯曲刚度,以免分离时拨叉弯曲变形过大甚至断裂,使离合器工作异常。
      为了最大限度地使有限元分析结果接近实际情况,采用实体建模,对分离拨叉模型不作任何简化。而与之连接的推杆和分离轴承不进行建模,简化为约束和弹性力作用在分离拨叉上。将Proms中的模型直接导入ABAQUS进行网格划分(如图所示),单元情祝如表所示。分离拨叉的材料是ZG310-570,其力学属性如表所示。已知离合器分离力为6000 N,分析模型中将拨叉的中间进行约束,将中间受力转化为两段受力,即将C处约束,将力施加在A,B两处,如图所示。在模型中,将分离拨叉与分离轴承接触部分进行全约束(c处),关节轴承孔采用Distributing耦合到回转中心(A处),约束1,2,3自由度,对于推力施加处(B处)采用同样的处理方法。最后将力施加在两处的耦合中心,如图所示。
      已知材料ZG310-570的屈服强度为310 MPa,取许用安全系数1.2。可以得出该零件的许用屈服应力从计算结果中(如图所示)看到应力最大处为618MPa,远远超过了,另一侧的最大应力也超过了500 MPa。所以需要对拨叉结构进行改进。改变拨叉两侧肩部倒角,左侧由原来的R15 mm改为R100mm,右侧由原来的R15 mm改为R60 mm,左侧肩筋厚度由原来的10 mm增加为18 mm,如图所示。由图可以看出,在左侧仅仅增大倒角满足不了强度的要求,最大应力会随着倒角的增大转移到直梁与倒角过渡的位置;在右侧R60 mm的倒角处,最大主应力为301 MPa,安全系数很小,需增大倒角;左侧筋处应力很小,可以不改变筋的厚度。   
      为了保证在拨叉整体有足够的强度和刚度,提出以下改进方案。相对于原始模型,作出四处修改:(1)在标示1处,把离合器肩部倒角由R15改为8100 (4处);(2)在标示2处,将倒角由R25改为R35(4处);    (3)在标示3处,将左侧斜面与中心线的角度由50度改为70度;(4)调整左侧筋的位置,使离合器分离拨叉为关于中心线的左右对称结构。对于修改方案二进行有限元分析,得出修改模型后的Mises应力云图,如图所示。从图可以看出,修改部位的应力均小于,满足设计强度,并且未作修改处也有了较大的改进,最大Mises应力从618 MPa降为234 MPa。对方案二进一步优化,三维模型如图所示,分析结果如图所示。从图上可以看出,修改部位的应力均小,满足设计强度,并且未作修改处也有了较大的改进,最大Mises应力为227 MPa,比方案二略有下降,并且减轻了零件的重量,所以改进结构满足强度要求。

 

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