斜撑式离合器楔块表面应力的有限元模型建立及修正方法

摘要

一种斜撑式离合器楔块表面应力的有限元模型建立及修正方法，其中有限元模型建立的基础是楔块处于实际扭转载荷和楔紧状态下，在忽略内、外保持架和弹簧对楔块的相互作用下对楔块、内环和外环进行有限元网格划分，进而建立楔块、内环和外环的有限元模型，然后通过ANSYS软件对有限元模型中的楔块应力极值作出判断，若满足说明有限元模型建立合理，若不满足说明需要根据修正量公式对楔块的几何形状参数即特定值（设计值）进行修正，直至楔块的修正量满足有限元模型为止，最终的楔块修正量替代楔块的特定值，修正的结果提高了楔块应力集中区域的结构刚度，能够满足实际扭转载荷的要求，进而有效提高斜撑式离合器的使用寿命，节约实际试验成本。

主权项

一种斜撑式离合器楔块表面应力的有限元模型建立及修正方法，该有限元模型建立及修正方法将楔块与外环接触的面称为外接触面，将楔块与内环接触的面称为内接触面，楔块的结构刚度通过几何形状参数体现为：楔块外接触面的曲率半径R1、楔块内接触面的曲率半径R2、楔块外接触面的凸度d1、楔块内接触面的凸度d2和楔块悬臂梁的倒角半径r；其特征是：斜撑式离合器楔块表面应力有限元模型建立的基础是楔块处于实际扭转载荷和楔紧状态下，在忽略内保持架、外保持架和弹簧对楔块的相互作用而对楔块、内环和外环进行有限元网格划分，进而建立楔块、内环和外环的有限元模型，再根据所建立的有限元模型来对楔块的几何形状参数进行修正，修正的结果提高了楔块应力集中区域的结构刚度，进而有效提高斜撑式离合器的使用寿命；Ⅰ、有限元模型建立方法如下：根据斜撑式离合器中楔块、内环和外环的结构特征、实际扭转载荷和楔紧状态进行有限元网格划分，在进行所述有限元网格划分时应将楔块的有限元网格大小控制在1～5微米范围之内，将内环和外环的有限元网格大小控制在0.1～5毫米范围之内，在所述有限元网格划分后即可建立针对楔块、内环和外环的有限元模型；上述有限元模型建立的其它设定条件如下：①设定外环的位移量为0，这样可以确保有限元模型建立是处于刚性支撑状态；②设定内环施加的是逆时针方向的力矩载荷，所述力矩载荷的大小与实际工作中斜撑式离合器所传递的最大扭矩相等；③设定楔块外接触面的曲率半径R1、楔块内接触面的曲率半径R2、楔块外接触面的凸度d1、楔块内接触面的凸度d2和楔块悬臂梁的倒角半径r为某一特定值，这一特定值是指楔块的原始几何形状参数值，或是楔块的设计值；Ⅱ、有限元模型修正方法如下：利用ANSYS软件中自带的求解模块对有限元模型中的楔块外接触面和内接触面进行应力分析计算，所述求解模块可以得出楔块外接触面和内接触面的应力集中处并得到精确的应力极值：ⅰ、若楔块外接触面和内接触面的接触应力极值均不超过楔块的许用接触应力3040Mpa时，则建立的有限元模型是正确的,并不需对其作出修正，即不需改变有限元模型建立的设定条件；ⅱ、若楔块外接触面和内接触面的其中一个或是两个接触应力极值超过楔块的许用接触应力3040Mpa时，或对楔块外接触面的曲率半径R1、或对楔块内接触面的曲率半径R2、或对楔块外接触面的凸度d1、或对楔块内接触面的凸度d2、或对楔块悬臂梁的倒角半径r的某一特定值作出修正，修正方式如下：①如果上述所述求解模块反映出楔块内接触面或是外接触面出现接触应力过大现象，或是修正楔块外接触面的曲率半径R1，或是修正楔块内接触面的曲率半径R2，或是修正楔块外接触面的凸度d1，或是修正楔块内接触面的凸度d2；②如果上述求解模块反映出楔块其余部分出现接触应力极值过大现象，除按上述①修正R1、R2、d1或d2外，还需要修正楔块的悬臂梁倒角半径r；上述R1、R2、d1、d2 或r的修正量可以依据所述特定值来修正，所述修正量能够有效降低上述求解模块反映出的接触应力极值，所述修正量按以下公式进行：R1或R2的修正量= R1或R2的特定值+[ R1或R2的特定值/50]d1或d2的修正量=d1或d2的特定值+0.005毫米 r的修正量=r的特定值+[ r的特定值/10]将上述修正量作为新特定值并按所述Ⅰ的方法重新建立有限元模型，通过所述Ⅱ的方法来重新修正，若满足所述i则不需对重新建立的有限元模型作出修正并依据新特定值作为最终设定条件；若不满足所述i则需按所述ii来对新特定值再次进行修正，依此类推直到满足所述i为止。