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SY-025-BY-3
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
學(xué)生姓名
耿新鐘
系部
汽車工程系
專業(yè)、班級
車輛工程B05-18班
指導(dǎo)教師姓名
趙雨旸
職稱
副教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是√否
題目名稱
基于有限元分析的離合器設(shè)計(jì)
一、課題研究現(xiàn)狀,選題的目的、依據(jù)和意義
1、研究現(xiàn)狀
我國汽車離合器行業(yè)在經(jīng)歷了改革改造、引進(jìn)消化、改制重組，在激烈的市場競爭中在行業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品技術(shù)、經(jīng)營管理等方面取得了較好的發(fā)展。技術(shù)進(jìn)步所帶來的替代品(如AT、CVT、DCT所引發(fā)傳動產(chǎn)品概念的改變)對部分汽車離合器行業(yè)帶來根本性的改變。從企業(yè)內(nèi)部能力分析，總體上看，我國汽車離合器企業(yè)與國外企業(yè)相比處于明顯劣勢。在產(chǎn)品技術(shù)方面，國內(nèi)離合器企業(yè)經(jīng)過不斷地產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，國產(chǎn)膜片彈簧離合器的品種已經(jīng)能全面覆蓋國內(nèi)重、中、輕、轎、微及農(nóng)用等車型的需求，跟蹤國外動力傳動系統(tǒng)技術(shù)，研發(fā)新一代產(chǎn)品也取得了可喜成果。目前，膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)主要是圍繞單目標(biāo)優(yōu)化進(jìn)行，多標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法也得到了使用。
通過對離合器零部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，得到其結(jié)構(gòu)極限承載能力，對離合器零部件的設(shè)計(jì)是相當(dāng)重要的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和以CAE技術(shù)的不斷發(fā)展，有限元技術(shù)在離合器設(shè)計(jì)中的運(yùn)用越來越多，其優(yōu)越性得到了人們的認(rèn)可，有限元技術(shù)己經(jīng)成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)中的一種重要手段。
在離合器蓋的設(shè)計(jì)上，1997年江蘇理工大學(xué)朱茂桃和邱梅開就開始運(yùn)用有限單元法分析了某離臺器蓋的剛度，闡述了蓋變形對離臺器工作性能的影響，并用試驗(yàn)對有限元計(jì)算進(jìn)行了驗(yàn)證，有限元計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果吻合，從而為離合器蓋的結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計(jì)提供了可靠依據(jù)，并可以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。
在離合器盤轂的設(shè)計(jì)上，1989年日本的大金公司加藤雅家和真導(dǎo)秀和共同運(yùn)用有限元技術(shù)對離合器的壓盤和從動盤毅進(jìn)行了設(shè)計(jì)和研究。南京理工大學(xué)張鐵山和袁念詩老師運(yùn)用有限元程序?qū)σ谰S柯Φ267離合器盤毅進(jìn)行計(jì)算，得出該盤毅強(qiáng)度滿足使用要求的結(jié)論，并分析了該種盤毅在中Φ267離合器從動盤總成臺架試驗(yàn)中損壞的原因，指出該種盤毅臺架試驗(yàn)中損壞的原因應(yīng)從材質(zhì)，加工過程等方面來查找。天津市汽車研究所的王力在1998年基于夏利轎車的離合器運(yùn)用UG軟件的CAE軟件包，在UG軟件中建立離合器壓盤、盤毅等零件的三維實(shí)體并自動生成高質(zhì)量的立體網(wǎng)格，并運(yùn)用有限元技術(shù)對它們進(jìn)行了有限元分析，確定了離壓盤、盤毅等零件的應(yīng)力分布及大小，對各個(gè)零部件的強(qiáng)度和剛度有了定量的數(shù)據(jù)，為離合器的有限元設(shè)計(jì)提供了參考。
由此可見，伴隨著以CAE技術(shù)的不斷發(fā)展有限元在離合器設(shè)計(jì)上的運(yùn)用將變得越來越普遍，己經(jīng)成為設(shè)計(jì)離合器的一種重要的手段，使得以往的循環(huán)設(shè)計(jì)變得簡單，從而縮短了設(shè)計(jì)周期，節(jié)省了大量的時(shí)間。
2、目的、依據(jù)和意義
離合器是汽車傳動系統(tǒng)中直接與發(fā)動機(jī)相連接的部件，其主要作用是：傳遞和切斷發(fā)動機(jī)傳給傳動系的動力，以保證汽車的平穩(wěn)起步、停車和換擋；當(dāng)傳給離合器的轉(zhuǎn)矩超過它所能傳遞的最大摩擦轉(zhuǎn)矩時(shí)，離合器主、從動部分之間產(chǎn)生滑磨，從而對傳動系統(tǒng)起到保護(hù)作用。此外，離合器還可以有效地降低傳動系中的振動和噪聲。課題研究對象是應(yīng)用最廣泛的膜片彈簧離合器，具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、操縱輕便、傳動可靠、傳遞準(zhǔn)確以及效率高等特點(diǎn)。主要零件包括膜片彈簧、離合器蓋、壓盤、傳動片和分離軸承總成等，這些關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)對整個(gè)離合器性能具有很大的影響。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)工程師根據(jù)自己的理論知識和豐富的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)首先針對用戶的需求進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，定出結(jié)構(gòu)的類型和形式，選擇材料，按規(guī)定要求和標(biāo)準(zhǔn)給出受力情況，提出初始設(shè)計(jì)方案，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，再根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行各個(gè)方面的校核;如果不符合經(jīng)濟(jì)和安全的要求，則修改初始設(shè)計(jì)，再進(jìn)行結(jié)構(gòu)的重分析，重校核，直到滿足為止。這種設(shè)計(jì)的一個(gè)主要缺點(diǎn)是難以找到材料的合理分布，因而不易做出比較理想的既經(jīng)濟(jì)又安全的設(shè)計(jì)方案。
采用有限元技術(shù)研究這些關(guān)鍵零部件的靜力學(xué)特性，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，是非常重要和必須的。在此基礎(chǔ)上，再進(jìn)行離合器設(shè)計(jì)不但可以獲得最佳的離合器基本參數(shù)，還可以大大縮短離合器總成開發(fā)周期、降低開發(fā)費(fèi)用，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，保證其設(shè)計(jì)的精確性。
二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
1、研究的基本內(nèi)容
（1）離合器主、從動裝置、膜片彈簧等主要零部件的設(shè)計(jì)；
（2）主要零部件的有限元分析；
（3）在CAE分析的基礎(chǔ)上完成設(shè)計(jì)圖紙。
2、擬解決的主要問題
（1）離合器主要零部件的設(shè)計(jì)；
（2）離合器零部件建模和受力分析；
（3）基于ANSYS軟件的有限元結(jié)構(gòu)分析。
壓緊彈簧布置形式選擇
三、技術(shù)路線（研究方法）壓緊彈簧布置形式選擇
結(jié)構(gòu)方案分析
選擇輕型車發(fā)動機(jī)參數(shù)
膜片彈簧支撐形式
壓盤驅(qū)動方式
從動盤數(shù)量選擇
離合器主要零件的有限元分析
離合器基本尺寸的計(jì)算確定
離合器主要參數(shù)選擇
繪制裝配圖、零件圖
四、進(jìn)度安排
（1）調(diào)研、資料收集，完成開題報(bào)告 第1、2周（3月2日～3月15日）
（2）研究汽車離合器的設(shè)計(jì)步驟與設(shè)計(jì)方法，分析汽車離合器受力情況
第3周（3月16日～3月22日）
（3）按照傳統(tǒng)的汽車設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)離合器 第4、5周（3月23日～4月5日）
（4）對按方法設(shè)計(jì)的離合器建立有限元模型 第6周（4月6日～4月12日）
（5）施加載荷和邊界條件，求解 第7、8周（4月13日～4月26日）
（6）完成所設(shè)計(jì)裝配圖與零件圖圖紙 第9、10、11周（4月27日～5月17日）
（7）完成設(shè)計(jì)說明書的撰寫 第12、13周（5月18日～5月31日）
（8）對設(shè)計(jì)圖紙與設(shè)計(jì)說明書進(jìn)行修改 第14周（6月1日～6月7日）
（9）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）審核、修改 第15、16周（6月8日～6月21日）
（10）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周（6月22日～6月28日）
五、參考文獻(xiàn)
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六、備注
指導(dǎo)教師意見：
簽字： 年 月 日