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微型汽车离合器关键零部件分析及拓扑优化

作　者: 魏丽娜
导　师: 莫易敏
学　校: 武汉理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 微型汽车 离合器 有限元分析 拓扑优化
分类号: U463.211
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 191次
引　用: 1次
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内容摘要


微型汽车具有低成本、低污染、低油耗等优点,凭借其优势迅速发展,近几年成为中国汽车行业发展最快的车种之一。离合器的主要作用是把发动机的扭矩传递为变速箱,作为汽车传动系统的重要部件,还具有保证汽车起步平稳、便于换挡以及防止传动系统过载的功能。在动力的传递过程中,离合器零部件的强度是否满足要求,结构上是否会发生共振等都会影响离合器的工作性能,因此,对离合器关键零部件进行校核并对结构进行优化是本文研究的主要任务。本论文的重点有三部分:一是离合器的工作原理和结构;二是离合器关键零部件的校核;三是部分零部件的结构优化。首先,介绍了课题的研究背景及国内外现状,提出了本文的研究内容、目的和意义。其次,介绍了微型汽车离合器的工作原理和结构,结合故障统计报告,提出需要研究的离合器的关键零部件是膜片弹簧、波形弹簧片、从动盘毂和夹持盘。接着,对有限元分析方法作了介绍,确定本文采用ANSYS有限元分析软件进行零部件的分析和优化设计。再次,对微型汽车离合器的关键零部件进行了静力分析和模态分析,主要是校核在扭矩最大的时候离合器零部件的最大应力是否超过材料的许用应力,以及在工作的过程中是否会发生共振,找到离合器失效的原因最后,介绍了结构优化设计的方法,并采用拓扑优化方法在原有模型的基础上对离合器的从动盘毂和加持盘进行了结构优化,减轻了质量,降低了生产成本,为从动盘毂和夹持盘的设计提供了理论上的参考。本文从离合器零部件的损坏和功能失效出发,对离合器的关键零部件进行了分析和结构优化,为减轻离合器起步发抖等故障,提高离合器的工作性能,降低生产成本提供了理论指导和实践支持。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章 绪论  9-12
  1.1 课题研究背景  9
  1.2 国内外研究现状  9-11
  1.3 课题研究的目的和意义  11
  1.4 文章结构  11-12
第2章 微型汽车离合器  12-17
  2.1 汽车离合器的作用  12
  2.2 微型汽车离合器的工作原理  12-14
  2.3 微型汽车离合器结构  14-15
  2.4 微型汽车离合器工作要求  15-16
  2.5 本章小结  16-17
第3章 有限元法基本理论  17-25
  3.1 有限元法简介  17-18
    3.1.1 有限元法的基本思想  17
    3.1.2 有限元法的分析步骤  17-18
  3.2 有限元法基本原理  18-19
    3.2.1 虚位移原理  18-19
    3.2.2 最小势能原理  19
  3.3 有限元法基本方程  19-23
    3.3.1 弹性静力学有限元方程  19-21
    3.3.2 动力学有限元方程  21-23
  3.4 ANSYS有限元分析软件  23-24
    3.4.1 ANSYS软件特点  23-24
    3.4.2 ANSYS软件功能  24
  3.5 本章小结  24-25
第4章 离合器关键零部件有限元分析  25-49
  4.1 膜片弹簧分析  25-35
    4.1.1 膜片弹簧强度计算  25-33
    4.1.2 膜片弹簧静应力分析  33-35
  4.2 波形弹簧片分析  35-40
    4.2.1 波形弹簧片静应力分析  35-38
    4.2.2 波形片模态分析  38-40
  4.3 夹持盘的分析  40-44
    4.3.1 夹持盘静应力分析  40-42
    4.3.2 夹持盘模态分析  42-44
  4.4 从动盘毂的分析  44-48
    4.4.1 从动盘毂静应力分析  44-46
    4.4.2 从动盘毂模态分析  46-48
  4.5 本章小结  48-49
第5章 离合器部分零部件结构优化设计  49-64
  5.1 结构优化设计简介  49
  5.2 拓扑优化实现方法和步骤  49-52
    5.2.1 拓扑优化方法  49-50
    5.2.2 拓扑优化步骤  50-52
  5.3 拓扑优化设计  52-63
    5.3.1 从动盘毂优化设计  52-58
    5.3.2 夹持盘优化设计  58-63
  5.4 本章小结  63-64
第6章 总结与展望  64-65
  6.1 本文总结  64
  6.2 工作展望  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-68
附录A 研究生期间发表的论文  68-69
附录B 研究生期间参与的项目  69

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 汽车结构部件 > 传动系统 > 机械传动 > 离合器
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