离合助力器CAE分析报告.doc

离合助力器支架CAE分析
张敏
北汽福田汽车股份有限公司长沙汽车厂技术中心CAE分析室长沙410129
一、分析方法
1、建模方法：离合助力器支架采用6面体单元建模，螺栓连接采用beam单元模拟。
2、材料属性：
材料名称牌号弹性量
（MPa）泊松比密度
(Kg/mm3)抗拉强度
（MPa）延伸率铸铝ZL1117.7e40.332.7e-62053%3、边界条件：离合助力器支架受载如表6-2所示；
表6-2离合助力器支架受载情况
名称载荷（N)×冲击系数约束离合助力器支架3000×1.3≈4000连接螺孔处4、加载曲线如图6-1；

图6-1加载曲线

4、建立分析模型如图6-2

图6-2分析模型
二、离合助力器支架强度分析结果
1、离合助力器支架分析结果，如表7-1所示。
表7-1离合助力器支架强度分析结果
名称最大变形（mm）残余变形（mm）最高拉应力（MPa）质量（Kg）安全系数离合助力器支架0.2670.002762.10.82.32、离合助力器支架最大变形如图7-1。

图7-1离合助力器支架最大变形图
由图7-1可以看出：
从0S开始到0.005S变形随着力的增加而增加，从0.005S到0.01S力逐渐减小，变形也逐步减小，当0.01S时力全部卸载完毕，此时残余变形为0.0027mm。因此可以说明离合助力器支架变形为弹性变形，基本没有产生塑性变形。
3、离合助力器支架拉应力分布如图7-2

图7-2拉应力分布云图
三、耐久性分析
由于支架在循环应力水平较低（最高应力为62MPa），弹性应变起主导作用，此时，支架疲劳寿命较长。故，采用应力疲劳（即高周疲劳）分析。
1、本次疲劳分析是使用S-N曲线计算离合助力器支架在常副谱作用下的疲劳寿命，循环载荷如图8-1所示。

图8-1常副载荷谱
2、根据图8-2的方法可以将材料ZAlSi12拟合得出图8-3的材料参数

图8-2材料拟合曲线

图8-3ZAlSi12的各种疲劳参数
3、通过Radioss软件计算支架的疲劳寿命结果，如图8-4所示。

图8-4零件疲劳寿命分布云图
由图8-2可以看出：该零件的最低疲劳寿命为392万次，零件疲劳分析满足要求。
四、优化改进
1、改进方案如表9-1
表9-1原模型与优化模型对比
名称模型名称模型原模型优化方案1优化方案2优化方案3优化方案4优化方案5优化方案6优化方案72、优化结果分析如表9-2
名称材料最大变形（mm）最高拉应力（MPa）质量（Kg）安全系数原模型铸铁3100.1651.23.175.6铸铝0.45521.083.6优化方案1铸铁3100.29111.71.292.7铸铝0.81112.50.441.82优化方案2铸铁3100.17145.51.72.1铸铝0.54146.50.581.39优化方案3铸铁3100.2776.41.994.05铸铝0.7377.00.682.66优化方案4铸铁3100.2702.084.4铸铝0.5470.90.712.89优化方案5铸铁3100.2284.51.573.6铸铝0.6585.40.532.39优化方案6铸铁3100.1666.51.874.66铸铝0.4267.30.643.0优化方案7铸铁3100.1876.31.734.06铸铝0.5177.50.592.64
由上表可以看出：
1、优化方案1质量最小，但安全系数小于2.0。若采用铸铁310材料则可以选用。
2、安全系数在2.2以上质量最小为优化方案5，但优化方案5的模型外观不美观，且加工难度大；
3、优化方案7安全系数为2.64，质量与优化方案5相差仅0.06Kg，外型美观，所以建议优先选用方案7。
3、优化后个种模型方案的拉应力分布云图，如图9-1所示。

原模型优化方案1优化方案2

优化方案4优化方案5优化方案6

优化方案6优化方案7
图9-1优化后各模型拉应力分布云图
4、最终模型（即优化方案7）效果图，如图9-2所示。

图9-2最终模型（即优化方案7）效果图
五、结论
通过对离合助力器支架三种优化方案分析：最终模型（即优化方案7）采用铸铝时，质量仅0.59Kg，最大位移为0.51mm，最高拉应力为77.5MPa，安全系数为2.64。