微型汽车离合器温度场研究

论文摘要

离合器位于发动机与变速器之间,是汽车传动系统中直接与发动机相连系统的部件。离合器在整个工作过程中,由于摩擦面间频繁地相对滑摩而产生大量的热。这些热量如果不能及时的散出,对离合器的正常工作将产生严重影响,因此对离合器工作过程中温度场的分析具有很重要的意义。本文分析了离合器在不同环境温度下工作的全过程,利用大型通用有限元软件ANSYS,建立了某公司三个厂家离合器压盘和摩擦片的三维有限元分析模型,对其瞬态温度场分析。最后对三个厂家压盘和摩擦片温度场云图、轴向和径向温度曲线、重要节点的时间历程温度变化曲线进行比较,分析原因并得出和实际相吻合的结论。本文重点阐述对离合器进行瞬态温度场分析的过程及对三个厂家温度云图的分析。第1章主要介绍了摩擦热对摩擦副的影响、研究摩擦热的意义和离合器温度场的研究现状;第2章介绍了有限元法、热分析基本方程、热传导方式,为后面进行热分析打下理论基础;第3章详细阐述了压盘和摩擦片的对流换热系数的求解方法;第4章主要介绍离合器热流密度及热流分配系数的计算;第5章按照ANSYS求解分析的过程具体介绍了离合器压盘摩擦片从建模、网格化分到边界条件的确定等的详细过程;第6章分析三个厂家的压盘和摩擦片在不同环境条件下的温度场云图和重要节点的温度曲线,并对其对比、分析原因。同时将分析结果和三厂家离合器实际故障相比较,验证了温度场分析的正确性和有效性。本文的温度场计算结果为下一步进行热应力耦合分析、寻找解决改善离合器优化方案打下了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 摩擦热对摩擦副的影响
• 1.3 研究摩擦热的意义
• 1.4 离合器温度场的研究现状
• 1.5 本文的主要研究内容和组织
• 1.5.1 本文的主要研究内容
• 1.5.2 本文的主要组织
• 第2章 离合器温度场分析的理论基础
• 2.1 有限元法
• 2.2 基本传热方式
• 2.3 热分析基本方程
• 第3章 对流换热系数的确定
• 3.1 膜片弹簧离合器对流换热的计算
• 3.2 求解对流换热系数h
• 第4章 热流密度与热流分配系数的确定
• 4.1 离合器的工作特性
• 4.2 摩擦片与压盘间产生热量的分析
• 4.3 热流分配系数确定
• 4.3.1 有限元计算法
• 4.3.2 理论公式法
• 4.4 热流分配系数的计算
• 第5章 离合器摩擦副温度场的ANSYS计算
• 5.1 ANSYS热力学分析
• 5.1.1 热分析的载荷
• 5.1.2 热分析的分类
• 5.1.3 热应力耦合分析
• 5.1.4 热分析的常用单元
• 5.2 函数编辑器
• 5.3 载荷步及步长的选择
• 5.4 离合器摩擦副的ANSYS计算
• 5.4.1 离合器有限元模型
• 5.4.2 离合器温度场分析的前提条件
• 5.4.3 摩擦片压盘材料的热性能参数
• 5.4.4 对流换热系数和压盘摩擦片各自热流密度求解
• 5.4.5 摩擦副有限元网格的划分
• 5.5 有限元求解与摩擦片APDL程序
• 第6章 离合器摩擦副温度场的有限元结果分析
• 6.1 厂家a离合器摩擦副温度云图及主要节点温度变化曲线
• 6.1.1 厂家a压盘温度场云图及主要温度曲线
• 6.1.2 厂家a摩擦片温度场云图及主要温度曲线
• 6.2 厂家b离合器摩擦副温度云图及主要节点温度变化曲线
• 6.3 厂家c离合器摩擦副温度云图及主要节点温度曲线
• 6.4 三厂家离合器摩擦副比较
• 第7章 总结与展望
• 7.1 本文总结
• 7.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录一 有限元计算方法的APDL程序
• 附录二 摩擦片有限元分析的APDL程序
• 附录三 研究生期间发表的论文
• 附录四 研究生期间参与的项目