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液压湿式离合器活塞零件的结构优化设计分析

摘要：离合器是位于发动机和变速箱之间的一个非常重要的组成部件，它对于车辆的行驶和启动都有着很大的作用，离合器起着传递动力，和传递扭矩的功能，在汽车的起步过程中，它的最重要的两个功能是分离功能和接合功能，它还能够在一定程度上减轻变速器在工作时产生的振动，不同于以往的工作方式，他是采用气动分离的方式来控制汽车，从而使汽车实现一个刹车的过程，因此对系统有着一定的保护作用。可以说它的品质对汽车的性能起着决定的作用。

  湿式离合器是一种利用油液来进行冷却的离合器。该离合器的冷却油系统，有着其自己独特的功能和特性，它并没有对零件内部的摩擦片起着必要的保护作用，它主要作用于零件的动力传递方面，他能够使得受力的传递更加平缓，更加顺利。湿式离合器有着许多独特的优点，其中最大的优点就在于它的寿命比较长，这保证了它能够在机械系统中长时间的工作。除非有些什么特殊情况的发生，否则离合器将不会在工作的时候发生故障。在目前的市场中，湿式离合器绝大多数被应用于自动变速器上。当然，在其他机械领域中，湿式离合器也有着很大的应用。

  液压湿式离合器是某种收割机的部件，它主要起着转向的功能。本文先是对离合器活塞零件的结构进行了研究分析，然后对它的危险断裂处进行了静力学分析和计算，最终对活塞零件的结构提出了改进方案，然后建立出零件模型，建模完成后将零件导入有限元软件中，对其进行有限元分析，校核其强度，然后通过各种数据的比较分析，最终确立出一个最值得推荐的结构优化方案，从而提高活塞零件的寿命和使用安全。

 关键词：机械设计，离合器，活塞零件，受力分析，有限元分析，结构优化设计。

 

目录

第一章 绪论

1.1   引言………………………………………………………………5                                                               
1.2   离合器的起源和发展史 ……………………………………………6

1.3   与课题相关的国内外研究情况………………………………………7

1.4   本课题的主要研究方法………………………………………………7

1.5   本课题的预期结果及意义……………………………………………7

第二章 活塞零件的结构与受力分析

2.1   离合器的工作原理…………………………………………………8

2.2   活塞零件的受力分析………………………………………………9

2.3   活塞零件的结构工艺性分析………………………………………10

第三章 有限元基本理论

3.1   有限元的发展及应用 ……………………………………………10

3.1.1 有限单元法的发展历史 ……………………………………………11

3.1.2 有限元法的应用 …………………………………………………11

3.2   机械结构有限元基本理论 …………………………………………12

3.2.1 机械结构有限元分析的基本理论……………………………………12

3.2.2 机械结构分析的有限元法…………………………………………12

3.3   ANSYS软件简介…………………………………………………13

第四章  活塞零件的有限元分析

4.1   活塞零件的有限元建模……………………………………………15

4.2   活塞零件的静力学分析……………………………………………17

4.3   对活塞零件施加载荷及其结果分析…………………………………18

4.4   活塞零件的结构改进方案…………………………………………19

结论 …………………………………………………………………22

致谢 …………………………………………………………………23

参考文献………………………………………………………………24

 

结论

  本论文成功的运用了UG软件建立了活塞零件的三维结构模型，然后利用了ANSYS软件对该零件的三维模型进行了网格划分，然后对该活塞零件的约束方式，和受力大小，载荷分布情况等等进行了数值计算，并采用图表的方式非常直观的表示了出来。虽然在设计时，该零件的三维模型与实际的零件结构相比有一些简化的地方，但是由于活塞零件的内部结构已经经过了处理，所以基本没有什么误差。

  在对活塞零件的结构进行了改进后，我们可以看到，两种改进方案的结果都与该活塞零件的结构受力分析相吻合，然后得出的数值也与理论上计算的数值基本一致，从而验证了该活塞零件的断裂危险截面的位置和它的最大许用应力值。然后，对活塞零件的两种改进方案分别进行了有限元的仿真分析，然后，从数值上可以看出，增加拉杆根部的倒角的方案，对于减小拉杆根部与轮毂连接处的许用应力，并没有很显著的效果，只能保证该活塞零件运动的安全。而在拉杆根部过渡外设置6条加强肋的方案，将拉杆的根部与轮毂的连接处的许用应力减小了一半以上，同时将其的最大许用应力处转移到了肋板，同时也保证了活塞零件的运动安全。虽然两种改进方案的最高许用应力都差不多，但是，加强肋的方案明显降低了失效根部的许用应力。因此，拉杆根部过渡外设置6条加强肋的方案更加值得推荐。在实际的过程中，为了保证活塞零件的各项性能参数的准确性，在铸造的时候，我们还应该在拉杆根部与轮毂的连接处的过渡处增设冷铁，减少铸造时候的缺陷，保证了铸件的良好的力学性能，减少了断裂的故障。

 

参考文献

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