某汽油机驱动盘结构分析

陈汉

（广西玉林达业机械配件有限公司，广西 玉林537415）

该驱动盘是连接发动机和CVT 的重要部件，由飞轮齿圈、挠性盘、垫片组成。驱动盘靠起动机的齿轮传输力矩给飞轮齿圈进行启动，它一端刚性连接曲轴输出端，另一端刚性连接CVT 的液力变矩器。驱动盘承接曲轴端的扭矩和转速并传递给液力变矩器，驱动盘依靠自身的柔性与挠性进行降音与降振，降低了不均匀性与冲击，抵消掉曲轴与变矩器的轴向攒动，减少了正常突然加减速对传动系统的影响。如此恶劣的工况要求驱动盘必须保证足够的强度，以保证驱动盘的使用寿命。CAE 作为发动机零部件设计前期验证的手段之一，得到充分的应用和发展。

1 驱动盘结构

该驱动盘设计模型，如图1。

图1

2 驱动盘工况分析信息

2.1 装配工况

装配工况下，螺栓约束加载挠性盘，螺栓承压面等效应力可以忽略，如图2.1-2.2 所示。

图2.1 液力变矩器螺栓承压面

图2.2 曲轴螺栓承压面

2.2 驱动盘的导入材料特性（表1）

表1

2.3 驱动盘分析的项目（表2）

表2 某驱动盘仿真分析内容

3 驱动盘计算结果

3.1 轴向刚度分析

约束液力变矩器的4 个安装孔，在曲轴面位移量0.7，反导出施加力的大小，再由刚度公式k=P/δ 计算。所有的设计模型或结构需先满足：2000N/mm＜轴向刚度＜5000N/mm。

图3

通过公式计算刚度为2493.14N/mm，满足要求。

3.2 其他分析项目

图4 齿应力

图5 1 倍扭矩

图6 5 倍扭矩

图7 离心力

图8 齿疲劳

图9 扭转疲劳

图10 轴向冲击疲劳

图11 失配疲劳

图12 复合工况疲劳

图13

从以上计算结果可知：轴向刚度、齿应力、齿疲劳、1 倍或5倍扭矩应力、离心力、扭转疲劳等工况满足要求，当在交变应力的工况下，特别是在输出扭距且有轴向位移工况下驱动盘存在较低的安全系数。

4 驱动盘优化方案

根据实践经验，主要是从优化结构、材料变更实现驱动盘的合理性。

优化结构，是根据液力变矩器与曲轴之间的段差值设计一次或者二次成型，成型的高度差，以及成型R 角的大小放置，避开应力集中点，降低零件的最大应力处。此驱动盘特别的是液力变矩器承压面大且受力点集中，见图13。

材料变更，是改用更高抗拉强度的材料，满足各工况下的最大应力要求，或者增加驱动盘材料的厚度，以及制造工艺的表面处理。

结束语

本文基于驱动盘在轿车实际工况中计算分析其应力、变形及疲劳安全系数，缩短了开发时间和节约了试验成本，逐步形成驱动盘整体CAE 分析方法和设计标准。