自動張緊器是汽車發(fā)動機(jī)前端附件驅(qū)動系統(tǒng)的重要組成部分,起維持皮帶張力、降低帶段橫向振動的作用。當(dāng)前自動張緊器的研發(fā),主要通過試驗的方法對張緊器性能進(jìn)行驗證,導(dǎo)致張緊器研發(fā)通用性差、成本高、周期長等問題。因此,通過CAE仿真技術(shù)開展自動張緊器性能仿真研究,對提高張緊器研發(fā)效率,降低研發(fā)成本具有重要意義。論文以某車型自動張緊器為研究對象,在有限元分析軟件Abaqus中建立自動張緊器準(zhǔn)靜態(tài)扭矩性能仿真模型,在扭矩性能仿真模型的基礎(chǔ)上,通過模擬阻尼材料在耐久試驗中的滑動磨損過程,實現(xiàn)自動張緊器耐久性能仿真。論文的主要工作如下:(1)論述了發(fā)動機(jī)前端附件工作原理,分析了自動張緊器在發(fā)動機(jī)靜態(tài)、穩(wěn)態(tài)和動態(tài)工況下在FEAD系統(tǒng)中的作用;以工程上常見的彈簧外撐式阻尼機(jī)構(gòu)為例,分析了自動張緊器的結(jié)構(gòu)和工作原理;給出了自動張緊器的扭矩性能和耐久性能評價指標(biāo)和試驗方法。(2)提出了在有限元分析軟件Abauqs中建立張緊器扭矩性能仿真模型的方法,獲得了張緊器仿真輸出扭矩;考慮襯套阻尼對輸出扭矩的影響,對仿真輸出扭矩進(jìn)行了修正;從零件間接觸狀態(tài)、彈簧扭矩性能、阻尼扭矩性能詳細(xì)分析了仿真與試驗結(jié)果,驗證了仿真模型的正確性;建立了無阻尼件約束下彈簧扭轉(zhuǎn)仿真模型,分析了彈簧在無約束狀態(tài)下徑向形變的規(guī)律,找到了兩阻尼件起作用時間先后順序的原因;對比有無阻尼件約束下彈簧輸出扭矩,驗證了有約束下彈簧剛度會變大的設(shè)想。(3)基于Archard磨損模型推導(dǎo)出阻尼件磨損深度的計算公式,給出了該公式的離散化計算方法;將張緊器耐久試驗等效為四桿機(jī)構(gòu),分析了阻尼件在耐久試驗中運動學(xué)規(guī)律,并根據(jù)該運動規(guī)律確定了阻尼材料的磨損系數(shù);在扭矩仿真模型基礎(chǔ)上定義阻尼材料為Ale自適應(yīng)網(wǎng)格,編寫計算磨損量的用戶子程序Umeshmotion,通過仿真獲得了耐久試驗后阻尼材料的磨損深度以及阻尼變化,并通過試驗進(jìn)行了驗證。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U464
【部分圖文】：

第一章 緒論第一章 緒論附件系統(tǒng)簡介車的動力源，是汽車動力系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部件。發(fā)還需要驅(qū)動汽車上的附件正常工作，這個安裝在發(fā)發(fā)動機(jī)前端附件驅(qū)動系統(tǒng)（FrontEndAccessoryDr驅(qū)動輪（曲軸輪）、若干從動輪、張緊器和傳動帶組遞到各附件輪上[2]，如圖 1-1 所示。

圖 1-2 汽車用多楔帶結(jié)構(gòu)示意圖張緊器的作用是維持帶段張力，避免皮帶打滑，以保證發(fā)動機(jī)順利將功率傳遞到附件。早期的 FEAD 系統(tǒng)，由于附件功率小，皮帶隨時間產(chǎn)生的塑形伸長量較小，故使用手動調(diào)整的張緊器，如圖 1-3（a）所示。手動張緊器不能補償皮帶長度變化，需要定期調(diào)整張緊器的位置，以維持皮帶張力，且手動張緊器無法改善附件系統(tǒng)的振動。因此隨著附件系統(tǒng)的發(fā)展，手動張緊器逐漸被自動張緊器取代。自動張緊器主要由儲能元件和阻尼元件構(gòu)成，儲能元件可持續(xù)對皮帶張緊，阻尼元件可衰減皮帶振動提高附件系統(tǒng)的穩(wěn)定性。儲能元件一般為彈簧，可為螺旋彈簧或鋼板彈簧。阻尼元件為通過零件間相互滑動產(chǎn)生摩擦阻尼的稱為摩擦式自動張緊器，阻尼元件為使油夜通過節(jié)流孔時產(chǎn)生液壓阻尼的為液壓式自動張緊器[8]，如圖 1-3（b）、（c）所示。

a）手動張緊器 b）摩擦式自動張緊器 c）液壓式自動張緊器圖1-3 張緊器的種類液壓阻尼能夠?qū)崿F(xiàn)完美的非對稱阻尼效果，即在加載時擁有大阻尼，卸載時擁有小阻尼，而附件系統(tǒng)在非對稱阻尼下?lián)碛懈玫膭討B(tài)特性[9]。因此液壓式自動張緊器比摩擦式自動張緊器效果要好，而且液壓式自動張緊器不存在阻尼衰減的問題，且壽命更長。雖然液壓式自動張緊器比摩擦式自動張緊器擁有更好、更穩(wěn)定的阻尼效果，更長的使用壽命，但是由于液壓式自動張緊器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高等原因，目前市面上絕大多數(shù)汽車的附件系統(tǒng)上還是使用的摩擦式自動張緊器。摩擦式自動張緊器的阻尼靠結(jié)構(gòu)間相互作用的摩擦力實現(xiàn)，因此摩擦阻尼對結(jié)構(gòu)尺寸較敏感。而摩擦阻尼的大小會影響系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)，阻尼值過大會導(dǎo)致自動張緊器卡死，失去自動張緊的功能；阻尼值過小則起不到衰減皮帶振動的作用。研發(fā)設(shè)計時

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2827587