基于ANSYS对离合器摩擦片进行模态分析

基于

ANSYS

对离合器摩擦片进行模态分析

文章建立某重型汽车离合器摩擦片有限元模型，

确定载荷及边界条件，

运用

ANSYS

软件中的

Lanczos

算法进行模态计算，求得重型汽车离合器摩擦片的前

几阶固有频率和振型，从而为其设计的改善提出建议。

标签：有限元；模态计算；

ANSYS

；离合器摩擦片

前言

离合器是汽车传动系统中直接与发动机相连接的重要部件。

在重型汽车上使

用时，仍然出现了不少问题。例如，离合器摩擦片、从动盘波形片、盘毂、夹持

盘开裂等，

严重地影响了离合器及整车传动系统的正常工作。

因此文章利用有限

元技术对某重型汽车离合器零件进行模态分析，找出原因，利用

ANSYS

软件建

立离合器摩擦片的有限元模型，

并得出了离合器摩擦片的各阶自由振动频率和振

型。

1 

离合器摩擦片的有限元模型

某重型汽车离合器从动部分是一个复杂的结构，

见图

1

为

Solidworks

软件绘

制的离合器从动盘总装配图三维模型，该摩擦片的尺寸为？准

180×

？准

125×

3.5mm

；其主要由摩擦片、波形弹簧片、从动片、从动盘毂、减振弹簧等零

件组成。

文章对摩擦片进行有限元划分网格时，

必须先对其进行结构分析，

确定

其单元类型。由于离合器摩擦片结构较为复杂，采用简化结构，以

Solid95

实体

单元为主；

摩擦片材料为石棉

（温石棉）

，

其弹性模量为

160GPa

，

泊松比为

0.25

，

密度为

2500kg/m3

。同时对其进行自由网格划分，网格划分后摩擦片共有单元数

64087

，

节点数

121434

，见图

2

所示为摩擦片有限元模型。

图

1

某离合器从动盘总装配图

图

2

摩擦片有限元模型

2 

离合器摩擦片的固有频率理论计算结果

根据以往经验指出，

当结构体在动载荷激励下产生共振时，

一般只有少数几

个低阶（

2000Hz

内）共振情况比较危险。因此在进行振动分析时，常常只需要

知道头几个固有频率及振型，

而不必求出所有的固有频率和振型。

因此本文计算

摩擦片的前几阶模态。

表

1

为重型汽车摩擦片的前

8

阶固有频率，

第一阶和第八

阶相对位移等值线见图

3

、图

4

为所示。

从表

2

以及图

3

，

图

4

可以看出，

一阶，

摩擦片边缘沿

Z

轴正方向翘曲变形，

呈凸状，

最大振幅为

6.3mm

；

八阶整体振动位移差变小；

再往后各阶的振型变化

逐渐趋于平缓。

图

3 

第一阶相对位移等值线

图

4 

第八阶相对位移等值线