СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ УПРУГОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИАФРАГМЕННОЙ ПРУЖИНЫ СЦЕПЛЕНИЯ, ПОЛУЧЕННОЙ В РЕЗУЛЬТАТЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И АНАЛИТИЧЕСКОГО РАСЧЁТА

Механизм сцепления является связующим элементом между двигателем и элементами трансмиссии. От функционирования сцепления зависят динамика нагружения двигателя и трансмиссии и, соответственно, нагрузки, возникающие в их конструктивных элементах. Сцепления с диафрагменными пружинами имеют массовое применение на автомобильном транспорте. Существуют различные методы расчёта и моделирования работы сцеплений с такими пружинами. В настоящее время широкое распространение получили виртуальные стенды, основанные на применении программных пакетов динамики твёрдых тел, с внедрением податливых элементов, которые позволяют учесть особенности конструкции узлов и агрегатов автомобилей с использованием CAD и конечно-элементных моделей. Данный метод позволяет значительно сократить количество натурных испытаний, и, соответственно, стоимость конечного продукта. Также методы динамического твердотельного моделирования позволяют разрабатывать и проверять законы управления узлами и агрегатами автомобилей. Для того чтобы виртуальный стенд был подобен натурному образцу, необходимо создавать адекватные модели деталей, которые впоследствии будут использованы в динамической твердотельной модели такого стенда. Для проверки адекватности конечно-элементных моделей на стадии проектирования целесообразно проводить сравнение с аналитическими методами расчёта, так как проведение натурных испытаний имеет достаточно высокую трудоёмкость и стоимость. Одним из наиболее сложных элементов при моделировании сцепления является диафрагменная пружина, упругая характеристика которой существенно влияет на работу сцепления. В статье приведён сравнительный анализ двух расчётных методов диафрагменных пружин сцепления - аналитический и метод конечных элементов. Основная сложность при расчёте пружины - большое расстояние её перемещения по сравнению с размером толщины и возникновение явления потери устойчивости при работе, что требует использования специальных методов, которые позволяют учесть сложный характер деформирования пружины. Сравнительный анализ показал, что результаты расчёта по приведённым методам имеют количественную и качественную сходимость. Даны рекомендации для решения задач подобного типа.

сцепление, диафрагменная пружина, метод конечных элементов, упругая характеристика, автомобиль, напряжённо-деформируемое состояние

1. Чичекин И.В. Конструирование и расчёт шасси автомобиля. Проектирование сцепления. Учебное пособие. - М.: МГИУ, 2010. - 120 с.

2. Проектирование полноприводных колёсных машин: Учебник для вузов: В 3 т. / Б.А. Афанасьев, Б.Н. Белоусов, Г.И. Гладов, Л.Ф. Жеглов, В.Н. Зузов, Г.О. Котиев, А.А. Полунгян, А.Б. Фоминых; Под ред. А.А. Полунгяна. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008.

3. Кушвид Р.П., Чичекин И.В. Шасси автомобиля. Конструкция и элементы расчёта: учебник. - М.: МГИУ, 2014. - 555 с.

4. Проектирование сцепления. URL: http://twt.mpei.ac.ru/MCS/Worksheets/MSIU/1-Sceplenie.xmcd (дата обращения: 22.05.2017).

5. Расчёт диафрагменной пружины. URL: http://twt.mpei.ac.ru/MCS/Worksheets/MSIU/3-Diff-Prug.xmcd (дата обращения: 22.05.2017).

6. Andreas Myklebust. Dry Clutch Modeling, Estimation, and Control. Linköping Studies in Science and Technology Dissertations, no. 1612. - Linköping, 2014.

7. Edson Luciano Duque, Marco Antonio Barreto, Agenor de Toledo Fleury. Use of different friction models on the automotive clutch energy simulation during vehicle launch / ABCM Symposium Series in Mechatronics. -Rio de Janeiro, RJ, Brazil: ABCM, 2012. - Vol. 5. - Р. 1375-1389.

8. Lisa Wessling. Physical modeling of a clutch for heavy vehicles. Department of Signals and Systems Division of Automatic Control, Automation and Mechatronics Chalmers University of Technology. - Göteborg, Sweden, 2011. - Report No. EX019/2011. - 35 р.

9. Technology. URL: http://www.functionbay.org/technology/multi-flexible-body-dynamics.html (дата обращения: 22.05.2017).

10. Compliant Clutch Tutorial (FFlex). URL: http://www.functionbay.co.kr/documentation/onlinehelp/Documents/Tutorial/Flexible/FFlex/FFlexClutch/FFlexClutch_English.pdf (дата обращения: 22.05.2017).

11. Вдовин Д.С., Чичекин И.В. Автоматизация цикла расчётов нагрузок и оценки прочности при проектировании подвески автомобиля / Пром-Инжиниринг: труды II международной научно-технической конференции. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2016. - С. 122-125.

12. Zienkiewicz O.C., TaylorR.L. The finite element method for solid and structural mechanics: sixth edition. -Elsevier, 2005. - 631 p.

13. Агапов В.П. Метод конечных элементов в статике, динамике и устойчивости пространственных тонкостенных подкреплённых конструкций. Учебное пособие. - М.: Изд-во АСВ, 2000. - 152 с.

14. Лурье А.И. Теория упругости. - М.: Наука, 1970. - 940 с.

15. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. - М.: Наука, 1975. - 576 с.

16. Кузьмин М.А., Лебедев Д.Л., Попов Б.Г. Прочность, жёсткость, устойчивость элементов конструкций. Теория и практикум. Расчёты на прочность элементов многослойных композитных конструкций. Учебное пособие. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. - 344 с.