[发明专利]一种自动张紧器整体强度的有限元分析方法

说明书

本发明公开了的一种自动张紧器整体强度的有限元分析方法，包括以下步骤：(1)在自动张紧器的开发前期，建立张紧器的三维数模；(2)分析张紧器内部零件之间的相互作用，对数模进行简化；(3)分析了简化之后各个零件的受力关系，并介绍了受力大小的计算方法。(4)建立了张紧器有限元模型，提交运算，得到应力云图，进一步得到安全系数。本发明根据张紧器零部件的设计结构，简化零件，通过有限元法可快速获得张紧器整体强度，预测张紧器的设计是否满足强度要求，预判张紧器设计是否平衡，提前告知产品是否可能断裂的风险，减少试验的次数，促进张紧器的前期开发工作，大大提高了效率，同时也为附件轮系的优化设计提供强有力的指导。

技术领域

本发明涉及发动机前端附件驱动系统领域，特别涉及一种自动张紧器整体 强度的有限元分析方法。

背景技术

机械式自动张紧器由张紧臂、壳体、芯轴、衬套、阻尼机构和弹簧组成， 是组成汽车发动机前端附件系统的重要零部件。在目前国内众多张紧器研发企 业中基本没有用有限元软件进行张紧器整体强度分析的能力，这样有很多缺陷， 比如不知道产品强度是否满足要求，不了解产品设计缺陷，不能改善产品结构， 对客户不负责。为公司带来声誉上，收入上不必要的麻烦。只是简单增加产品 材料，违背轻量化设计的要求，增加额外的投入。

国内张紧器的研发处于一个较晚的起步阶段，在实际的张紧器产品开发中 目前主要是通过研发工程师的经验判定张紧器是否满足强度要求，主要通过参 考国外成熟产品来改造，不进行CAE分析，很难把握产品的结构强度是否满足 要求。因此，在产品设计阶段应该做好张紧器的强度分析具有重要意义，分析 结果可以指导张紧器的结构与安全校核。对应的在张紧器强度满足要求的情况 下，可以减少材料，降低成本。

专利CN109214079A《一种自动张紧器阻尼件磨损量的有限元计算方法》提 供了张紧器阻尼机构磨损的计算方法，相比以往的试验法，达到了降低研发周 期，降低成本的目的，但无法对张紧器的整体强度进行分析。

发明内容

考虑到张紧器内部零件之间的相互作用，分析时适当简化了结构。简化之后 的结构为张紧臂，壳体，衬套，芯轴。本发明主要解决的技术问题是：提供一 类自动张紧器整体强度的有限元分析方法，该方法可以指导张紧器的结构与安 全校核，大大缩短研发周期，降低成本。

为了实现本发明目的，本发明提供的一种自动张紧器整体强度的有限元分析 方法，包括以下步骤：

建立张紧器的三维模型，并获取张紧器的参数；

对张紧器的三维模型进行简化，简化后的张紧器包括张紧臂、壳体、衬套 和芯轴；

分析简化后各个零件的受力关系，并计算得到荷载力；

根据阻尼机构与张紧臂、壳体的接触关系，确定弹簧外撑力的作用面积；

将简化后结构包含的各零件的三维模型导入绘制网格的软件中，进行网格 划分，得到各零件的网格模型；

根据各零件的网格模型得到装配好的张紧器网格模型，即张紧器有限元模型；

提交运算，得到应力云图，在应力云图中获取最大应力值，根据最大应力 值获得用来评价张紧器整体强度的安全系数。

进一步地，在所述建立张紧器的三维模型时，去掉小于1mm的倒角。

进一步地，在所述建立张紧器的三维模型时，将配合方式从过盈配合修改 为间隙配合，间隙的大小为0.02～0.05mm。

进一步地，所述张紧器的参数包括张紧器名义位置的摆角、各轮轮毂载荷、 输出扭矩、张紧臂臂长和张紧臂几何位置角。

进一步地，所述荷载力的计算方式如下：

F_s1＝F_s2＝2M_t/D