１.引 言
汽车离合器是传动系统中与发动机直接联系的重要部件，可将传动系统随时分离或接合，起着保证汽车平稳起步、便于换挡、防止传动系统过载、降低扭振冲击等作用。压盘是离合器的主要零件之一，正常工作时，受轴向正压力、切向摩擦力、旋转惯性力作用产生应力和变形，进而对离合器性能及强度产生很大的影响。法兰可用于离合器压盘的连接，但是在实际应用中，由于反复滑磨损伤会引起连接件或被连接件的强度破坏，从而引起法兰密封的失效。因此，在汽车连接离合器压盘法兰的设计中，要求压盘法兰满足 强 度要 求和 耐 久性 要求，且应具有足够大的刚度和合理的结构形状，以保证受力时和紧固时不发生破坏。
对于连接离合器压盘的某型号法兰（如图１所示），当所承受的轴向力较大时，会引起压盘法兰的开裂，开裂位置出现在四周靠近边缘的位置，图２为压盘法兰开裂位置照片。由于裂纹附近断口明显且无毛刺，可以判断为属于断裂破坏，因此考虑采用强度分析方法进行分析。
针对这一问题，首先建立压盘法兰实体模型，对其采用有限元的方法进行分析，并拟通过改变压盘法兰的几何尺寸，将力进行集中分散，从而进行改进设计。将修改几何尺寸前后的数值进行比对，从而评价某型号汽车连接离合器压盘法兰强度的优化效果。
２.压盘法兰有限元模型的建立
有限元建模的总则是根据工程分析的精度要求，建立合 适的、能 模拟 实 际结 构 的 有 限元 模 型。在连续体离散化及用有限个参数表征无限个形态自由度过程中，不可避免地引入了近似。在建立分析模型时，既要如实反映实 际结构 的 重 要 力学 特性，又要尽量采用简单的单元形态，以保证较高的计算精度及缩小解题规模。为使分析结果有足够的精度，所建立的有限元模型必须在能量上与原连续系统等价。连接离合器压盘的某型号法兰模型如图３所示。
为保证计算结果的准确性，在计算过程中，选择合适的网格，防止网格过于稀疏，在分析过程中产生与实际不符的应力集中。选择网格划分模块，将网格划分形状改为适应性更强的四面体。同时，材料属性设置与实际保持一致。网格划分如图 ４所示。
３.压盘法兰强度分析
３.１约束与加载
在强度分析中，主要考查压盘法兰的应力分布情况。根据实体应用模型，在标准荷载工况下提取实际工作时的载荷，施加在相隔５０ｍｍ 处，对法兰进行强度分析。
约束方面，在实际情况下不可避免地进行了合理简化，即在图５位置施加法向位移约束，在图６的４个固定点施加固定约束。
对上表面的两个半径为１．５ｍｍ 区域加载一对１８０Ｎ、相距５０ｍｍ 的力，如图７所示。
３.２强度分析结果
经过以 上的 分 析 与计 算，可 以 得 出 压 盘 法 兰上、下表面的应力分布图，如图８、图９所示。
从图中，可以清楚地观察到最大应力为５４０ＭＰａ，最小应力为０．０３０２５ＭＰａ，且应力集中在压盘法兰四处。分析结果显示，压盘法兰四周所承受的应力较大与实际应用中因承受轴向力开裂位置比较一致，超过该结构的屈服极限，处于较高的应力水平。
４.压盘法兰优化方案及强度结果分析
４.１压盘法兰优化方案
通过对压盘法兰的结构进行强度分析，结果显示，压盘法兰的四周处属于薄弱位置，需要进行改进设计。主要的改进方案为：通过修改压盘法兰的几何尺寸将受力集中点分散化。图１０、图１１分别为修改前和修改后的俯视图。
压盘法兰的改进方案综合考虑构件的强度和结构因素，将压盘法兰四周受力较大位置尺寸修改为弧形，增大与实际应用时零部件的接触面积，减小应力集中，提高该结构抵抗荷载的能力，减小破坏概率。同时，结构的变化较小，工艺合理，没有大幅度增加产品成本以及产品重量。工程实际图如图１２、图１３所示。
４.２优化方案强度分析结果
按照同样的约束与加载方法，修改后压盘法兰的上、下表面应力分布图如图１４、图１５所示。
从图中，可以观察到最大应力为４０６．６ＭＰａ，最小应力为０．００３７７５ＭＰａ，且应力集中在四处。计算结果显示，优化方案中，压盘法兰所受的强度明显减小，同时最大应力远小于之前的最大应力，低于材料的屈服极限４１８ＭＰａ，改进效果明显。
５.结 论
针对连接离合器压盘的某型号法兰受轴向力破坏及 损 伤 的 问 题，本 文 采 用 有 限 元 分 析 软 件ａｂａｑｕｓ对其进行仿真分析和计算，得出了应力分布图。通过对结果进行分析，提出了离合器压盘法兰的改进设计方案，并对其仿真和验证。结果显示，优化方案能够满足强度要求，改进效果明显，且改进后的压盘法兰已经投入生产使用，工作流畅、可靠，未出现开裂问题，证明所提出的改进方案质量符合要求，具有可行性和有效性。
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