基于有限元方法的滚柱式超越离合器应力分析

龚 正， 焦明华， 胡 宏， 孙 龙， 邱 婷， 俞建卫

（1.合肥工业大学 摩擦学研究所，安徽 合肥 230009；2.合肥佳讯精密机械制造有限公司，安徽 合肥 230088）

随着公众节能环保意识的增强，小排量增压发动机以其出色的动力性、良好的经济性以及较低的碳排放量，得到了国家相关政策法规的大力扶持，在市场中备受青睐。机械增压发动机以其结构简单、增压效果好、使用和维护成本低廉及动力输出平稳等特点，成为国产某型经济型轿车的首要选择。滚柱式超越离合器作为机械增压器的重要核心部件，其寿命对增压器的工作性能以及可靠性具有重要的影响。

国产某型1.3L机械增压发动机上所使用的超越离合器，在内外圈转速高频波动的大转速差工况下容易出现严重磨损。

台架试验及路试结果表明，离合器损坏主要因为瞬间楔入自锁时转速急剧变化引起的冲击载荷，造成元件弹塑性变形及磨损导致自锁失效。但是，目前针对超越离合器尚未建立起行之有效的设计计算方法，可借鉴的研究成果甚少。

本文分析认为，滚柱式超越离合器的主要工作面都是高副接触，降低接触应力是改善离合器工作状况和增强其使用可靠性的重要途径［1－2］，并在此分析基础上，采用有限元方法对备选的3种滚柱式超越离合器进行了计算分析和匹配测试。

1 模型分析

离合器的额定使用转矩约10N·m，但台架试验测得极限转矩可达40N·m。考虑到滚柱式超越离合器为轴对称结构，分割其中一个工作单元进行离散建模，可以降低计算规模，提高计算效率。……