汽车起动机前盖CAE分析.doc

起动电机CAE分析起动机前盖CAE分析2010.067目 录1.1计算内容31.2边界条件41.2.1 位移边界条件41.2.2 载荷边界条件41.3计算判据51.4计算结果与分析51.4.1 驱动端盖的应力及其变形计算51.4.2 轴的应力及其变形计算61.4.3 计算总结与分析71.5结论7起动机前盖结构强度分析1.1计算内容目前起动电机前盖装配模型如图1所示，现需对其在工作状态下的结构强度进行计算，以校核其强度是否满足要求。起动电机装配模型如图1所示：图1起动电机装配模型 由图1可以看出，起动电机主要由驱动端盖、定子总成、后端盖总成及其电磁开关组成。其相关构件的材料属性如表1所示：表1 各构件相关材料参数构件名称材料名称材料参数弹性模量 （GPa）泊松比 密度（） 驱动端盖压铸铝合金YL112700.332740轴圆钢452100.37850定子盖/后端盖/电磁开关盖10钢2100.37850备注：表中材料参数数据参考机械设计手册第三篇常用工程材料。编 制校 核审 定页次标记处数更改文件号签字日期会签批 准1.2边界条件1.2.1 位移边界条件固定驱动端盖两个支点位置（如图4所示的a、b指示位置）的六个自由度，其模型如图2所示。图2 位移边界条件模型1.2.2 载荷边界条件施加载荷为起动电机起动时的力矩值，其力矩大小为10Nm，等效成力值为400N（该力值为力矩除以齿轮分度圆半径得到，即为F=T/r=10/0.025=400N），力方向垂直于驱动端盖两个固定孔的连线，其载荷边界模型如图3所示。图3 载荷边界条件对其模型进行网格划分，在局部应力集中位置处进行网格细化，单元类型为修正的二阶四面体单元，单元总数为125000个，其网格模型如图4所示。图4 有限元网格模型1.3计算判据驱动端盖所用材料为压铸铝合金YL112,该材料的伸长率为1%,属于脆性材料,强度准则选用第一强度理论进行判断;轴使用材料为圆钢45，材料伸长率为6%，属于塑性材料，强度准则选用第四强度理论进行判断，其相关数据见表2所示表2 材料参数材料参数屈服强度（MPa）抗拉强度（MPa）许用应力（MPa）压铸铝合金YL112-240=/3=80圆钢45355600=/3=200备注: 材料抗拉强度参考GB/T 15115-1994； 安全系数参考汽车标准，其值为3。1.4计算结果与分析1.4.1 驱动端盖的应力及其变形计算驱动端盖在起动力矩作用下的最大主应力应力云图如图5所示：图5 驱动端盖最大主应力云图由图5可以看出，驱动端盖最大应力位置为图中红圈所示位置，其最大主应力值为41.99MPa，该指示位置存在明显的应力集中，是高应力区域，因此在设计时应注意倒角的大小及加强筋的布局。驱动端盖的变形云图如图6所示：图6前端盖变形云图从图6可以看出，驱动端盖最大变形量为0.06mm，位置为电磁开关连接位置1.4.2 轴的应力及其变形计算 轴在起动力矩作用下的等效应力云图如图7所示：图7 轴的等效应力云图 从图7可以看出，轴在起动力矩作用下最大等效应力位置为啮合齿轮位置，即起动力矩作用位置，最大应力值为25.24MPa。 轴的变形云图如图8所示：图8 轴的变形云图从图8可以看出，轴的最大变形量为0.06mm，最大变形位置为载荷施加位置端。1.4.3 计算总结与分析通过上面计算得出驱动端盖与轴的应力及其变形如表3所示：表3应力及其变形计算结果构件应力计算（MPa）变形计算（mm）许用应力（MPa）驱动端盖（最大主应力）41.990.06180轴25.240.055200由表3可以看出，驱动端盖在起动力矩作用下的最大主应力为41.99MPa远小于其许用应力80MPa，安全域度大，因此驱动端盖满足强度要求；轴在起动力矩作用下的最大等效应力为25.24MPa远小于其许用应力200MPa，安全域度大，因此轴满足强度要求。从表3可以看出，驱动端盖与轴在起动力