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基于Abaqus的皮带轮有限元仿真分析

徐冰晶

（富奥汽车零部件股份有限公司吉林长春130033）

摘要：使用Abaqus软件分析空调功率对皮带轮及水泵轴的影响，使设计者在设计初期对产品的性能进行评价，缩短研发周期

关键词：Abaqus仿真分析

汽车水泵在设计过程中无法预计空调开启对皮带轮、水泵轴等零件的影响，本文应用Abaqus分别对计算空调

功率3.8KW和不计算空调功率的水泵受力过程进行模拟分析，使设计者在设计初期对产品的性能进行评价。

1.计算单位及材料参数

计算单位：长度mm，力N，应力MPa

皮带轮材料为08Al，法兰材料为HT250，轴的材料为高铬轴承钢，螺栓材料为钢，具体材料参数见表1。

表1材料参数

杨氏模E(MPa)泊松比ν屈服极限（MPa）

皮带轮2.07e50.3275

法兰1.3e50.25470

轴2.06e50.281814

螺栓2.1e50.3

2.CAE模型

空调功率会影响水泵轴及皮带轮等零件，现将皮带轮齿简化，采用六面体网格划分。网格划分详情见图1。

图1网格划分

3.载荷

螺栓预紧力矩20Nm；法兰受力1508.87N；皮带轮2受力912.4N；皮带轮1在考虑空调功率情况下受力940N，

不考虑空调功率受力800N。

4.分析结果

方案一（计算空调功率）皮带轮1受力情况方案二（不计算空调功率）皮带轮1受力情况

方案一（计算空调功率）.皮带轮1变形情况方案二（不计算空调功率）皮带轮1变形情况

方案一（计算空调功率）皮带轮2受力情况方案二（不计算空调功率）皮带轮2受力情况

方案一（计算空调功率）皮带轮2变形情况方案二（不计算空调功率）皮带轮2变形情况

方案一（计算空调功率）法兰受力情况方案二（不计算空调功率）法兰受力情况

方案一（计算空调功率）法兰变形情况方案二（不计算空调功率）法兰变形情况

方案一（计算空调功率）轴受力情况方案二（不计算空调功率）轴受力情况

方案一（计算空调功率）轴变形情况方案二（不计算空调功率）轴变形情况

表3.皮带轮1受力及变形情况

受力变形

最大应力（MPa）屈服极限（MPa）最大变形量（μm）

皮带轮1方案一（计算空调功率）48.96275262.8

方案二（不计算空调功率）45.9275181

皮带轮2方案一（计算空调功率）68.76275236.1

方案二（不计算空调功率）69.19275168.5

法兰方案一（计算空调功率）205.747025.08

方案二（不计算空调功率）205.647025.1

轴方案一（计算空调功率）29.2418144.998

方案二（不计算空调功率）28.5818144.909

5.结论

由以上计算结果可知，是否开启空调对于水泵的影响不大，各零部件满足设计需要。本文的模拟仿真计算表

明，把有限元法用于汽车结构的前期设计阶段，是一种有效的汽车零部件优化设计的重要工具，能够减少试验次

数，缩短研发周期。

参考文献

[1]Abaqus有限元分析实例详解石亦平周玉蓉著机械工业出版社

[2]Abaqus/Standard有限元软件入门指南庄茁译清华大学出版社