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针对铆接离合器典型结构件(从动盘-传动盘组合件)在工作中存在的安全问题,依据企业提出的新型结构件的设计要求,本文采用激光焊接技术代替传统的铆接技术,开展了离合器典型结构件的结构优化设计、激光焊接工艺优化、产品试制与性能测试等研究,研究结果为离合器典型结构件生产平台的技术改造和产品升级提供理论基础和技术支持。 采用ANSYSWorkbench软件对离合器典型结构件的新结构进行了有限元分析。分析结果表明:在重载条件下新结构的最大应力发生在传动盘体,大小为247MPa,而铆接结构件的最大应力发生在铆钉处,应力值达到524MPa;新结构第一阶固有频率为205.09Hz,而铆接结构件第一阶固有频率为129.01Hz。 利用响应面法进行了多因素优化组合试验,以焊缝抗拉强度最大化为优化目标,得到了最优的激光焊接工艺参数:激光功率3.2kW,焊接速度2m/min,离焦量2mm。 采用SYSWELD、Visual-Environment焊接仿真软件,使用优化后的激光焊接工艺参数进行了离合器典型结构件激光焊接过程的有限元数值模拟。模拟在焊接前进行300摄氏度的预热,离合器典型结构件的焊后残余应力减小为497MPa,焊后变形减小为0.93mm。与未经焊前预热的试件相比,焊后残余应力减小了13.7%,焊后变形减小了30.1%。 采用最优的激光焊接工艺参数、焊前300摄氏度预热的方法试制离合器典型结构件。台架试验结果表明:新型离合器典型结构件在所有检验项目中,各项技术指标均能达到试验标准,满足企业要求。