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| 有限元分析 |
飞轮壳是连接发动机和变速器的过渡性零件，用作发动机在车架上的后悬置支承点。随着路面冲击载荷、发动机内部激励等工况环境的要求越来越高，容易加速飞轮壳的损坏，最终破裂带来巨大损失。目前飞轮壳的破裂在产品失效中所占比例很高，经常在飞轮壳壳体上发现裂纹，而飞轮壳设计不合理、生产工艺问题及安装调试不当等都是造成飞轮壳损坏的主要原因。
市场上大量的飞壳轮损坏主要与其结构设计不合理有关，所以分析飞轮壳的受力状况，确定应力分布，有助于找出飞轮壳出现的裂纹的原因及提出正确的修改方案。采用了大型有限元分析结构软件ANSYS对某公司提供的发动机飞轮壳结构进行两种受力情况下多种不同工况的强度校核，得到应力分布情况，并与裂纹实际发生位置进行对比，最终得到与实际情况最接近的加载方式，为飞轮壳的设计与改进提供依据。
描述了飞轮壳典型裂纹的出现位置，如图1所示。描述了飞轮壳与发动机、离合器连接面的结构原理，如图2所示。飞轮壳正面与发动机的10个螺栓连接，反面通过12个螺栓与离合器壳相连接，而离合器壳又通过螺栓与变速箱连接。机器在运行过程中，飞轮壳的断裂是来自发动机、离合器传系和机座的反作用力、振动及弯矩相互作用的结果。飞轮壳受力的短时间内可认为是静态的，因此，将对飞轮壳结构进行静力学分析以找到合理的断裂原因。
飞轮壳材料为蠕墨铸铁RuT340，材料在常温下的屈服极限为270MPa，强度极限为340MPa，弹性模量为1.15xe5MPa，材料的泊松比取为0.27，密度为7100kg/m3。
螺栓材料为Q235-A，材料在常温下的屈服极限为235MPa，强度极限为380MPa，弹性模量为2.1xe5MPa，材料的泊松比取为0.3，密度为7850kg/m3。
有限元模拟主要分析了飞轮壳受力来自于机座和传动系两种可能情况，并对每种受力情况下的5种工况进行仿真分析，寻求与实际情况最接近的加载方式。
（1）传动系施力
来自于传动系的作用力，通过在离合器端面建立刚性面，并在刚性面中心引出长为1120mm，直径为30mm的刚性悬臂梁，并在其端面中心施加力值实现，如图3所示。发动机端部的作用力可通过连接的螺栓端面建立刚性面，在中心施加力值来实现，如图所示。
传动系施力时，对以下5种工况进行分析计算：
工况1：发动机端部及左机座全约束固定，刚性悬臂梁施加Fx=1.0xe5N；
工况2：发动机端部及左机座全约束固定，刚性悬臂梁施加Fy=1.0×e5N；
工况3：左机座全约束固定，发动机端释放，刚性悬臂梁施加Fy=1.0xe5N；
工况4：发动机端部及左机座全约束固定，刚性悬臂梁施加Fx=1.0xe5N，发动机端施加Fx=1.0xe5N；
工况5：发动机端部及左机座全约束固定，在离合器连接的每个螺栓上均布X正方向的力，力值总和为1.0xe5N。
（2）机座施力
机座施力时，对以下5种工况进行分析计算：
工况1：发动机端部固定，左上、下机座施加Fz=1.0xe5N；
工况2：发动机端部固定，左上、下机座和右上、下机座均施加Fz=1.0xe5N；
工况3：发动机端部固定，左上、下机座施加Fz=2.0xe5N，右上、下机座施加Fz=1.0xe5N；
工况4：发动机端部固定，左上、下机座施加Fz=1.0xe5N，右上、下机座施加Fz=-1.0xe5N；
工况5：发动机端部固定，左上机座和右上机座施加Fz=1.0xe5N，左下机座和右下机座施加Fz=-1.0xe5N；
