DETERMINATION OF STRUCTURAL BEHAVIOR OF AN AUTOMOTIVE CLUTCH BASED ON QUARTER MODEL BY USING FINITE ELEMENT METHOD

Abstract

This study focus on calculating stress and elastic deformation distribution, determination the spring force with release travel and calculating releasing displacement on a clutch assembly during the releasing by using finite element method. Quarter clutch model is used for those analyses. Solid model of clutch assembly is performed by Solidworks 2016® and structural analysis is achieved by Ansys Workbench 15®. The structural analysis of the system is performed in four steps. The first three are related to the assembly operation. The last and fourth step includes the simulation for diaphragm spring deformation of the clutchSpring forces are calculated with both simple spring model and quarter assembly model. The model developed for the computer-aided analysis is validated by comparing the numerical results with the experimental ones

Keywords

• Automotive Clutch, Diaphragm Spring, Quarter Model, Finite Element Analysis

TAŞIT KAVRAMASI ÇEYREK MODELİNİN SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ KULLANILARAK YAPISAL DAVRANIŞININ BELİRLENMESİ

Abstract

Bu çalışma, sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak bir kavramanın çözülmesi esnasında kavramada meydana gelen gerilme ve elastik deformasyonların hesaplanması, ayrılma yolu boyunca oluşan yay kuvvetlerinin ve kavrama ayrılma mesafesinin belirlenmesine odaklanmaktadır. Bu analizler için çeyrek kavrama modeli kullanılmıştır. Kavrama montajının katı modeli Solidworks 2016®programı ile oluşturulmuş, yapısal analizler ise Ansys Workbench 15® gerçekleştirilmiştir. Yapısal analizler, kavramada birinci, ikinci ve üçüncü adımları montaj durumunu, dördüncü adımı da diyafram yayın deformasyonunu simule etmek üzere dört adımdan meydana gelmektedir. Yay kuvvetleri hem basit yay modeli hem de çeyrek montaj modeli kullanılarak hesaplanmıştır. Kurulan analiz modelinin doğruluğu, nümerik sonuçlar ile diyafram yaya ait deneysel sonuçlar karşılaştırılarak sağlanmıştır

Keywords

• Taşıt Kavraması, Diyafram Yay, Çeyrek Model, Sonlu Elemanlar Analizi

References

1. Kuralay, N.S. 2008. Motorlu Taşıtlar; Temel ve Tasarım Esasları, Yapı Elemanları, Cilt 1; Tahrik ve Sürüş Sistemleri. İzmir: TMMOB Makina Mühendisleri Odası, Yayın No: MMO/2008/484; 315s.
2. Topaç, M.M., Hamurişçi, Y., Kuralay, N.S. 2009. Taşıt Kavraması Kapağında Pedal Kuvveti Altında Oluşan Elastik Şekil Değişiminin Sonlu Elemanlar Yöntemiyle [10] Ozansoy, O., Tevruz., T., Mugan, A. Belirlenmesi, Mühendis ve Makina, Cilt: 50, Sayı: 590.
3. Abdullah, O.I., Schlattmann, J. 2013. Contact Analysis of a Dry Friction Clutch System, International Scholarly Research Notices, Cilt: 13. DOI:10.1155/2013/495918.
4. Pisaturo, M., Senatore, A. 2016. Simulation of Engagement Control in Automotive Dry-Clutch and Temperature Field Analysis Through Finite Element Model, Applied Thermal Engineering, Cilt: 93, 10.1016/2015.10.068.
5. Shin, J.C., Lee, S., Ryu, J.H. 1999. Correlation of Microstructure and Fatigue Properties of Two High- Strength Spring Steels, International Journal of Fatigue, Cilt: 21, s. 571-579.
6. Jin, W. 2012. Solid Modeling and Finite Element Analysis of Diaphragm Spring Clutch, Advanced Materials Research, Cilt:452-453, s. 258-263. DOI: 10.4028/452-453.258.
7. Nam, W.H., Lee, C.Y., Chai, Y.S., Kwon, J.D. 2000. Finite Element Analysis and Optimal Design of Automobile Clutch Diaphragm Spring. FISITA World Automotive Congress, 12-15 Temmuz, Seul.
8. Shukla, S., Elisala, A., Rao, G.V.R.S. 2016. Design Optimization of Diaphragm Spring with Various Load Condition, Global Journal for Research Analysis, Cilt: 5, s. 184- 187.

9. Rupnar, A., Babar, A., Karale, A., Gundawar, S. 2016. Design and Analysis of Diaphragm Spring of a Single Plate Dry Clutch, International Journal of Science Technology & Engineering, Cilt: 2, Sayı: 12, s. 26-30. ISSN: 2349-784X. 2015. Multiobjective Pareto Optimal Design of a Clutch System, International Journal of Engineering Technologies, Cilt: 1, Sayı:1, s. 26-43.
10. Li-jun, Z., Tao, Liu., Bao-yu, S. 2008. Optimum Design of Automobile Diaphragm Spring Clutch. IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, 3-5 Eylül, Harbin.
11. Purohit, R., Khitoliya, P., Koli, D.K. 2014. Design and Finite Element Analysis of an Automotive Clutch Assembly, Procedia Materials Science, Cilt: 6, s. 490-502.
12. Vitnor, S., Kavade, M. 2016. Finite Element Analysis of Friction Plate of Diaphragm Spring Clutch for TD- 3250 Vehicle, International Journal of Science and Research, Cilt: 5, Sayı:4, s. 1771-1775. ISSN: 2319- 7064.
13. Deshbhratar, V.J., Kakde, N.U. 2013. Design and Structural Analysis of Single Plate Friction Clutch, International Journal of Research & Technology, Cilt: 2, Sayı: 10, s. 3726-3732. ISSN: 2278-0181.
14. Danev, D., Kjosevski, M., Simeonov, S. 2014. Increasing Stiffness of Diaphragm-Spring Fingers as a Part of System Approach Improvement of Friction Clutch Function, International Journal of Automobile Engineering Research and Development, Cilt: 4, Sayı: 1, s. 11-22. ISSN: 2277-4785.
15. Heisler, H. 2002. Advanced Vehicle Technology. 2nd edition. Butterworth-Heinemann, 654s.
16. Naunheimer, H., Bertsche, B., Ryborz, J., Novak, W. 2011. Automotive Transmissions Fundamentals, Selection, Design, and Application, 2nd edition, Springer, 715s.
17. Orthwein, W.C. 2004. Clutches and Brakes Design and Selection, 2nd edition, Marcel Dekker, Inc, 330s.
18. Garrett, T.K., Newton, K., Steeds, W. 2001, The Motor Vehicle, 13th edition, Butterworth-Heinemann, 1214s.
19. Gyan, M.T., Htun, H.M., Win, H.H., 2014. Design and Structural Analysis of Single Plate Clutch, International Journal of Scientific Engineering and Technology Research, Cilt: 3, Sayı: 10, s. 2238- 2241. ISSN: 2319-8885.