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

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

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。

资料来源：达索官方