湿式离合器热负荷仿真研究

以综合传动装置中的湿式换挡离合器为研究对象,开展对偶钢片和摩擦片的热负荷仿真研究. 考虑了摩擦接触、热弹变形等边界条件,基于ABAQUS6.7建立了湿式换挡离合器总成的三维有限元模型. 揭示了摩擦片和对偶钢片在滑摩过程中温度场及应力场分布规律:其中盘面中部温升不明显,盘面两侧边缘温升明显,对偶钢片上的应力值随半径的增加而增大. 接触面不同区域的应力值随时间变化的规律不同,内环节点的应力值先增大后下降,外环节点的应力基本上一直增大.      

湿式换挡离合器摩擦片磨损规律研究

研究湿式换挡离合器摩擦片工作过程的磨损量变化规律.基于离合器油压和转速特性,利用数值拟合的方法建立了摩擦片单次工作磨损量计算模型,通过对离合器摩擦片磨损试验过程的油液进行光谱分析,确定了磨损工况系数,并利用模型讨论了油压和转速对磨损量的影响.通过18000次综合传动换挡试验,得到了离合器磨损量与换挡次数的函数关系.经验证,湿式换挡离合器内齿摩擦片磨损量可以表示为离合器工作油压、滑摩转速和换挡次数的函数.     

多参数耦合下湿式换挡离合器滑摩特性

以某车辆的湿式换挡离合器为研究对象,分析多参数耦合下湿式换挡离合器的滑摩特性.基于多体动力学和Hertz接触理论,在ADAMS软件中建立和验证离合器动态分析模型,仿真研究接合油压、摩擦副主、从动件初始转速差、摩擦因数,以及摩擦片刚度等因素对湿式换挡离合器滑摩特性的影响规律.结果表明:适当提高接合油压,增大摩擦因数、摩擦片刚度和摩擦副主、从动件初始转速差,可以有效改善湿式换挡离合器滑摩特性.     

油中用摩擦材料

历来,油中用摩擦材料主要指摩擦片材,如农用拖拉机中的湿式制动器、湿式离合器和功率输出装置,以及建筑机械中的湿式制动器、变速箱中的离合器板和湿式离合器等。上述摩擦片材,在高油压下压缩变形大,在大负荷条件下易发生起毛、剥离,耐用性不佳。     

基于ABAQUS的摩擦副最高温度研究

以某湿式摩擦离合器的摩擦副为研究对象,忽略摩擦片表面沟槽结构及散热,建立摩擦副接触模型,通过ABAQUS仿真分析软件,对模型直接施加转速、压力等条件,进行更接近实际情况的摩擦生热仿真分析,得到摩擦副温度场,对温度场中最高温度出现位置及摩擦副厚度对最高温度的影响进行对比分析,仿真结果表明,理论计算平均温升与仿真结果最高温升存在较大差异;摩擦副最高温度出现在滑摩区域靠近最外圈位置的原因是滑摩过程中钢片及摩擦片沿轴向产生的微小形变;钢片厚度对最高温度影响较大,摩擦片厚度对最高温度影响较小,适当增加钢片厚度能降低最高温度。     

车用湿式多片离合器油液冷却研究

湿式多片离合器需要润滑冷却来防止高转速大扭矩引起的高温烧蚀。工程实际中,多通过经验来确定需求流量值,为了从理论上确定冷却所需合适的润滑油流量,根据热平衡理论建立了湿式多片离合器的油液冷却模型,推导了钢片随时间的平均温升和油液出口油温变化规律,研究了离合器对流换热系数和热流分配的影响,并通过计算和实验,得到润滑流量增加到一定程度时冷却效果不再显著增加的规律,并指出对于所研究的湿式多片离合器,合适的供油量为单副(1.5~2.0)L/min,为工程应用中供油量选择提供理论指导。     

湿式双离合器自动变速器换挡控制与仿真分析

建立了湿式双离合器自动变速器(dual clutch transmission,DCT)换挡过程系统动力学模型,针对湿式双离合器系统的高度非线性、难以建立精确数学模型等特点,设计了多规则因子模糊控制器。制定了湿式双离合器换挡过程控制策略,该控制策略通过综合控制发动机和离合器压力来完成换挡过程中的动力切换。基于Matlab/Simulink软件平台,建立了湿式DCT传动系统的仿真模型,对换挡过程进行了仿真。结果表明,该控制策略能够满足DCT换挡过程的要求,并且控制器的跟踪性能良好。最后,讨论了换挡控制的影响因素。     

湿式多片摩擦离合器对偶钢片热机耦合分析

针对湿式多片摩擦离合器对偶钢片会发生翘曲、裂纹等导致动力传递失效的问题,以某船用湿式多片摩擦离合器为研究对象,从摩擦热流生成和分配模型、温度场与耦合应力场的数值计算等方面提出了湿式多片摩擦离合器对偶钢片热机耦合问题的分析方法,揭示了对偶钢片发生热失效的机理。研究结果表明：在接合过程中,对偶钢片温度从内沿向外沿依次递增,在3 s的接合时间中摩擦表面温度在2.6 s达到最高点;热应力分布规律为内沿产生周向拉应力,外沿产生周向压应力,摩擦表面产生径向压应力,内部产生径向拉应力。为解决对偶钢片热失效问题提供了理论依据。     

高性能湿式纸基摩擦材料的研制

湿式纸基摩擦材料是湿式离合器非常重要的零部件之一,其主要功能是保证发动机扭矩的顺利传输以及在传输过程中湿式摩擦片和对偶摩擦副的接合平顺、摩擦噪声小,主要应用于各类车辆及工程机械的湿式离合器和制动器中,特别是作为汽车自动变速器中湿式离合器的摩擦片材料,更具有广阔的应用前景。但现有的国产湿式纸基摩擦材料在动静摩擦系数、磨损率、热稳定性等性能方面与国外产品相比还有很大的差距。为此,本文提出通过摩擦材料配方和制备工艺的创新设计,研制一种高性能的湿式纸基摩擦材料。     

湿式离合器冷却油路温度场特性仿真分析

为改善滑摩工况下湿式离合器油路冷却效果,考虑气液两相混合效应的影响,对离合器接合过程中油路的散热特性进行数值模拟.基于κ-ε两层湍流模型和欧拉方法中VOF(volume of fluent model)模型,采用STAR-CCM+软件建立含径向槽的离合器内油路模型,进行稳态计算,研究了入口流量及相对转速对摩擦副流域温度场的影响规律.改变出油孔的布置形式,研究其对摩擦副片间流体油液占比的影响.结果表明:入口流量的增加主要改善滑摩面的热传递情况;转速差的提高不利于摩擦片壁面热传递;出油孔采用中间分布的形式更利于摩擦片外径处的油液占比.另外,通过正交法建立多因素正交仿真方案计算得到各因素影响程度的主次关系,以及给定条件下各个因素的最佳水平搭配.     

离合器接合过程中热-应力耦合分析

对于摩擦离合器接合过程系统承载复杂,相关研究文献较少的现象,基于有限元数值仿真算法,以某湿式多片摩擦离合器为研究对象,考虑不同转速工况下,研究离合器接合过程中摩擦片的温度响应及热应力响应。研究表明,在不同转速工况下,摩擦片达到热平衡的时间基本相同,离合器系统达到热平衡时间随着转速的增大而增大;摩擦表面和非摩擦表面的温度上升及下降趋势有明显不同。     

湿式离合器摩擦片磨损量计算方法与试验研究

湿式离合器是现代大功率车辆传动系统中的核心部件,在长时间工作或者极限工况条件下,容易发生由异常摩擦造成的摩擦片表面烧蚀、打滑、断裂和塑性变形等故障,为提高离合器使用寿命和可靠性,基于微凸体弹塑性接触模型以及湿式离器工作原理,推导建立了考虑弹塑性接触的摩擦片磨损量计算模型,确定了离合器摩擦片磨损量与载荷、滑磨速度之间的定量数学关系,并在湿式离合器磨损实验台上进行了磨损试验,验证了理论模型的准确性和有效性。研究结果显示:工作油压在0.2~0.4 MPa时,磨损较小,同时模型精度较高,相对误差小于5%;压力为0.4 MPa是一个临界值,在压力大于0.4 MPa时,磨损量将急剧增大。因此,为了更好地控制磨损,应当将压力控制在0.4 MPa左右,表明所建立的考虑弹塑性变形磨损量计算模型能够有效的预测摩擦片磨损量,为离合器寿命评估和摩擦片减磨耐磨设计提供了数据的支持。     

基于PSO-BP神经网络湿式摩擦元件损伤预测模型

为求解湿式离合器的多影响因素损伤关系,应用多源数据融合方法,构建一种基于PSO-BP神经网络的湿式摩擦元件损伤预测模型. 将转速和接合油压作为模型的输入参数,将提取到的摩擦片周向温度梯度、Fe和Cu元素浓度变化率、摩擦片表面粗糙度变化率作为模型输出参数, 建立了有限元仿真模型,搭建了湿式离合器摩擦磨损综合试验台,采用控制变量法研究了油压、转速对摩擦元件损伤特征参数的影响. 结果表明,输入工况与4类损伤特征参数呈非线性关系,预测值与实测值随工况变化趋势一致,损伤特征参数较油压的变化更为敏感. 对比同类模型与试验数据,预测模型具有较高的预测精度,能够有效地对湿式离合器多工况损伤进行预测.      

基于遗传算法的拖拉机动力换挡过程动态控制方法

拖拉机重负荷作业时,发动机处于全油门工作且换挡过程中发动机在调速段扭矩变化较大,导致换挡过程中离合器接合时产生扭矩突变。为了解决这一问题,提出离合器同步阶段油压控制方法,在充分考虑拖拉机作业特征和动力换挡品质的要求后,以车速变化量、冲击度及滑摩功等为评价指标,采用遗传算法对拖拉机动力换挡过程进行了分析设计,结果表明,换挡过程各项指标均在标准之内。     

液黏离合器摩擦副对流换热系数数值模拟研究

为了预测液黏离合器的温度场分布及热负荷特性,通过数值模拟研究求得摩擦副散热面的对流换热系数。应用计算流体动力学软件CFX建立了摩擦副流固耦合有限元模型,获得了摩擦副的温度场分布,综合考虑换热表面形状、摩擦片转速、油液流速和入口压力、流体物理性质等因素,揭示了各因素与对流换热系数之间的内在联系。结果表明：摩擦副温度从内径到外径逐渐升高,菱形区域中心温度比四周高。摩擦片转速越大对流换热系数越大;油液黏度越小,入口压力越大,对流换热系数越大。可见,油液流速对换热系数的影响最为显著;摩擦片转速、油液的入口压力和黏度会改变流速及流体的运动状态,从而影响对流换热系数。     

混合动力汽车湿式离合器摩擦副温度场及其影响因素研究

热失效是混合动力汽车湿式离合器发生故障的主要原因之一。摩擦副滑摩过程中具有高度非线性,同时摩擦副温度场受到多个参数影响。为深入研究混合动力汽车离合器摩擦副温度场分布情况,通过搭建混合动力汽车离合器热结构耦合分析模型,对滑摩过程进行仿真计算。在此基础上,深入研究初始转速、接合油压、对偶钢片厚度和摩擦衬片材料等因素对摩擦副温度场的影响。     

电动汽车两挡I-AMT离合器半结合点自学习算法研究

两挡电控机械自动变速器 （automatic mechanical transmission， AMT）可以优化电动汽车的驱动电机工作区间，改善整车的动力性和经济性，但在工作过程中，离合器的半结合点准确辨识对换挡性能影响很大。当离合器摩擦片磨损或膜片弹簧疲劳状态下，离合器实际工作位置发生偏移，需要通过自学习方式来准确辨识离合器半结合点位置，以保证变速器高质量换挡控制性能。以一种新型的电动汽车无动力中断两挡变速器I-AMT （Inverse AMT）为研究对象，针对其干式离合器磨损后半结合点位置发生变化等问题，提出一种离合器半结合点位置自学习策略，使得在离合器缓慢分离的同时，通过检测与离合器主动端相连的驱动电机转速编码器变化趋势，实现离合器半结合点位置准确辨识。试验表明，在离合器存在磨损的情况下，该策略能够准确识别离合器半结合点位置，从而自适应调整变速器工作状态，以保证I-AMT高质量无动力中断换挡。     

拖拉机田间作业工况自适应换挡控制策略

传统拖拉机由于自身结构和作业环境,因挡位密集或田间载荷波动常导致循环换挡,影响作业质量。为此,针对不同田间作业工况提出了工况自适应换挡控制策略:在起步或加速工况时,通过跳挡避免换挡频率过快;在载荷波动较小时,运用模糊-PID控制来满足速度的要求;在载荷波动较大时,通过对换挡策略的修正来满足速度的要求。运用MATLAB/Simulink仿真平台进行了验证。仿真结果表明:修正后的换挡策略能避免换挡频率过快,减小速度波动,避免了循环换挡,提高了燃油经济性。     

大差速比平地机离合器接合过程

为了解决大差速比平地机离合器接合过程中车辆冲击和摩擦片温升问题,采用系统动力学方法,运用ADAMS软件建立了大差速比离合器接合过程的动力学模型,研究了换挡过程中油压上升速度以及油压大小对车辆冲击加速度和离合器滑摩功的影响规律。为了改善离合器的接合性能,以平地机设计许用加速度为依据,以减小滑摩功为目标,提出了油压快速上升和慢速上升两阶段控制方案,为平地机离合器的设计提供依据。仿真结果表明：离合器的滑摩功随着油压上升速度的增加而减小,冲击加速度随着油压上升速度的增加而增大;离合器的滑摩功随着接合油压的增大而减小,冲击加速度随着接合油压的增大而增大。同时,试验结果验证了理论模型的正确性及所提出控制方法的可行性。     

双离合器自动变速器换挡时序建模与仿真

双离合器自动变速器(DCT)换挡时序控制过程复杂,容易出现意外换挡、冗余换挡。针对当前对于换挡时序的研究缺乏系统完整性,引入两参数对换挡过程和换挡类别进行分类和识别,就换挡过程中顺序升挡、顺序降挡、同轴跳跃降挡以及异轴跳跃降挡分别制定相应的控制策略。在此基础上利用Matlab/Simulink软件平台搭建DCT换挡时序仿真模型,在城市道路行驶工况(ECE)下进行了DCT换挡时序仿真分析。仿真结果验证了提出的换挡时序控制策略可以有效地减少冗余换挡、意外换挡,提高了换挡过程的可靠性。