湿式离合器接合特性仿真与分析

为了研究湿式离合器的接合特性,考虑摩擦副表面温度、相对速度、粗糙度以及载荷对摩擦系数的共同影响,基于流体动力润滑理论、粗糙表面弹性接触理论、吸附热理论以及传热学理论建立了湿式离合器接合过程数学模型。分别讨论了接合压力、摩擦副表面粗糙度、摩擦材料渗透性对接合过程中油膜厚度、相对角速度以及传递转矩的影响规律。结果表明：增大接合压力,转矩响应、相对角速度减小速度以及油膜厚度减小速度都会加快,接合时间缩短,最小油膜厚度减小;减小摩擦副表面粗糙度,转矩响应减慢,但相对角速度减小速度和油膜厚度减小速度都会加快,接合时间缩短,最小油膜厚度减小;增大摩擦材料渗透性,转矩响应和相对角速度减小速度以及油膜厚度减小速度都会加快,接合时间缩短,但最小油膜厚度变化较小。     

高速多片湿式离合器带排转矩预测模型

车用高速多片湿式离合器摩擦副的流固耦合运动会引起摩擦片与钢片的轴向碰摩,使其产生较大的带排转矩,降低车辆传动系统工作效率.考虑摩擦副与间隙旋转流场之间的耦合运动关系,建立了摩擦副流固耦合动力学模型.分析了摩擦片与钢片碰摩过程,构建了摩擦副轴向碰摩模型,进而求得带排转矩.通过数值模拟研究了不同转速下的摩擦副非线性运动响应和带排转矩,并与实验结果进行对比.研究结果表明,随离合器转速的增加,在某一临界转速,摩擦副间发生轴向碰摩,摩擦副由稳定运动状态转变为混沌运动状态,此后离合器带排转矩随离合器转速的增加而逐渐增大.     

SAE#2试验台湿式离合器摩擦转矩测试误差分析

为通过摩擦转矩试验准确得到湿式离合器真实传递的摩擦转矩,建立了SAE#2试验台动力学模型,并基于试验台两摩擦副和六摩擦副湿式离合器摩擦转矩测试对动力学模型进行了验证.随后提出了摩擦转矩测试误差系数以表征离合器真实传递摩擦转矩相对于测得转矩的增大程度,并对离合器主动端转动惯量和系统附加惯量对摩擦转矩测试误差系数的影响规律进行了研究.结果表明:转速转矩传感器测得的转矩并不是离合器真实传递的摩擦转矩,而是转速转矩传感器主动部分的惯性转矩,且小于离合器真实传递的摩擦转矩.随着离合器主动端转动惯量的增大,摩擦转矩测试误差系数线性增大;随着系统附加惯量的增大,摩擦转矩测试误差系数逐渐减小且减小速度逐渐减缓.     

多片湿式离合器配对摩擦副径向温度分布

针对多片湿式离合器在机械传动过程中产生的热失效问题,研究了工作过程中摩擦副元件的非均匀接触及温度分布。基于多片湿式离合器的工作原理,建立了包括摩擦副间界面比压、冷却润滑、摩擦因数、热变形以及非均匀接触在内的离合器接触特性分析计算模型,并通过动态转矩测量、摩擦副元件测温、静态比压台架试验等验证理论模型完成对接触应力和径向温度分布研究的适用性,同时给出基于径向温度梯度的实时离合器摩擦副热失效判定方法。理论及试验结果表明,在花键力的作用下,多片湿式离合器摩擦界面名义接触比压随远离活塞端逐渐衰减;润滑流量对离合器散热效果显著,随着流量增加,冷却效果收益逐渐减小;即使对于良好磨合的摩擦副元件,其静态比压不均匀分布仍非常明显,摩擦副元件静态非均匀接触使得接触表面压力分布极不规则,存在局部高压区。局部高压区承压超过平均接触比压的4~6倍;摩擦副元件径向温度梯度热变形具有密切的相关性,对于2 mm厚度的钢片,当内外径温差超过100~120℃时,对偶钢片翘曲变形较为明显,易引起离合器工作失效。     

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.     

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。     

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.     

湿式摩擦离合器带排扭矩预测及影响因素分析

以船用湿式多片摩擦离合器油路为研究对象,利用动网格技术对离合器分片过程的流场进行动态仿真,得出摩擦片间隙处油层厚度的分布情况;基于流体动力润滑理论和牛顿内摩擦定律,建立含径向和周向油槽的湿式多片摩擦离合器带排扭矩数学模型,计算得出离合器带排扭矩解析解;建立摩擦离合器片间润滑油层参数化离散模型,采用有限元法计算得出离合器带排扭矩数值解,而后研究了油槽形式、主动轴转速和润滑油温度对离合器带排扭矩的影响规律.结果表明,两种带排扭矩预测方法的计算结果吻合良好;油槽形式对带排扭矩的影响较大;离合器带排扭矩随主动轴转速的增大而增大,随润滑油温度的增大而减小.     

进油温度对湿式离合器对带排转矩影响的模拟与试验研究

在建立湿式离合器摩擦片与钢片间油膜计算模型的基础上,综合考虑湿式离合器润滑油ATF在工作情况下的黏温特性及油膜变化对离合器特性的影响,运用动网格技术定义黏度随温度的变化,以一对摩擦副为模拟研究对象,建立实际油路的有限元模型;并在定常、层流下,运用UDF定义黏度随温度变化特性。运用FLUENT采用动网格计算,然后处理分析ATF润滑油对入口温度对湿式离合器带排转矩的的影响,得到摩擦片表面的压力、速度分布图,根据摩擦片表面的压力分布图来研究摩擦片表面油膜变化规律,得出湿式离合器带排转矩随转速差的增加先成正比增加然后减少,最后在自主研发的离合器综合试验台上试验验证。     

进油温度湿式离合器对带排转矩影响的模拟与试验研究

摘要：本文在建立湿式离合器摩擦片与钢片间油膜计算模型的基础上,综合考虑湿式离合器润滑油ATF在工作情况下的粘温特性及油膜变化对离合器特性的影响,运用动网格技术定义粘度随温度的变化,以一对摩擦副为模拟研究对象,建立实际油路的有限元模型,并在定常、层流下,运用UDF定义粘度随温度变化特性,运用FLUENT采用动网格计算,然后处理分析ATF润滑油对入口温度对湿式离合器带排转矩的的影响,,得到摩擦片表面的压力、速度分布图,根据摩擦片表面的压力分布图来研究摩擦片表面油膜变化规律,得出湿式离合器带排转矩随转速差的增加先成正比增加然后减少,最后在自主研发的离合器综合试验台上试验验证。     

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。     

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。     

湿式离合器磨合过程的多重分形谱预测

针对湿式离合器试验过程中磨合状态的预测问题,结合试验过程中摩擦转矩信号的几何结构特征,提出利用多重分形谱及其参数来预测磨合状态的新方法。阐述了基于盒计数法计算多重分形谱的方法;给出了多重分形谱参数的定义及其与摩擦转矩信号之间的内在联系;利用多重分形谱及其参数对某型号湿式离合器磨合过程的摩擦转矩信号进行分形表征。分析结果表明：多重分形谱及其参数能够定量地刻画试验过程中摩擦转矩信号的几何特征,并且随着磨合过程的进行,谱宽、最大最小概率子集分形维数差及谱偏斜度都呈现逐渐减小趋势,而最小奇异指数则呈现逐渐增大趋势。因此,利用试验中摩擦转矩信号的多重分形谱能够有效地预测湿式离合器的磨合状态。     

湿式多片离合器散热性能研究

给出湿式多片离合器的摩擦热和对流换热系数的计算方法,用有限元法求解了离合器接合时摩擦片的温度场,并对离合器的冷却强度进行了仿真计算,计算结果表明:冷却液的温度与流量对离合器散热性能影响极大,是导致摩擦片失效和传动液变质的主要因素.     

湿式离合器接合过程摩擦振颤的影响因素

针对湿式离合器在接合过程中的摩擦振颤问题,通过建立四自由度动力传动系统动力学模型及推导由摩擦效应引起的综合导入阻尼,基于特征值分析,获得系统的稳定性条件.通过Matlab/Simulink仿真研究了摩擦因数、控制油压历程、转动惯量和传动轴刚度等对离合器摩擦振颤的影响.结果表明:由摩擦因数和控制油压历程决定的综合导入阻尼为负时,系统失去稳定性.同时,控制油压先快后慢的上升方式、增大离合器从动部分转动惯量及增加输出轴刚度均可不同程度地抑制摩擦振颤.      

湿式换挡离合器温度场和应力场影响因素分析

针对液力机械传动装置中的湿式换挡离合器,研究结合过程中影响摩擦副温度场和应力场分布的因素.运用大型有限元软件ABAQUS建立湿式换挡离合器摩擦副三维有限元模型,建模过程充分考虑了摩擦副之间的摩擦接触、相对旋转运动和热机耦合等因素,并分析了摩擦副相对转速差、对偶钢片厚度和工作油压对于对偶钢片温度场和应力场分布的影响.结果表明,高转速差使接触面中部区域的温度和应力都增加,加大盘面上的径向应力梯度.在一定厚度范围内,增加钢片厚度会加大接触面温度场和应力场分布的不均匀性.较高和较低的工作油压均会改善盘面温度和应力分布,但都会对车辆性能带来不利影响.     

重型非公路湿式制动器带排特性预测体系

为了提高湿式多片盘式制动器的运行和制动特性,以轮式挖掘机驱动桥湿式多片式盘式制动器为研究对象,针对湿式制动器在非制动运行过程中带排特征现象,通过考虑表面沟槽作用、油膜收缩现象和层流N-S方程,建立湿式制动器带排特性预测体系,研究在不同体积流量、动力黏度和摩擦副间隙下湿式制动器带排转矩和温度变化规律.分析结果表明:在摩擦副间隙为变量情况下,带排特征预测模型摩擦副间隙越大,带排转矩峰值越低;在体积流量为变量情况下,带排转矩预测模型体积流量越大,带排转矩峰值越大;在冷却液动力黏度为变量情况下,带排转矩预测模型冷却液动力黏度越大,带排转矩峰值越大.     

摩擦系数对AMT起步的影响分析

根据摩擦因数随摩擦副表面温度的改变,研究了摩擦因数在电控机械自动变速汽车重复起步过程中的影响.建立了AMT起步时离合器传递转矩和压盘表面温升的模型.根据试验结果,采用“快-慢-快”起步控制策略,利用Matlab/Simulink进行汽车重复起步仿真,进行了摩擦副滑摩功仿真计算.仿真结果表明,摩擦系数随滑摩功的变化而变化,重复起步多次后,摩擦系数变得很小,相应离合器传递的转矩也变得很小,离合器主、从动盘一直处于滑磨状态,无法完成正常起步.     

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.      

考虑动态过程的汽车离合器优化设计

根据离合器动态工作特性,模拟了离合器动态接合过程中发动机的油门开度、输出扭矩、摩擦副摩擦系数及弹簧压紧力的变化规律,建立了离合器动态接合过程和温度场分析的优化模型,提出了以汽油机为动力的汽车离合器优化设计程序,并把输出结果的动态变化参数曲线图示化。