基于改进平均流量模型的离合器接合特性仿真

针对液力机械变速器湿式多片离合器的结构特点,研究了离合器摩擦副表面粗糙接触、摩擦材料的可渗透性和润滑油液的离心力,改进了平均流量模型,建立了修正的雷诺方程用于计算接合过程中油膜压力和油膜厚度的变化规律。采用Greenwood-Tripp接触模型,建立了单摩擦副承载力方程和转矩方程。通过研究摩擦片和对偶钢片相对滑动产生的摩擦热以及润滑油对摩擦副的冷却作用,获得了被动摩擦片的角速度、油膜厚度以及摩擦转矩等离合器接合过程工作特性的变化规律。最后,仿真分析了摩擦副的工作参数和材料特性对接合转矩的影响规律。     

湿式离合器接合压力对接合特性的影响研究

通过分析湿式离合器的接合过程,应用一维平均雷诺方程和粗糙表面弹性接触模型建立湿式离合器接合过程数学模型。利用龙格-库塔数值方法对接合过程数学模型进行求解,研究湿式离合器接合压力对接合过程中黏性转矩、粗糙摩擦转矩及传递转矩的变化规律。仿真结果表明:接合压力上升越慢,其产生的黏性转矩、粗糙摩擦转矩及传递转矩响应越慢;接合压力上升特性对黏性转矩和粗糙摩擦转矩的峰值影响较小,对黏性转矩总体变化趋势影响也较小,但对粗糙摩擦转矩和传递转矩总体变化趋势影响较大。     

含沟槽湿式离合器接合特性数值与试验研究

为了研究工况参数对湿式离合器接合特性的影响规律,基于Navier-Stokes方程、KE粗糙接触理论和传热理论,针对含沟槽湿式离合器建立接合特性综合数值模型. 利用自主研制的离合器试验装置,针对接合压力、润滑油（ATF）温度、相对转速、渗透性和沟槽等影响因素进行正交试验. 结果表明,接合压力不仅影响接合时间且对扭矩有影响,压盘接触瞬间的扭矩抖动取决于接合压力稳定性,接合完成瞬间的扭矩抖动是由动静摩擦系数差异造成的;润滑油温升高,黏度降低使粗糙峰接触延迟造成接合时间增长,接合扭矩减小;转速越高,接合时间越长;渗透性越高,油膜厚度下降越快,接合响应速度越快;沟槽宽度越大,接合扭矩的幅值越小,接合时间越长. 初始油膜厚度越大,接合初始阶段的油膜剪切扭矩越小.     

同步器同步机理建模与结构影响因素分析

针对同步器结合过程,利用平均雷诺方程和微凸体摩擦原理,建立了油膜压力、微凸体接触力、同步环轴向力、同步力矩4个数学模型,运用4-Runge-Kutta法对油膜厚度和转速差进行耦合数值求解,分析了同步器结合过程油膜厚度、转速差、粘性剪切转矩、粗糙摩擦转矩以及总转矩的变化规律.对同步器结合过程数学模型进行试验验证后,利用所建模型研究了同步环宽度、同步环半径、摩擦锥角以及摩擦材料厚度等因素对同步器结合过程的影响规律.结果表明:同步环宽度增大,粘性转矩和粗糙接触转矩增大,油膜厚度下降速率减缓,粗糙接触转矩响应延迟,同步时间增加;同步环半径增大,粘性转矩和粗糙接触转矩增大,油膜厚度下降速率加快,同步时间缩短;同步环摩擦锥角增大,粘性转矩增大,粗糙接触转矩减小,转速差下降速率变缓,同步时间增加;摩擦材料厚度增大,粗糙接触转矩相应加快,油膜厚度下降速率增大,最小油膜厚度减小,同步时间缩短.     

湿式离合器接合过程中的热弹性稳定性

针对湿式离合器接合过程中的局部高温区及影响因素,利用热弹性不稳定性理论(TEI)进行了理论建模与分析。模型中考虑了材料表面粗糙度和混合润滑对摩擦副温度和压力的影响,分析了混合润滑状态下润滑区域与接触区域的比例以及油膜剪切热量与摩擦热量的比例。为了准确测量材料表面粗糙度,设计台架试验,利用表面形貌仪测试了对偶片表面形貌,分析了粗糙度在离合器不同使用阶段的变化规律。结果表明,当离合器接合转速超过临界值时,温度场分布出现明显的波动,高、低温区间隔分布。同时,指出了离合器摩擦材料参数(导热性、弹性)与结构参数(对偶片厚度)对稳定性的影响。     

考虑界面接触状态的湿式离合器扭矩特性

为提升重型车辆传动系统中湿式离合器可靠性及使用寿命,建立了考虑界面接触状态的湿式离合器扭矩模型,通过模型研究了不同参数对离合器扭矩特性的影响规律。首先,对湿式离合器进行仿真模拟,增加界面接触状态参数,搭建湿式离合器充油模型与结合模型。其次,基于SAE#2试验台开展湿式离合器扭矩试验,将仿真获得的结果与离合器试验数据进行对比,验证了仿真模型的有效性。最后,结合模型研究了油压、油温和碟形量对湿式离合器扭矩特性的影响规律。结果表明:考虑了界面接触状态的模型相较于传统模型具有更高的准确性,提高了22.30%;随着控制油压的减小,离合器的总扭矩降低,当压力从1.5 MPa减小到1.0 MPa时,扭矩峰值降低了22.38%,同时制动时间延长了46.05%;润滑油温度对离合器的黏性转矩和摩擦扭矩都具有一定程度的影响,温度越高,黏性转矩越小,摩擦扭矩越大,整体制动时间稍有减小;摩擦片碟形量对离合器扭矩的影响主要体现在扭矩产生时间,碟形量的增加会导致离合器制动时间增加。     

花键摩擦对湿式多片离合器分离过程影响

为研究在不同花键摩擦因数下湿式多片离合器分离过程中的摩擦转矩和间隙变化,建立湿式多片离合器分离过程动力学数值模型,并提出不均匀系数以表征分离间隙均匀度。研究结果表明：分离过程中各摩擦副间隙首先缓慢增大,再迅速增大,剧烈波动之后趋于稳定;间隙稳定之后分离过程结束,而花键摩擦因数对分离过程持续时间几乎没有影响;不考虑花键摩擦时,各摩擦副均匀分离;考虑花键摩擦后,各摩擦副间隙从第一副至第六副依次减小,花键摩擦因数的增加显著恶化了分离间隙均匀度;分离过程的粗糙接触转矩初始值及其衰减速率随花键摩擦因数的增大而减小,分离过程末期的黏性转矩随花键摩擦因数的增大而增大。因此降低花键摩擦因数,有助于湿式多片离合器的均匀分离和降低带排转矩。     

控制油压波动对液体粘性调速离合器油膜稳定性和输出转速的影响

在液压流体力学理论和非线性控制理论的基础上 ,建立了液体粘性调速离合器的数学模型 ,分析了控制油压中脉动的频率和幅值对液体粘性调速离合器的输出转速以及摩擦片间工作油膜稳定性的影响 .得到了能够使液体粘性调速离合器稳定工作的控制油压脉动的频率和幅值范围 ,分析结果为使用变频调速驱动定量泵作为液体粘性调速离合器的控制油压调节方式提供了理论依据     

改进的湿式离合器带排转矩模型

基于表面张力和表面波度以及摩擦副不平行度的影响,建立了改进的湿式离合器带排转矩模型。推导了考虑表面张力和表面湿润的摩擦副径向压力分布方程,同时推导了摩擦副不平行度和表面波度影响下的油膜厚度。通过计算研究发现:表面张力、摩擦副不平行度和表面波度均使离合器带排转矩增大,而且不平行程度越大,带排转矩增加越快,而表面波度对带排转矩的影响较小。将改进的模型与原模型和试验数据进行了对比,验证了改进模型的有效性。     

湿式多片离合器摩擦转矩衰减特性分析

为研究湿式多片离合器滑摩过程中摩擦转矩衰减现象,在SAE#2试验台制动工况下进行了不同摩擦副数离合器的摩擦转矩试验.针对于湿式多片离合器的摩擦转矩衰减现象,提出湿式多片离合器摩擦转矩衰减系数,以表征多摩擦副离合器实测摩擦转矩相对于计算摩擦转矩的减小程度.根据两副和六副摩擦转矩试验拟合得到受相对转速和平均面压影响的两副-六副摩擦转矩衰减系数,并分析相对转速和平均面压对摩擦转矩衰减值和摩擦转矩衰减系数的影响.研究表明:摩擦转矩衰减系数受摩擦转矩衰减值和计算摩擦转矩的共同影响,在润滑流量充足的条件下,摩擦转矩衰减值随着相对转速的增大逐渐减小,随着平均面压的增大而增大;而摩擦因数随相对转速和平均面压的变化规律较为复杂,但总体上湿式多片离合器摩擦转矩衰减系数呈现随相对转速的增大逐渐减小,随平均面压的增大先增大后减小的趋势.     

湿式多片换档离合器带排转矩的预测模型

为了研究湿式多片换档离合器带排转矩的形成机理,建立湿式离合器的带排转矩预测模型.根据黏性流体力学中层流理论的Navier-Stokes方程,考虑到分离间隙中冷却润滑油膜的离心惯性作用,推导油膜的径向速度模型.通过对径向速度的仿真分析,揭示离心惯性力会使油膜产生收缩的现象.为了描述这一现象引入等效外径的概念,利用油膜的表面张力作用求出等效外径.将等效外径应用于牛顿内摩擦定律推导新的预测模型,通过试验数据和传统模型验证了新模型的正确性和有效性.     

油楔式超越离合器研究

本文对一种新型的油楔式超越离合器的结构、工作原理、套圈输出转矩、油楔油压等方面进行了探讨，提出了油楔传递力矩的理论并运用＂当量转矩＂的技巧来处理油楔传力和叶片摩擦体力对输出转矩的总体效应问题，得到了油楔油压和溜滑角的理论计算公式，从而解决了这种离合器设计的基本问题。     

轴向柱塞泵平面配流副的摩擦转矩特性试验研究

为研究配流机构工况参数对摩擦转矩的影响,根据轴向柱塞泵配流机构的受力特点,给出配流盘与缸体转子之间固体或边界润滑、全空间油膜润滑状态下的摩擦转矩构成及相应的理论计算.在不同油膜厚度、配流副转速下实测配流副的摩擦转矩变化,结合缸体转动周期讨论摩擦转矩变化过程及与配流副磨损形式的对应关系.结果表明,载荷是配流副摩擦转矩变化的根本因素;配流副正常磨损通常表现为配流盘吸油槽与压油槽间的不均匀磨损;油膜厚度对摩擦转矩的影响显著,但并不是单调反比例关系,5 μm的油膜厚度引起近10%的摩擦功率损失.由配流副摩擦转矩的实测及与理论计算的对比,得出配流副摩擦转矩造成的整泵机械功率损失.     

表面粗糙度幅值对点接触混合润滑的影响

建立了粗糙表面点接触混合润滑的数学模型。针对外加载荷为800N和80N,润滑油卷吸速度由静止增加到5000mm/s的工况,引入油膜厚度比、接触区域比、接触载荷比和最大压力比等混合润滑参数,分析了3种不同表面粗糙度幅值对混合润滑性能的影响。分析结果表明:接触表面的粗糙度幅值对混合润滑区域内平均油膜厚度、最大压力等均有显著影响。     

液黏调速离合器传动特性分析

针对液黏调速离合器实验装置中一对摩擦副间隙内流体流动开展研究,建立定常、层流条件下的简化数学模型,在假设流体黏度为常数的基础上,分别获得流场的近似解析解和数值解.数值研究结果表明:1)惯性力使得摩擦副间隙内流体切向线速度呈非线性分布,且小于忽略惯性力条件下的速度值;2)液黏调速离合器传动过程中,转矩损耗始终存在,该值与摩擦副间隙大小及输入、输出转速等因素相关,且与摩擦副间隙值呈三次方比例关系;3)由于转矩损耗及转速差的存在,使得任一摩擦副间隙值都对应一个最佳输出转速工作区间,在此区间内,传动效率较高.在理论分析研究的基础上,进行转矩传递特性的实验测试,发现实验结果与理论计算结果在曲线变化趋势上基本一致.     

材料力学性能对摩擦润滑性能的影响

建立了理想工况下的点接触数学模型,用光学测量方法对模型进行了验证.研究了钢、铜、铝及复合材料形成摩擦副时,材料的力学性能对摩擦润滑性能的影响.当外加载荷为80 N时,卷吸速度由1 mm/s增加至10 000mm/s的过程中,综合对比了不同摩擦副材料形成的接触区域最大压力、中心油膜厚度和最小油膜厚度等摩擦润滑性能参数之间的关系,并分析了这些参数随速度的变化关系,引入压力峰值比来判断二次压力峰的变化.     

恒流环形腔多油垫静压推力轴承油膜刚度特性

油膜刚度影响静压推力轴承振动幅值和承载能力,严重时将导致静压推力轴承摩擦副接触失效,影响立式数控装备的加工精度和运行稳定性。为了避免此现象发生,本文根据润滑理论和摩擦学原理对恒流环形腔多油垫静压推力轴承油膜刚度进行研究,分析润滑油粘度、工作台旋转速度和承载重量等因素对油膜刚度的影响规律,并进行了实验验证。结果表明:润滑油粘度对油膜刚度有一定的影响,考虑粘度变化时油膜刚度大,计算结果相对精确。空载和承载工况条件下,随着旋转工作台转速增加,间隙油膜变薄,油膜刚度变大。相同旋转速度条件下,承载时油膜厚度小于空载时油膜厚度,承载时油膜刚度大于空载时油膜刚度。理论计算结果与实验值吻合较好,所得结论可为静压推力轴承油膜厚度控制系统设计提供理论依据,提高立式数控加工装备运行稳定性。     

TC+AMT中湿式多片离合器带排扭矩及其对换档同步过程的影响

通过建立TC+AMT中湿式多片离合器带排扭矩与换档同步过程的数学模型,运用Matlab/Simulink进行仿真分析,并与实验结果对比,证明了模型的正确性与准确性,并分析了湿式多片离合器分离状态下摩擦副间隙、冷却油流量以及不同温度下冷却油性质等因素对带排扭矩、换挡同步时间和同步能量的影响。所得结论对湿式多片离合器的理论研究和结构设计以及传动系统匹配具有参考价值。     

湿式离合器滑摩过程的数值模拟

通过对湿式离合器滑摩过程的分析,研究了摩擦系数变化对离合器动态特性和热负荷特性的影响,建立了某湿式离合器接合过程中不同摩擦系数的有限元热力耦合分析模型,并通过实验结果与分析结果的比较,确定了离合器摩擦片合理的摩擦系数.     

面齿轮等温点接触弹流润滑分析

建立面齿轮等温点接触弹流润滑模型,通过F O R T R A N语言编程计算面齿轮的油膜厚度和压力;分析小齿轮转速、面齿轮所受载荷和润滑油黏度对面齿轮润滑特性的影响。研究结果表明:转速和润滑油黏度越大,油膜厚度也越大,而载荷越大油膜厚度越小;二次压力峰随转速和润滑油黏度的增大而越明显,但随载荷的增大而趋于消失。