不同摩擦条件对强制连续约束型离合器工作性能的影响

采用有限元和动力学分析方法,探讨强制连续约束(Positive-continuous-engagement, PCE)型离合器在不同摩擦条件下的力学特性;在Marc平台上建立由楔块和内外环组成的离合器的三维有限元模型,分析楔块与内外环的接触强度特性,得到等效Mises应力和法向应力在不同的摩擦因数下的分布曲线图及接触时的最大应力位置.采用ADAMS对该离合器进行动力学仿真,得到该离合器在不同摩擦因数下的楔合时间、楔入冲击力及稳态楔合力参数的曲线图.结果表明,若摩擦因数选得太小,接触区域变成滑动区域,离合器无法进入摩擦自动锁紧状态,在满足自锁条件下,随着摩擦因数的增大,各接触应力值变化不大,但磨损区域会变大,最大应力发生在楔块内凸轮面上.摩擦因数的变化对楔合时间影响较小,摩擦因数的增大会降低楔入冲击力,可以减少离合器低周疲劳失效,延长离合器寿命,为PCE型离合器设计及失效研究提供了重要依据.     

超越离合器自锁本质辨析

为了研究超越离合器的工作原理是否是"自锁",分析了摩擦锁紧的两种状态:"自锁"和"压紧不打滑",从工作条件、几何结构和锁紧原理的角度对这两种状态进行了比较,并重点分析了链环式超越离合器,得出链环式超越离合器的工作原理是自锁的结论.     

阿基米德斜撑离合器楔块型面修形设计及其性能分析

在建立不同初始内楔角阿基米德型面模型基础上,对离合器接触性能（Hertz应力、周向应力、总变形）进行了分析,并与三圆弧型面离合器进行了对比。为了提高阿基米德型面斜撑离合器承载性能,通过增大其初始内楔角对阿基米德楔块型面进行修形,并对修形后离合器的接触性能进行了分析。分析结果表明：增大修形系数μ能减小接触应力,提高离合器强制连续的临界扭矩。此外,从自锁条件分析得到了最大修形系数μmax。     

弹簧激发段的预压缩量对离合器接合性能的影响

弹簧离合器是通过弹簧两端激发圈在壳体内预压缩产生摩擦力矩实现自激的,弹簧两端激发圈预压缩量的大小直接影响离合器的结合性能及使用寿命。运用有限元方法建立了弹簧离合器动力学模型,求解了不同端部预紧量下高速弹簧离合器输出壳体与输入壳体速度的同步性,以及弹簧的Mises应力和径向位移,由此得到了弹簧离合器自激接合的弹簧预压缩量条件,并与解析求解得到的离合器临界预压缩量进行了对比。此外,有限元分析结果表明,稳态接合后弹簧的应力分布呈M型,弹簧的过渡线圈段应力出现峰值,而中间端应力分布均匀。该分析可为弹簧离合器的优化设计提供依据。     

对数螺线及直线型面单向联轴器摩擦自锁机制的显式动力学数值模拟比较研究

为保证综合式液力变矩器在偶合器及闭锁工况下的可靠、高效传动,以其换相工作的关键部件单向联轴器为研究对象,分析了其型面结构和自锁摩擦机制,构建了对数螺旋线型面和直线型面2种单向联轴器的计算模型,基于显式动力学分别对其楔紧过程的动态行为进行了数值模拟,并进行了摩擦过程的动态应力分布计算.结果表明,与有限元静力接触分析相比,采用显式动力学分析方法可以更为深入地了解摩擦自锁过程机制,以及准确计算动态过程中的应力分布和变化,分析结果表明对数螺旋线型面与直线型面相比,其应力峰值较小,楔紧过程较为合理,承载性能较好.     

基于摩擦接触和滚子动力学平衡的异面斜置滚子滑动离合器应力分析

作为一种新型机械传动零件,异面斜置滚子滑动离合器依靠滚子和内外滚道接触时产生的相对滚动与滑动产生摩擦阻力矩.采用半平面体假设,在考虑摩擦接触与滚子动力学平衡条件下,研究了该滑动离合器的表面应力与内应力分布情况,并浅析了不同滚子修形方法对减小应力集中的作用.     

滚珠丝杠副的单向离合器

本文介绍了一种棘轮—棘爪—摩擦片式的单向、自锁离合器,对它的基本原理、设计特点、结构型式作了详细地说明。特别是对摩擦材料副的摩擦特性进行了深入地讨论。此外,还介绍了有关的测试方法。该离合器具有性能可靠、效率高、承载大、结构简单、适应性好。已应用在国内外大型飞机及舰艇雷达的传动装置中。     

弹簧间隙大小及均匀性对离合器动态性能的影响

针对弹簧离合器的异形弹簧难加工问题,以保障离合器动态性能的前提下为弹簧合理间隙尺寸的设计提供依据,运用动力学和实验方法对离合器在不同弹簧间隙大小及均匀性下的动态特性进行了分析,得到了离合器的运动响应特性、扭矩传递特性、弹簧外圈Mise应力、弹簧与芯轴及壳体的接触变化规律。结果表明,弹簧间隙越小离合器响应时间以及内外环达到同步的时间越短、运行越稳定,但在0.2 mm~0.6 mm内变化时,离合器均可实现稳定"离合"。弹簧间隙的不均匀导致达到稳定运转的时间变长,弹簧与输入输出壳体的接触摩擦扭矩波动变大,易加剧接触面磨损。     

新型张环式超越离合器的工作原理及自锁与超越条件

提出一种新型张环式超越离合器,其自锁构件呈环状,与输出构件成低副面接触,与传统的高副式超越离合器相比承载能力有所提高。对该张环式超越离合器自锁及超越条件进行分析,并研究了其自锁条件对滚柱磨损的敏感性,研究表明,在该项性能上该超越离合器优于滚柱式超越离合器。最后对新型张环式超越离合器进行了仿真及实验验证。     

基于分形理论的重载湿式离合器接合特性研究

为了进一步提高和改善重载湿式离合器在使用过程的接合特性,结合分形几何理论建立重载湿式离合器接合特性计算模型,最后通过理论与试验手段获得重载湿式离合器摩擦副接触区域微凸体接触面积、分形维数及轮廓幅值尺度因素等对接合摩擦力的影响规律及湿式离合器摩擦温升变化规律。分析结果表明,不考虑微凸体作用分形维数与实际接触面积的增加,将会使湿式离合器摩擦力增加;考虑微凸体作用分形维数与实际接触面积的增加,将会使湿式离合器摩擦力降低;对于摩擦副接触面幅值尺度因素,随着其降低,将会导致各工况下摩擦力与最大温升变化幅值上升;通过试验验证,分形理论下理论计算结果与试验测定结果基本吻合。     

Development of novel clutch utilizing self-locking mechanisms of belt

A novel clutch was developed by using the self-locking property of belt friction. The frictional force is generated automatically by the torque applied. The belt starts to coil around the cylinder by the frictional force of the trigger pin at the end of the belt. Once the belt comes in contact with the cylinder, the belt coils automatically around the cylinder by the frictional force. Then the belt is locked firmly around the cylinder by the self-locking property of belt friction as long as driving torque is applying. The clutch is able to transmit rotational torque even in an off-centered condition.     

不同因素对汽车传动离合器接合过程影响分析

离合器是汽车传动系统的重要组成部分,其接合过程直接影响到车辆起步性能和动力传递,并影响系统各单元的使用寿命。针对离合器接合过程的特点,对滑摩状态和接合状态进行动力学分析,建立系统的动力学模型;从滑摩功和冲击度两个方面对离合器接合过程进行评价,获取影响换挡品质的评价指标因素;根据动力模型和数学模型,基于Simulink建立离合器接合过程的分析模型;研究不同坡度及载重等因素对离合器接合过程中摩擦片的角速度、滑摩功及冲击度的影响,获取各因素的影响规律。结果可知:随着油门开度和油门变化率的逐渐增大,离合器接合角速度和接合时间都有所增大,接合过程产生的滑摩功也不断增多;随着起步坡度、载重的增大,离合器接合角速度逐渐减小,接合时间逐渐增大,接合过程产生的滑摩功也不断增多;分析过程和结果为此类设计提供参考。     

考虑摩擦副接触应力场和冷却流场的湿式离合器温度场分析

温度对湿式离合器摩擦副的摩擦特性和热失效具有重要影响。为了获取湿式离合器温度场的分布规律,建立摩擦副接触应力分布有限元模型和摩擦片沟槽内冷却流场数值计算模型,获得了摩擦副接触应力随离合器接合油压的变化规律和冷却流场对流换热随离合器转速的变化规律。在此基础上,提出考虑离合器摩擦副接触应力分布时变特性和冷却流场分布时变特性的离合器温度场数值计算模型。将所建温度场模型的仿真结果与试验结果作对比,验证了所建温度场模型的正确性。通过计算获得了湿式离合器接合过程中不同钢片在半径和厚度方向的温度分布规律,揭示了摩擦副接触应力场和摩擦片沟槽内冷却流场对离合器温度场的影响规律。结果表明,在离合器摩擦副半径方向上,摩擦副的温度分布规律与接触应力分布规律相一致。而摩擦片沟槽内冷却流场的对流换热主要影响离合器同步阶段的温度分布。     

超越离合器应力应变比较分析

建立了典型的普通滚珠式超越离合器、楔块式超越离合器与多滚柱式超越离合器工作时应力应变状态模型,通过对三种超越离合器进行自锁失效分析,利用模拟仿真方法研究并比较了应力应变的变化对三种超越离合器的使用寿命的影响。     

Wet Clutch Friction Interfaces under Water-Contaminated Lubricant Conditions

The performance of wet clutches used for automatic transmissions or other applications usually includes the desired positive friction characteristics and a shudder-free torque generation. Changes in the operating variables such as the lubricant conditions influence the formation of a tribofilm, and friction characteristics and can alter the degradation of the friction interfaces. In this work, the friction characteristics and degradation of the paper–steel friction interfaces were monitored when a commercial fully formulated automatic transmission fluid (ATF) was contaminated with water. It was found that water in ATF influenced the clutch stability by increasing the mean coefficient of friction (µ) and the negative friction–velocity slope. Surface studies of the posttest friction interfaces clearly indicated reduced surface porosity and permeability, increased wettability, and changed elemental composition on the contacting surfaces after tested with water-contaminated ATF. Moreover, water-contaminated paper liners' thermal decomposition shifted to a lower temperature compared to an uncontaminated liner during thermal analyses. These results displayed faster degradation and reduced service life of the clutch friction interfaces due to water contamination. The resultant surface condition can be associated with the observed unstable friction and negative friction–velocity slopes.     

湿式换挡离合器摩擦片磨损量计算方法的研究

介绍了综合传动湿式换挡离合器的工作原理,通过分析离合器结合分离过程的油压和滑摩转速变化规律,拟合出离合器工作油压与转速的特性方程,建立了离合器摩擦片磨损量计算模型。依据离合器摩擦副磨损试验结果,确定了油压、滑摩转速影响指数与结合次数的关系。利用组建的综合传动湿式换挡离合器磨损量测试试验系统,进行了18 000次离合器换挡试验。试验结果表明,湿式换挡离合器磨损量可以表示为工作油压与滑摩转速的函数。     

纸基摩擦材料的压缩性对湿式离合器啮合特性影响

对主动盘下表面有摩擦材料的湿式离合器的啮合过程进行分析。采用Greenwood-Williamson模型,并考虑惯性影响以及摩擦材料受压变形,建立基于Patir-Cheng平均流量模型的研究模型,推导出摩擦副的润滑控制方程,进行求解并分析摩擦材料压缩性对啮合特性的影响。结果表明:考虑摩擦材料压缩性时,由于摩擦材料受压变形,进入混合润滑阶段所需时间变长,整个过程的实际啮合所需时间比不考虑压缩性要长;湿式离合器摩擦副啮合过程中,随着油膜厚度的减小,微凸体作用逐渐变强,流体压力比不考虑摩擦材料压缩性情况下要大。     

离合器摩擦片的热-应力耦合分析

离合器是汽车传动系中的重要总成,摩擦片是离合器的重要零件之一,对离合器性能具有很大的影响。为了提高离合器的工作性能,采用有限元技术对离合器摩擦片进行了热-应力耦合分析,基于所建立的离合器接合过程中的热传导物理模型,进行了有限元分析,并得到了热载荷下摩擦片的温度分布以及应力分布情况。实验研究结果表明,该方法对于离合器的使用、设计具有一定的指导作用。