湿式离合器接合过程油膜厚度和转矩仿真

湿式离合器的接合过程直接影响离合器的使用寿命及其工作性能。基于流体力学理论以及粗糙表面的弹性接触理论,建立了湿式离合器接合过程中油膜厚度和传递转矩的数学模型,利用Runge-Kutta数值积分法对数学模型进行耦合求解,得到控制油压、润滑油黏度以及摩擦材料渗透性对油膜厚度和离合器传递转矩的影响规律。结果表明:提高控制油压能够有效提升离合器接合过程中的传递转矩,并且能够缩短离合器的接合时间;随着润滑油黏度的增大或摩擦材料渗透性的减小,离合器接合过程中传递扭矩的响应速度变慢,这将会延长离合器的接合时间;润滑油黏度和摩擦材料渗透性对离合器接合过程的挤压和压紧阶段传递的转矩影响较大,但对粗糙接触阶段传递的转矩影响较小。     

同步器的结合过程分析

以同步器换挡时间和换挡力矩为研究对象,建立了同步器换挡过程的数学模型,并进行相应的理论分析.通过UG软件建立同步器模型,并将同步器简化模型导入ADAMS软件中,建立虚拟样机.仿真结果表明:减小输入转动惯量、减小锥角,或者增大摩擦因数会有效缩短同步器同步时间;而提高发动机转速,则会延长同步时间.     

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。     

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.     

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.     

表面织构对高速插针机构导轨的表面摩擦性能影响

以插针机中具有表面织构的导轨摩擦副为研究对象,考虑表面粗糙度、载荷波动、速度变化、时变油膜挤压效应等因素,分析表面织构对其摩擦性能的影响。应用计算机模拟生成具有自相关函数的粗糙表面,将Greenwood和Tipp建立的粗糙度接触模型以及Patir和Cheng修正后的平均油膜流体润滑模型耦合构建混合摩擦模型,通过MATLAB软件计算出凸轮的1个转动周期内的每个时刻的油膜压力、微凸体压力、油膜厚度。分析了混合润滑阶段摩擦副的油膜压力分布特点,以及织构数量、表面粗糙度、表面织构尺寸参数对摩擦副润滑特性的影响。结果表明：当底座摩擦副粗糙度方差增大时,油膜压力随之减小;微型凹坑半径取60μm,面积占有比取40%,微型凹坑深度取5μm时摩擦副取得最优润滑效果。     

基于等温弹流润滑理论的滚珠丝杠副摩擦机理研究

针对滚珠丝杠副在低转速状态存在混合润滑导致丝杠滚道加速磨损的问题,基于等温弹流润滑理论建立了滚珠丝杠副弹流润滑接触模型研究滚珠与滚道间的摩擦机理和磨损形式.首先基于Frenet-Serret坐标转换方法建立丝杠与螺母的滚道曲面几何模型.其次基于Reynolds方程建立了滚珠丝杠副弹流润滑接触模型,求解了润滑油膜接触压力分布、油膜厚度分布和微凸体接触压力分布.最后从微观角度阐明了滚珠丝杠副的摩擦机理,其摩擦因数由微凸体接触摩擦因数和油膜润滑摩擦因数组成.实验结果表明：在低转速阶段丝杠滚道的磨损方式为黏着磨损和磨粒磨损,且模拟的摩擦因数曲线趋势和经典的Stribeck摩擦曲线趋势吻合较好,根据实测摩擦力矩准确识别了不同转速下滚珠丝杠副的摩擦因数和润滑状态.     

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。     

干气密封摩擦副启停阶段摩擦特性的仿真研究

针对干气密封非稳态下摩擦特性对密封性能的影响进行研究,考虑动、静环材料属性,微凸体之间的相互作用以及摩擦热流耦合,建立了三维粗糙实体与理想光滑刚体滑动摩擦热力耦合模型。运用ANSYS软件数值模拟了摩擦热以及应力变化规律。研究发现,粗糙表面最高接触温度随滑动时间增加呈逐步上升趋势,并且温升呈 现了一定的波动性;粗糙表面的VonMises等效应力分布极其不均匀呈非线性变化;同时,还发现最大x 方向应力分量σxx 并未出现在最高接触微凸体上;在沿三维粗糙实体厚度方向存在一拉应力区,随着滑动时间的持续,拉应力区有一定程度扩大。从而说明两端面间的温升和波动性以热传导为主要影响因素,应力的变化是由于微凸体发生了弹塑性变形。研究成果为今后干气密封启停阶段特性研究以及参数优化奠定了基础。     

逆涂模式下辊间涂液的参数分析

针对逆式辊涂过程将涂敷辊与汲料辊之间的液体流动简化成两无限大平板间的黏性流动,结合流体动力润滑理论和毛细效应条件建立辊涂数学模型,并对方程进行求解。重点研究在涂敷辊分别为刚辊和胶辊的情况下,辊涂参数（辊速比、辊半径、涂液表面张力、入口油膜厚度和辊间间隙）对辊间涂液的影响。结果表明,各参数对涂层液珠均有影响,其中辊速比在涂敷辊为刚辊或胶辊时都是影响涂层油膜厚度的重要因素。     

Research on Drag Torque Prediction Model for the Wet Clutches

Considering the surface tension effect and centrifugal effect,a mathematical model based on Reynolds equation for predicting the drag torque of disengage wet clutches is presented. The model indicates that the equivalent radius is a function of clutch speed and flow rate. The drag torque achieves its peak at a critical speed. Above this speed,drag torque drops due to the shrinking of the oil film. The model also points out that viscosity and flow rate effects on drag torque. Experimental results indicate that the model is reasonable and it performs well for predicting the drag torque peak.     

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.     

任意卷吸速度矢量点接触摩擦系数简化计算方法

针对弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮传动的空间点接触摩擦系数求解复杂问题,考虑油膜入口区温升与中心油膜厚度以及接触区温升与摩擦系数间的耦合关系,提出任意卷吸速度矢量点接触的摩擦系数简化计算方法. 基于所提方法分析在不同工况下的点接触中心油膜厚度和摩擦系数,并将油膜厚度和摩擦系数与文献实验数据进行对比. 结果表明：在高速工况下,入口区温升和接触区温升显著,忽略温升影响将使油膜厚度和摩擦系数预测结果偏大;卷吸速度夹角对油膜厚度影响较大,对摩擦系数影响相对较小;在任意卷吸速度夹角工况下,点接触油膜厚度和摩擦系数预测结果与文献实验结果一致,验证摩擦系数简化计算方法的可靠性.     

滚动轴承式行星摩擦传动弹流研究

运用弹性流体动力润滑理论推导出了滚动轴承式行星摩擦传动润滑最小油膜厚度公式.根据公式作出了最小油膜厚度与转速的关系曲线和最小油膜厚度与球径的关系曲线,由关系曲线得出:转速越高和选用较大的轴承直径系列,均有助于油膜的形成.     

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.     

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。     

高速重载静压推力轴承温度场速度特性

针对重型立式数控装备中所用的大尺寸静压推力轴承的润滑问题,建立了模拟静压推力轴承本体及间隙油膜三维流动的数学模型及边界条件,采用ICEMCFD软件对环形腔的静压推力轴承内部流体温度场进行仿真模拟,获得了旋转速度和间隙油膜温度的关系,得到了其温度场的分布规律.结果表明:间隙油膜温度随着工作台旋转速度增加而增加,最高温度出现在半径内侧与外侧封油边和油腔形成的阶梯附近,最低温度出现在回油槽处.