车辆湿式多片离合器摩擦副温度—压力分布特性研究

发布时间：2017-10-22 08:11

  本文关键词：车辆湿式多片离合器摩擦副温度—压力分布特性研究

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【摘要】：湿式多片离合器汽车传动系统的重要组成部分。车辆从静止状态起步的过程中扭矩的传递是通过离合器的滑磨完成的,因此离合器滑磨过程中摩擦表面的接触状态直接影响到车辆的起步过程。湿式多片离合器滑磨过程中由于温度升高产生的热膨胀使接触面压力呈非均匀分布。接触压力的不均匀造成离合器片不均匀的磨损,影响湿式离合器的性能,甚至造成摩擦元件表面破坏并导致失效。因此,对湿式离合器摩擦副表面的温度以及接触压力情况进行分析和研究是十分必要的。本文以某款车辆上装备的湿式离合器作为研究对象,在汽车平缓起步和急加速起步两种工况下,分析了离合器摩擦副表面温度与接触压力变化情况。具体内容如下:(1)简要介绍了湿式离合器的结构、工作原理与特点,分析了国内外湿式离合器的热应力研究与接触压力研究的研究现状,为本文的研究指明方向。(2)阐述了传热的基础理论、热应力的基础理论以及接触问题在有限元中的处理方法,作为本文直接法研究摩擦副温度和接触压力问题的理论基础。(3)建立湿式离合器动力传动模型,分析比较了不同起步工况主从动盘的转速差曲线以及接合压力曲线,并以此为依据计算了模型的边界条件。取湿式多片离合器中的一对摩擦副,建立了合理简化的摩擦副模型,使用ANSYS软件进行了摩擦热分析与接触压力的计算。分析了摩擦副表面的温度变化情况和接触压力变化情况,讨论了接触压力变化与表面温度变化的关系。(4)从热弹不稳定的扰动法理论出发,建立离合器二维分析模型。基于导热的傅立叶定律推导了湿式离合器二维模型温度场与应力场的解析解,结合接触面的能量平衡方程导出了系统的特征方程。根据系统特征方程,得到扰动的增长情况与速度的关系,并据此分析了不同起步工况下滑磨时间内摩擦接触表面接触压力扰动的变化情况。通过本文对于摩擦副接触表面温度和接触压力的研究,揭示了摩擦副接触表面温度变化与接触压力变化的关系。为湿式离合器的结构设计提供依据,并为起步过程控制策略的制定提供参考。
【关键词】：湿式多片离合器 摩擦副 温度分布 接触压力分布 热弹不稳定
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.211
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 研究背景与研究意义8
• 1.2 湿式离合器简介8-11
• 1.2.1 湿式多片离合器的结构与工作原理9-10
• 1.2.2 湿式多片离合器的特点10-11
• 1.3 国内外研究现状11-14
• 1.3.1 离合器热-应力耦合分析研究11-13
• 1.3.2 摩擦副表面接触压力分布的研究现状13-14
• 1.4 本文主要研究内容14-16
• 2 热应力及接触问题基本理论16-28
• 2.1 摩擦生热原理16-17
• 2.1.1 摩擦机理分析16-17
• 2.1.2 摩擦生热机理17
• 2.2 传热基本理论17-21
• 2.2.1 导热基本方程17-21
• 2.2.2 传热问题的有限元解法21
• 2.3 热弹性基本理论21-23
• 2.4 接触问题的有限元法23-27
• 2.4.1 非线性问题概述23-24
• 2.4.2 接触界面应满足的条件24-25
• 2.4.3 接触问题的有限元求解25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 不同工况下湿式多片离合器摩擦生热模型28-38
• 3.1 离合器动力传递模型28-29
• 3.2 湿式离合器接合过程29-34
• 3.2.1 发动机输出扭矩模型30
• 3.2.2 输出端阻力30-31
• 3.2.3 离合器摩擦扭矩计算31-32
• 3.2.4 离合器不同起步工况下的接合转速差与油缸压力32-34
• 3.3 湿式离合器模型边界条件34-37
• 3.3.1 热流密度34-35
• 3.3.2 初始条件与边界条件35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 4 摩擦副表面温度与接触压力分析38-54
• 4.1 湿式离合器摩擦副有限元模型38-42
• 4.1.1 ANSYS多场耦合方法39
• 4.1.2 湿式离合器摩擦副建模39-42
• 4.2 摩擦表面的温度分布42-47
• 4.3 接触压力的分布47-49
• 4.4 接触压力增加量与温度升高的关系49-53
• 4.5 本章小结53-54
• 5 考虑热弹不稳定性时摩擦副表面温度与接触压力54-66
• 5.1 热弹不稳定理论简介54-55
• 5.2 二维模型的温度场与应力场55-60
• 5.2.1 离合器摩擦副的 2D平面模型55-57
• 5.2.2 二维模型的温度场57-58
• 5.2.3 二维模型的应力场58-59
• 5.2.4 特征方程59-60
• 5.3 不同工况下钢片的热弹不稳定性60-64
• 5.3.1 不同空间频率下钢片特征方程的解60-62
• 5.3.2 不同工况条件下钢片摩擦表面压力扰动的变化62-64
• 5.4 本章小结64-66
• 6 总结与展望66-68
• 6.1 全文总结66-67
• 6.2 研究展望67-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-74
• 附录74
• A. 作者在攻读学位期间参加的科研项目目录74

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本文编号：1077477