车辆湿式多片离合器摩擦副温度-压力分布特性研究

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。

目录

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目录

1绪 论

1.1研究背景与研究意义

1.2湿式离合器简介

1.3国内外研究现状

1.4本文主要研究内容

2热应力及接触问题基本理论

2.1摩擦生热原理

2.2传热基本理论

2.3热弹性基本理论

2.4接触问题的有限元法

2.5本章小结

3不同工况下湿式多片离合器摩擦生热模型

3.1离合器动力传递模型

3.2湿式离合器接合过程

3.3湿式离合器模型边界条件

3.4本章小结

4摩擦副表面温度与接触压力分析

4.1湿式离合器摩擦副有限元模型

4.2摩擦表面的温度分布

4.3接触压力的分布

4.4接触压力增加量与温度升高的关系

4.5本章小结

5考虑热弹不稳定性时摩擦副表面温度与接触压力

5.1热弹不稳定理论简介

5.2二维模型的温度场与应力场

5.3不同工况下钢片的热弹不稳定性

5.4本章小结

6总结与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间参加的科研项目目录