湿式离合器流场与作用力模型试验研究

轴向和周向作用力影响湿式离合器宽速域范围工作性能。针对湿式离合器对偶片间带排转矩与轴向力演变问题,根据湿式离合器简化结构,开发湿式离合器模型流场可视化与受力测试试验装置。通过试验测试分析流场演变过程,得到对偶片间带排转矩与轴向力参数影响规律。结果表明,流场包括全液相流和气液分层流两种基本流型,在纯液相和纯气相区之间可形成一个稳定的边界。随着转速的增大、流量的减小和间隙的增加,对偶片间流场中的油液体积分数减小,两相边界向内侧移动。流量和间隙对带排转矩的拐点有显著影响,减小流量和增大间隙都可降低拐点对应的转速。随着转速增大、流量减小和间隙增加,对偶片间轴向力呈现下降趋势。在带排转矩拐点附近,轴向力的作用方向发生改变,且最终轴向力几乎减小到零。     

湿式离合器带排空转状态下片间流场特性的数值模拟

湿式离合器带排空转时,片间流场特性对湿式离合器的带排转矩产生重要而直接的影响。建立了片间流体域CFD模型,研究了润滑油流量、摩擦片转速对片间流场特性的影响规律,计算了带排转矩并与试验曲线进行了对比和差异分析,验证了模型的正确性。研究结果表明,临界转速前后,润滑油流量增加对片间最高温度和平均压力的变化趋势产生相反的效果,I型槽摩擦片间存在逆压梯度,片间润滑油先发生径向收缩后发生周向收缩。     

高转速差车用湿式离合器带排转矩特性研究

车用湿式离合器的带排工况对车辆传动系统效率影响很大,过去建立的模型无法计算高转速差区域及不同摩擦片沟槽形式的带排转矩。以车用湿式离合器为研究对象,建立考虑离心力的修正雷诺方程,同时建立能够包含沟槽形式信息的三维求解区域,求解过程中考虑润滑油压力沿摩擦片周向的压力分布梯度,采用有限体积法进行求解。在计算带排转矩时采用新的求解方法,通过已知的供给流量和转速差经过压力分布求解获得润滑油膜的等效外半径,进而求得带排转矩。在更宽广的转速差范围内进行计算结果与试验结果的对比,两者基本吻合。研究不同沟槽深度、不同沟槽槽占比、润滑油流量和沟槽数目对离合器带排转矩特性的影响规律。研究结果表明,带排转矩随沟槽深度的增大而减小、随槽占比的增大而减小、随润滑油流量的增大而增大、随沟槽数目的增大而减小。     

湿式DCT带排转矩的建模仿真分析与试验研究

湿式离合器摩擦副间存在ATF润滑油,当摩擦片与钢片存在转速差时,由于润滑油膜被剪切而产生带排转矩,导致湿式离合器产生带排损失。对带排损失的研究,国内外学者已经对其产生的机理进行研究。研究是在前人的基础上,首先运用MATLAB数值模拟得出等效半径随转速差增大先不变后减小,然后用fluent流体软件,采用UDF动网格技术仿真,提取出每转速差下的带排转矩,后处理分析摩擦片表面的压力和油膜分布云图为锯齿状,由此可以说明等效半径减小,最后把油膜分布云图与前人根据等效半径假设提出的油膜示意图比较,对带排转矩的特性分析。     

考虑空化效应的液黏离合器带排转矩特性分析

为了准确预测液黏离合器内部流场及带排转矩特性,以双圆弧槽摩擦副间隙流场为研究对象,基于流体动力学原理以及牛顿内摩擦定律,建立了考虑空化效应的两相流CFD数学模型,并运用FLUENT软件对流体域进行数值模拟,对比研究空化效应下不同转速、进油压力以及油膜厚度对流场分布、压力分布及带排转矩特性的影响。结果表明,速度分布具有不均匀性,与旋转方向一致的沟槽流体速度较高,且具有导流作用;空化发生在沟槽交叉部位,转速越高,膜厚越大,其空化现象越显著;高压区域发生在入口处,压力随着径向呈现递减趋势,在外径边缘处产生负压效应,承载力随着转速近似线性关系;转速越大,剪切应力提升越明显,当转速ω(1 400~1 600)r/min时,带排转矩随着转速近似线性关系,当达到某一峰值后又缓慢降低;随着油膜厚度减小,带排转矩有所提升,其峰值点对应的速度有所提高。     

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。     

高速湿式离合器低带排转矩参数优化设计

为了降低湿式离合器高速工况下产生的带排转矩,以某履带车辆湿式离合器为研究对象,在传统低速带排转矩模型中引入并计算了等效半径,推导了含径向槽湿式离合器高速工况下的带排转矩计算模型;建立了以离合器3个工况参数、摩擦片5个结构参数为设计变量,以最小带排转矩为优化目标的优化设计模型,基于鲸鱼优化算法（Whale Optimization Algorithm,WOA）对目标函数进行求解,优化后带排转矩减小了35.6%;并利用Simulink建立了目标函数的动态响应模型,对优化结果进行验证。结果表明,所设计优化方法有效,可为湿式离合器的结构设计和参数优化提供参考。     

液压换档离合器带排转矩研究

本文针对车辆动力换档传装置普遍采用的液压换档离合器,分析研究了其在分离状态下所产和珠带排转矩,讨论了转速差、润滑油温度、润滑油流量和采用蝶形钢片对带排转矩的影响。     

湿式摩擦离合器多目标优化设计

湿式离合器的带排转矩影响传动装置的效率，离合器的接合转矩影响传动装置的可靠性，但在通常情况下，降低带排转矩和增大接合转矩是相互矛盾的。以湿式摩擦离合器为研究对象，以湿式离合器摩擦片内径、外径、径向槽深、径向槽宽和径向槽数、摩擦副间隙为优化设计变量，以离合器的带排转矩最小和接合转矩最大为优化目标，建立优化设计数学模型，给出了Matlab的优化工具箱求解方法；并以某压裂车变速箱离合器为实例，进行了多目标优化设计。优化后带排转矩减小了31.67%，接合转矩增加了33.51%。结果表明，所提优化方法有效，可为湿式离合器的摩擦片结构设计与参数优化提供理论参考。     

不同摩擦材料液黏离合器特性研究

分析了液黏离合器摩滑状态,建立带排转矩的数学模型,结合本文所研究液黏离合器的具体参数进行求解,得知摩擦片间隙是影响带排转矩的关键参数。经分析液黏离合器的摩滑特性及试验研究,验证了摩擦片带排转矩计算模型的准确性。分别进行了两种摩擦材料带排、温升及转速差对输出转矩的影响试验,通过试验发现,相同结构的铜基摩擦片带排转矩约为碳基摩擦片的2倍,得知相同试验条件下铜基摩擦片温升高于碳基摩擦片,且摩擦因数随转速差的变化较大,并拟合出了摩擦因数与转速差的关系式。     

真实事故中通过制动控制降低人地碰撞损伤的潜在效益及时空约束

为研究制动控制在降低人地碰撞损伤方面的潜在效益及其时空约束,首先从前期积累的事故数据库中筛选出139例真实的人车碰撞事故,利用PC-Crash对所有事故进行再现,再通过控制车辆制动以降低人地碰撞损伤,最后采集人体各部位损伤、头车与头地碰撞位置及制动控制过程中的时空约束等信息。分析结果显示,在真实事故中人车首次接触后车辆完全制动与否不会对人体损伤造成显著影响;通过制动控制能够显著降低头、臀与地面碰撞所致损伤,并能降低头车、头地碰撞位置的重合率,且不会加重车辆所致损伤;但要求车辆在较短时间内做出判断以正确控制车辆,且8.4%的案例在现实中未有足够空间让车辆实施制动控制。     

考虑正负转速差的湿式离合器带排扭矩损失研究

基于某湿式多片式离合器的实际结构与带排扭矩损失的产生机制,分析在正负转速差下油液对摩擦片油槽作用的不同以及对带排扭矩损失的影响,并通过仿真与试验获得正负转速差下带排扭矩损失的变化规律。仿真与试验结果表明:在负转速差下,由于摩擦片的转速较大,其油槽侧面产生的动压力也较大,带排扭矩损失也相比正转速差时要大。对离合器带排扭矩损失在正负转速差下对自动变速箱换挡过程换挡力的影响进行分析,发现负转速差下需要的换挡力比正转速差下的换挡力大,因此负转速差下有换挡困难的风险。     

Drag Torque Prediction Model for the Wet Clutches

Reduction of drag torque in disengaged wet clutch is one of important potentials for vehicle transmission improvement. The flow of the oil film in clutch clearance is investigated. A three-dimension Navier-Stokes(N-S) equation based on laminar flow is presented to model the drag torque. Pressure and speed distribution in radial and circumferential directions are deduced. The theoretical analysis reveals that oil flow acceleration in radial direction caused by centrifugal force is the key reason for the shrinking of oil film as constant feeding flow rate. The peak drag torque occurs at the beginning of oil film shrinking. A variable is introduced to describe effective oil film area and drag torque after oil film shrinking is well evaluated with the variable. Under the working condition, tests were made to obtain drag torque curves at different clutch speed and oil viscosity. The tests confirm that simulation results agree with test data. The model performs well in the prediction of drag torque and lays a theoretical foundation to reduce it.     

湿式多片式制动器带排转矩研究

针对一种重型车辆采用的湿式多片式制动器,分析研究了其在分离状态下的带排转矩,讨论了转速,润滑油温,润滑油流量对带排的影响,最后提出了改进措施。     

表面织构对角接触球轴承润滑性能的影响

为研究油气润滑状态下表面织构对角接触球轴承润滑性能的影响,在角接触球轴承的内圈滚道上设计表面织构,基于气液两相流理论,采用多重参考坐标系(MRF)模型和流体体积(VOF)法,对高速角接触球轴承腔内润滑油流动特性进行数值分析,对比分析长沟槽、短沟槽、矩形、圆柱形4种表面织构对角接触球轴承润滑性能的影响,发现长沟槽形的表面织构对改善角接触球轴承的润滑性能效果最为显著,并进一步分析长沟槽形表面织构结构参数对轴承润滑性能的影响。结果表明：轴承腔内油相体积分数随着沟槽深度和面积率的增大先增大后减小,随着沟槽宽度的增加逐渐增大,存在最佳织构参数使得轴承腔内油相体积分数最大。因此,合理地设计织构参数能有效提高角接触球轴承润滑性能,该研究结果对角接触球轴承表面织构设计具有一定的参考价值。     

THERMAL ANALYSIS OF FRICTIONAL DISK IN SPEEDING WET CLUTCH

Multi-frictional disks are employed to transmit the torque in speeding wet clutch, and the oil thickness within frictional disks could be adjusted for practical output speeding. As oil combined with a-hydrocarbon or polyester is getting widely used as lubricant and the speeding wet clutch works within hydrodynamic lubrication, mixture lubrication, boundary lubrication and contact situation, established the thermal analysis model for investigating the behavior of frictional disks in speeding wet clutch, which covers the power-law fluid model, Patir-Cheng average flow model,GT asperity contact-model, oil film inertia and heat effects, mean energy equation, and heat conduction equation. The formulas in the model are deduced. The numeral calculation and analysis for hydrodynamic lubrication and mixture lubrication are executed. Relationships and variations among transmitting torque, mean push pressure, output speed, and load are presented. Thermal effect should be considered during the hydrodynamic lubricat     

FHERMAL ANALYSIS OF FRICTIONAL DISK IN SPEEDING WET CLUTCH

Multi-frictional disks are employed to transmit the torque in speeding wet clutch,and the oil thickness within frictional disks could be adjusted for practical output speeding.As oil combined with u-hydrocarbon or polyester is getting widely used as lubricant and the speeding wet clutch works within hydrodynamic lubrication,mixture lubrication,boundary lubrication and contact situation,established the thermal analysis model for investigating the behavior of frictional disks in speeding wet clutch,which covers the power-law fluid model,Patir-Cheng average flow model,GT asperity contact model,oil film inertia and heat effects,mean energy equation,and heat conduction equation.The for-mulas in the model are deduced.The numeral calculation and analysis for hydrodynamic lubricationand mixture lubrication are executed.Relationships and variations among transmitting torque,mean push pressure,output speed,and load are presented.Thermal effect should be considered during the hydrodynamic lubrication and larger transmitting torque makes earlier entrance to mixture lubrication.     

液黏离合器油槽结构参数对油膜剪切转矩的影响分析

合理确定油槽的结构参数能有效地改善摩擦副间流体的流场特性和油膜剪切摩擦转矩性能。为了揭示摩擦副油槽结构对油膜剪切转矩的影响,以双圆弧油槽为研究对象,建立了集油槽结构参数化设计、流场数值模拟与试验设计方法(DOE)为一体的油槽结构参数影响分析平台。重点分析了液黏离合器摩擦副双圆弧油槽宽度、油槽对数、偏心距与内圈偏心圆直径对油膜剪切转矩的影响,并探究了各个参数的敏感性。结果表明,液黏离合器油膜剪切转矩随着摩擦副油槽宽度、油槽对数及内圈偏心圆直径的增大而增大,随着偏心距的增大而减小。摩擦副油槽宽度与内圈偏心圆直径是影响液黏离合器油膜剪切转矩的敏感参数。     

A study of rolling bearing fatigue life with mineral oil lubrication

Tests on mineral oil lubricated deep groove ball bearings show that there is an optimum lubricant viscosity to ensure maximum rolling contact fatigue life. The results are explained by lubricant film thickness measurements and the application of E.H.L. theory. The optimum lubricant viscosity increases with increase of load and decreases with reduction of speed.