考虑油膜承载特性对分动器扭矩传递的影响

为实现分动器在短时间内经历流体润滑、混合摩擦和粗糙接触三个阶段的全过程分析，建立稳态和动态弹性流体润滑力学模型以及压紧润滑阶段力学模型。利用建立的分动器扭矩传递模型，仿真分析得到分动器工作过程中油膜厚度、转速差、黏性扭矩、粗糙扭矩以及总扭矩变化曲线。在此基础上，构建分动器试验平台，对所建模型进行试验验证后，利用所建模型研究沟槽宽度、表面粗糙度、接合压力、摩擦片数、摩擦片材料渗透性和摩擦片厚度的变化规律对扭矩传递过程的影响。结果表明：沟槽槽宽对分动器传递扭矩的影响主要体现在黏性扭矩上，摩擦片不同表面粗糙度比值与达到粗糙扭矩的时间比值成正比例关系，而接合压力对摩擦片传递扭矩的影响主要体现在粗糙扭矩，摩擦片接合压力与摩擦片工作过程中所传递的粗糙扭矩成正比关系。     

液体调速离合器中摩擦副热效应的简化分析

液体粘性调速离合器是利用多个摩擦圆盘间的油膜剪切力来传递动力，并通过改变油膜厚度实行无级调速。由于近来工程中广泛采用聚α-稀烃型，聚酯型等合成油作润滑剂，液体粘性调速离合器在调速范围内，其摩擦副往往工作在流体润滑、混合润滑、边界润滑直到直接接触的工况。基于这些特点，笔者采用了幂律型非牛顿流体模型、Patir—Cheng的平均流量模型、GT两粗糙平面接触模型，并计入油膜的惯性影响，建立了热简化研究模型，对液体粘性调速离合器中的摩擦副进行了流体混合润滑状态下的数值计算与分析。     

湿式换挡离合器接合过程黏性转矩计算研究

湿式离合器接合过程一般分为纯油膜剪切、混合摩擦、粗糙接触3个阶段,其中黏性转矩发生在纯油膜剪切阶段和混合摩擦阶段。在考虑压差作用和离心力作用下分别计算径向流速和流量,根据修正的雷诺方程牛顿内摩擦定律分别建立摩擦副间油膜厚度模型和黏性转矩计算模型;利用Simulink仿真模块计算得到油膜厚度和黏性转矩;通过引入系数方程修正黏性转矩公式,并通过实验测试和数据采集分析,确定方程中的自变量系数。黏性转矩试验测试曲线与计算曲线的对比验证了计算模型的正确性。计算结果表明:黏性转矩受离心力和压力差作用影响较大;由于流体的可压缩性和流动性使得控制油压作用减弱,由转速导致的离心力对黏性转矩影响则被加强,因此转速对黏性转矩的影响远大于控制油压的影响。     

粘性调速离合器传动机理与数值计算

本文对液体粘性调速离合器的摩擦副进行了流体润滑分析，由于液体粘性调整离合器在调速范围内，其摩擦副往往工作在流体润滑，混合润滑，边界润滑直到直接接触的工况条件下，且近来工程中广泛采用聚α－烯烃型，聚酯型等合成油作润滑剂，本文采用了幂律型非牛顿流体模型，Patir-Cheng的平均流量模型，GT两粗糙平面接触模型并同时计入油膜的惯性影响，推导了相应的平均雷诺方程，并进行了数值计算与分析。     

润滑油温度对铜基湿式离合器摩擦转矩的影响

润滑油的温度变化会改变自身黏度,从而影响摩擦元件的润滑和接触状态,对离合器的动力响应产生显著影响,因此需要研究润滑油温度对湿式离合器摩擦转矩特性的影响。考虑离合器的流体润滑、粗糙接触、动力响应和热量传导,建立一个多物理场耦合的热力学模型;根据润滑油与离合器之间的换热特性,采用集总参数法得到离合器的平均温升。离合器台架试验验证所建立数值模型的准确性。结果表明在离合器的接合过程中,摩擦转矩的变化可分为三个阶段,即接合准备阶段A、缓慢变化阶段B和指数增长阶段C。润滑油温度主要影响阶段B的摩擦转矩。在阶段B早期,润滑油温度越高,黏性转矩越小,接触转矩越大。随后,润滑油温度的升高减缓黏性转矩的下降趋势,促进接触转矩的增加,从而促进摩擦转矩增长率的增加。为了保证离合器在阶段B的摩擦稳定性,最佳的润滑油温度范围为80～100℃。     

高转速差航空摩擦离合器的接合特性与控制策略研究

摩擦离合器是航空飞行器动力系统的关键部件，其接合过程中的动力学特性直接影响航空飞行器的灵活性、平稳性和安全性。在高转速差接合情况下，摩擦离合器接合过程转速变化大、接合冲击大、非线性因素复杂，如何实现摩擦离合器在高转速差接合状态下的平稳和快速接合一直是航空飞行器所需突破的难题。以某短距起落航空飞行器中传动系统中的干式摩擦离合器为研究对象，考虑摩擦系数的非线性特性、飞行器传动系统负载的非线性变化因素，根据动力学原理建立干式摩擦离合器的动力学模型，分析离合器接合过程中的主/从动盘转速、摩擦扭矩和冲击度。引入摩擦离合器的接合时间和冲击度作为接合特性的评价指标，提出分段式接合压力加载控制策略，对比分析线性接合压力控制策略，所提出的控制策略具有接合时间短、冲击小的特点。研究工作可为某短距起落航空飞行器的干式摩擦离合器接合控制提供参考，提高我国航空飞行器的机动性和可靠性。     

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。     

湿式双离合器的摩擦参数估计

湿式双离合器扭矩的精准传递对其换挡品质具有重要影响,但离合器的摩擦特性受材料间的相互作用及油液的热降解等因素影响而变化,进而影响传递扭矩的精度,本文提出了一种在线估计离合器摩擦参数的方法.首先设计了自适应扭矩观测器,该观测器可通过车辆已有的传感器估计出离合器换挡时的传递扭矩;其次将离合器结合阶段分为流体动力润滑阶段、部分润滑阶段和机械接触阶段,并基于Stribeck摩擦模型建立了湿式离合器摩擦因数模型,利用递推最小二乘方法估计出了相应的系数;最后利用Stribeck摩擦模型对所估计出的参数进行计算得到了离合器接合时的实时动态摩擦因数模型,为湿式双离合器在线故障诊断及传递扭矩的精准控制提供了基础.     

湿式双离合器的摩擦参数估计

湿式双离合器扭矩的精准传递对其换挡品质具有重要影响,但离合器的摩擦特性受材料间的相互作用及油液的热降解等因素影响而变化,进而影响传递扭矩的精度,本文提出了一种在线估计离合器摩擦参数的方法.首先设计了自适应扭矩观测器,该观测器可通过车辆已有的传感器估计出离合器换挡时的传递扭矩;其次将离合器结合阶段分为流体动力润滑阶段、部分润滑阶段和机械接触阶段,并基于Stribeck摩擦模型建立了湿式离合器摩擦因数模型,利用递推最小二乘方法估计出了相应的系数;最后利用Stribeck摩擦模型对所估计出的参数进行计算得到了离合器接合时的实时动态摩擦因数模型,为湿式双离合器在线故障诊断及传递扭矩的精准控制提供了基础.     

液体粘性调速离合器中摩擦副的调速分析

介绍了液体粘性调速离合器中摩擦副的工作机理。在调速范围内 ,液体粘性调速离合器中摩擦副往往在流体润滑、混合润滑、边界润滑直到直接接触的工况条件下工作 ,不同的工况以及负载对液体粘性调速离合器的输出转速和输出转矩有很大的影响。采用表面粗糙度的平均模型 ,以及GT微凸体接触模型 ,对液体粘性调速离合器在调速过程中摩擦副所涉及的工况进行了分析讨论。提出了在稳态条件下 ,输出转速与输出转矩的计算方法。     

液粘传动界面间油膜态数值模拟研究

为了研究在软启动过程中,液粘调速离合器摩擦副间隙内油膜形态的演变机理,基于计算流体动力学理论,建立流体油膜的计算模型,并考虑油膜的粘温特性,采用Fluent软件对摩擦副间隙内的油膜流场进行求解,获得了油膜的多物理场分布。研究结果表明：界面间油膜的最大温升从油膜出口位置转移至油膜入口位置附近;油膜在中间位置及出口位置的温度和径向速度呈现出抛物线状分布;影响摩擦副间隙内油膜最大动压的主要因素是油膜厚度与主、被动片相对转速;油膜的粘性扭矩输出呈现先增加后减小的趋势,粘性扭矩峰值出现在启动初期。     

考虑热效应影响的液黏调速离合器流体剪切转矩预测研究

为了更准确地对液黏调速离合器流体剪切转矩进行预测,以液黏调速离合器摩擦副间的流体为研究对象,建立了考虑热效应影响的三维CFD模型,并考虑了黏温特性的影响,应用计算流体力学软件CFD ACE+对流场进行求解,得到了摩擦副间流体的压力和温度分布以及流体剪切转矩的数值解;通过实验研究对比分析了不同转速和油膜厚度下的流体剪切转矩。结果表明：影响温度分布的主要因素是流体剪切线速度;热效应对摩擦副间流体的压力分布有较小的影响;由于流体温度对黏度的影响,流体剪切转矩随着转速差的增加而缓慢增大。因此,通过与实验数据对比分析,考虑热效应影响的三维CFD模型能够更为准确地对转矩进行预测。     

磨削的结构化鱼鳞表面的摩擦特性研究

为了获得磨削后结构化鱼鳞表面的摩擦特性，首先设计拓扑结构化鱼鳞表面，然后对表面建立流体动压润滑模型，并利用流体仿真软件进行分析，研究对比磨削加工后不同粗糙度的单元鱼鳞凹坑的油膜承载力以及摩擦系数，并且整体分析结构化鱼鳞表面的压力和摩擦系数随油膜厚度变化的规律。研究表明：在给定的结构化表面参数范围内，磨削粗糙度越低的结构化鱼鳞表面单元的润滑效果越好；整体来看，结构化鱼鳞表面的润滑效果具有显著的累积效应；选择合适参数的结构化鱼鳞表面可以提高油膜承载力和降低摩擦系数，从而起到改善摩擦副润滑效果的作用。     

摩擦迟滞影响下分动器动力传递特性模型

分动器是智能四驱汽车的关键部件,关于其性能研究较多从机械传动角度考虑,对摩擦片与对偶钢片接触引起的微观性能研究不多。针对这一问题,建立分动器静力学和动力学模型,分析润滑油挤压力和流体弹性动力学模型对摩擦因数的影响,计算出分动器在摩擦片与对偶钢片接合和分离过程中的转矩变化情况。结果表明,摩擦片与对偶钢片接合和分离过程中摩擦因数并非定值,而是会随接合和分离产生一定的波动,导致分动器传递的转矩产生将近10N·m的差距。分析挤压力和油膜厚度的关系,得到在加速过程中,油膜挤压力对油膜厚度产生消极的作用,导致加速过程中的油膜厚度相对于恒定状态下的油膜厚度较小;在减速过程中情况相反,油膜挤压力对油膜厚度产生积极的影响,从而导致传递的粗糙转矩变小,最终形成了摩擦迟滞环。摩擦迟滞环的面积代表加速和减速过程中两者传递转矩的差值,其成果将为分动器的精确控制提供了理论依据。     

湿式摩擦副滑摩过程摩擦热计算

针对湿式离合器摩擦副的结构特点,研究离合器摩擦副表面粗糙接触情况,改进平均流量模型,建立修正的雷诺方程用于计算滑摩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,建立摩擦副摩擦热方程,模拟湿式摩擦副在滑摩过程中油膜厚度、相对滑摩转速、接合油压以及摩擦转矩变化规律,对摩擦副滑摩过程中微凸体和油膜剪切作用产生的摩擦热进行分析,得到它们径向呈线性和抛物线的分布规律,讨论接合油压和相对滑摩转速对微凸体和油膜剪切作用产生摩擦热的影响,并通过钢片的温度场实验对模拟结果加以验证。研究表明:接合油压越大,单位时间内微凸体和油膜剪切作用产生的摩擦热越大,单位时间产生摩擦热峰值的时间越提前;相对转速差越大,微凸体在滑摩过程中单位时间产生的摩擦热越大,油膜则与之相反,且相对转速的变化对单位时间产生摩擦热峰值的时间无影响。     

液黏调速系统传动机理建模与仿真分析

液黏传动作为一种新型的流体传动技术,其具有结构紧凑、重量轻、效率高、能实现无级调速等优势。然而由于其内部结构复杂、模型的结构和参数受温度影响较大,时变的参数导致模型的参数难于精确获取等因素,因此采用机理对其建模仿真十分困难。针对上述问题,以AMESim软件为平台,基于液黏调速机理建立了包括液压控制模型、轴向动力学模型、旋转动力学模型和负载模型在内的液黏调速系统综合模型,并建立了油膜刚度/阻尼与厚度、润滑油压和转速差的关联模型,进行了不同输入转速下的仿真与试验数据对比,结果表明液黏调速系统一体化多参数模型可以表现出实际工作中大迟滞、非线性的工作特性,在带排状态下输出转速等参数与实际效果接近,准确度达到92.39%,为液黏调速系统的结构优化、性能评估和精准控制提供验证平台。     

温度对组合型织构油封密封性能的影响

耦合流体力学、变形分析、接触力学、能量守恒方程和黏温黏压方程,建立具有表面组合型织构油封的密封区域混合润滑数值模型,研究温度对表面组合型织构油封密封性能的影响;通过有限差分法对数值方程离散求解,得到不同表面织构油封唇口的温度分布及不同转速下油封唇口的最高温度,对比分析温升对油封泵吸率、油膜厚度、摩擦扭矩等密封性能的影响。结果表明：油封最高温度位于唇尖处,无织构油封最高温度略高于织构油封,随着转速的增加,油封最高温度也都随之增加;织构的存在会引起油封泵吸率的增加和平均油膜厚度变大;随着温度的升高,油封泵吸率、摩擦扭矩、油膜厚度都会逐渐减小,油封密封性能明显下降,温度升高至一定程度,油封泵吸率会变为负值。     

基于CFD的不同沟槽摩擦片转矩特性模拟分析

为了研究在高速工况下液黏调速离合器的摩擦副表面油槽结构对油膜流场传动特性的影响,设计了一种新型的C形槽摩擦片.利用SSTk-ω湍流模型,通过流体动力学仿真软件Fluent对C形槽和径向槽摩擦副所构成的油膜流场进行数值模拟,并获得其流场传动特性.研究表明,摩擦副在高速运转条件下,C形槽的温升要低于径向槽而且油槽处有明显的...     

温度对湿式离合器摩擦副润滑及摩擦特性的影响

考虑局部温升的影响,建立了平面接触热混合润滑模型。分别对正弦粗糙表面、Gauss粗糙表面进行仿真计算,分析了温度对湿式离合器摩擦副间油膜厚度、局部压强分布、局部温升、油膜和微凸峰承压比的影响。结果表明,随着温度的升高,摩擦副间油膜厚度减小,微凸峰接触数量增多,局部温升增大,微突峰承担的载荷逐渐增大,而润滑油膜承担的载荷虽然有所减小,但依然非常显著,不可忽略。     

干式离合器接合同步冲击的分析

为提高干式离合器的起步接合品质,建立了2自由度干式离合器传动系统动力学模型,对起步接合时干式离合器的同步冲击进行了分析。理论分析及实验验证结果表明,干式离合器同步冲击的大小取决于同步前摩擦扭矩与发动机扭矩、负载扭矩的关系。与发动机扭矩和负载扭矩相比,当同步前的摩擦扭矩过大时,会导致同步冲击增大。在离合器接合同步前,根据发动机扭矩和负载扭矩的大小适当减小摩擦扭矩可以有效降低干式离合器接合时的同步冲击。