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.     

摩擦因数对微型汽车起步抖动影响的研究

通过试验分析微型汽车在起步过程中离合器摩擦副的温度、工作载荷和相对滑动速度的剧烈变化所导致的摩擦因数的变化，得出摩擦因数的剧烈变化必然导致所传递的摩擦力矩不稳定，从而引起起步抖动。最后提出了避免或减小起步抖动的方案。     

工况条件对微型汽车离合器摩擦副摩擦因数的影响

分析了影响摩擦因数的因素,设计了一套试验方案,在高温摩擦磨损试验机上研究了工况条件对微型汽车离合器摩擦副摩擦因数的影响规律.结果表明:微型汽车离合器摩擦副的摩擦因数随工作载荷和滑动速度的增加先减小,然后逐渐趋于稳定;随着温度的上升,摩擦副的摩擦因数先下降,当温度上升到摩擦片的软化温度时,摩擦因数开始回升,当温度继续上升到摩擦片的分解温度时,摩擦因数又开始下降.     

湿式换档离合器摩擦片摩擦磨损特性试验研究

介绍了综合传动湿式换档离合器工作原理,基于离合器摩擦片的结构与材料成分特征,分析了转速、裁荷和温度对摩擦片摩擦特性的影响;通过搭建的离合器摩擦片摩擦磨损试验台,验证了摩擦片摩擦因数随滑磨转速增大而减小,随结合油压升高而降低的规律;通过温度测试发现了结合过程中摩擦片中部温度较高,内外边缘处温度较低,多次结合试验后内齿摩擦片中部靠外部分磨损比较严重.     

浸渍石墨配对9Cr18密封摩擦副的摩擦特性

针对无压喷油运行工况下机械密封端面磨损严重问题,基于多功能摩擦磨损试验机开展浸呋喃树脂石墨M180K和浸锑石墨M181D配对9Cr18金属环的摩擦磨损试验。探讨操作工况参数轴向载荷和线速度对浸渍石墨摩擦因数和摩擦扭矩两摩擦特性参数的影响,对比研究不同摩擦状态下线速度对两摩擦特性参数的影响,并基于三维形貌仪采集2种浸渍石墨试验前后的表面形貌。结果表明：低黏油润滑工况,一定范围内提高pv值有助于减小浸渍石墨摩擦因数,但轴向载荷的增加提高了摩擦扭矩;而较大轴向载荷时,增加线速度有助于减小摩擦扭矩;相同操作工况和摩擦状态下,浸锑石墨摩擦因数显著小于浸呋喃树脂石墨对应值且表面磨损轻微;相比而言,浸锑石墨的耐磨性更优异,更适用高参工况。     

制动器摩擦热效应分析

以现代摩擦理论为基础,依据试验结果定性地分析了制动器摩擦副摩擦热的产生扩散及对摩擦副性能的影响，不同对偶摩擦副其“热影响表面层”摩擦性能的变化以及＂热分解温度＂的重要意义。制动器在长时制动或重复制动工况下，摩擦温度不断升高,在摩擦材料浅表层积聚高的热量从而引起摩擦材料摩擦性能的变化。不同对偶摩擦副摩擦因数随温度的变化规律有所不同,但温升高于“热分解温度”后，摩擦因数均显著下降，因此了解摩擦材料热分解温度是制动器设计和运行的关键所在。     

有无电流条件下温度对碳/铜摩擦副摩擦磨损性能的影响

通过销-盘摩擦磨损试验,研究了碳/铜摩擦副在有无电流条件下的摩擦学性能。结果表明:试验过程中摩擦副温度不断地升高,且有电流时摩擦副温度比无电流时高,滑板材料的磨损量随着温度的升高而增大;当无电流通过时,摩擦因数随温度的升高先增大后减小,当有电流通过时,摩擦因数随温度的升高而减小。观察碳滑板磨损前后表面形貌发现:磨损表面随摩擦副温度的升高变得越来越光滑;当无电流通过时,磨粒磨损和黏着磨损是主要磨损类型,当有电流通过时,磨损类型以氧化磨损和电弧烧蚀为主。碳滑板材料磨损表面EDS分析发现,元素转移和氧化现象在磨损过程中时有发生。     

汽车离合器接合过程中的摩擦振动行为分析

建立了离合器摩擦系统全尺寸模型,基于有限元软件ABAQUS的复特征值分析法和瞬时动态分析法研究了离合器接合过程中的摩擦振动现象,探讨了界面参数对离合器稳定性的影响和作用机理。结果表明,离合器接合过程中的振动模态主要表现为摩擦片的面外振动,通过削弱界面黏滑运动、提高界面摩擦因数和在摩擦片表面加工沟槽等手段能有效地改善摩擦振动,增强离合器接合稳定性。     

孔隙率对树脂基摩擦材料的性能研究

通过模压成型工艺制备不同孔隙率的树脂基摩擦材料,研究孔隙率对其力学性能及无润滑条件下摩擦磨损性能的影响。结果表明：随着孔隙率的增加,摩擦材料内抗剪强度和压缩强度降低,表面粗糙度大幅度增加;不同温度下摩擦材料摩擦因数随孔隙率呈现出不同的变化趋势,低温下摩擦因数随着孔隙率的增加先增大后减小,高温下摩擦因数则是先降低而后增大,而孔隙率对中温摩擦因数影响不明显;孔隙率较低的摩擦材料具有较高且稳定的摩擦因数及低的磨损率。     

Wet Clutch Friction Interfaces under Water-Contaminated Lubricant Conditions

The performance of wet clutches used for automatic transmissions or other applications usually includes the desired positive friction characteristics and a shudder-free torque generation. Changes in the operating variables such as the lubricant conditions influence the formation of a tribofilm, and friction characteristics and can alter the degradation of the friction interfaces. In this work, the friction characteristics and degradation of the paper–steel friction interfaces were monitored when a commercial fully formulated automatic transmission fluid (ATF) was contaminated with water. It was found that water in ATF influenced the clutch stability by increasing the mean coefficient of friction (µ) and the negative friction–velocity slope. Surface studies of the posttest friction interfaces clearly indicated reduced surface porosity and permeability, increased wettability, and changed elemental composition on the contacting surfaces after tested with water-contaminated ATF. Moreover, water-contaminated paper liners' thermal decomposition shifted to a lower temperature compared to an uncontaminated liner during thermal analyses. These results displayed faster degradation and reduced service life of the clutch friction interfaces due to water contamination. The resultant surface condition can be associated with the observed unstable friction and negative friction–velocity slopes.     

无级变速器湿式离合器动态摩擦系数对转矩传递影响的研究

因研究湿式离合器接合特性的需要,通过分析无级变速器湿式离合器的机械结构,建立了湿式离合器机械传动的数学模型,运用建立的数学模型,研究了不同动态摩擦系数斜率对传递转矩的影响。研究结果表明,对于具有正斜率特性的摩擦系数,其传递的转矩是收敛的,而对于具有负斜率特性的摩擦系数,其传递的转矩是发散的。研究结果为进一步研究湿式离合器的传动特性提供了理论基础。     

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。     

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。     

基于动摩擦系数的微型车离合器起步接合过程动力学仿真

针对常用机械式自动变速器(automated mechanical transmission,AMT)起步控制策略由于将离合器动摩擦系数视为常量,而忽略其变化所导致的车辆起步冲击度大的问题,对某款微型车AMT的起步过程进行了研究,提出了基于动摩擦系数的微型车离合器起步接合过程的动力学研究方法,根据摩擦学原理及其试验,讨论了离合器动摩擦系数随转速变化的关系,建立了离合器三维实体模型,并利用ADAMS软件对离合器起步接合过程进行了动力学仿真,分析了干式膜片弹簧摩擦离合器的动摩擦系数与其摩擦力矩和冲击度的关系。研究结果表明,与动摩擦系数为常量的离合器相比,动摩擦系数为变量的离合器半接合点和同步点的冲击度更大。其中,半接合点的冲击度增加率为110%,验证了动摩擦系数变化对车辆起步冲击度作用的重要性。     

纸基摩擦材料和摩擦盘的应用研究

纸基湿式摩擦材料已经广泛用于轿车和工业车辆的自动变速箱的离合器和制动器的摩擦衬面，根据动力换档变速箱和制动系的功率密度改进研究表明，湿式摩擦材料的多孔性和弹性对动摩擦系数和能量吸收能力有很大影响。本文研究了纸基摩擦材料多孔性和回弹性对摩擦特性和抗热性的影响，以及纸基摩擦盘的槽形对其使用寿命的影响。     

半金属基粉末摩擦片摩擦磨损性能研究

在不同工况下研究半金属基粉末摩擦片与淬火45#钢配副时,载荷和转速对其摩擦磨损性能的影响,并分析其磨损机制。结果表明,在油润滑和水润滑下,半金属基摩擦片高速下的磨损量要明显低于低速下的磨损量,而干摩擦下其高载高速下的磨损要高于高载低速时的磨损量。油润滑下随载荷的增大,半金属基摩擦片的摩擦因数逐渐升高;水润滑下随载荷的增大,高速时摩擦因数先增大后减小,低速时则逐渐降低;干摩擦下随载荷的增大,高速时摩擦因数呈现出先升高后降低再升高的趋势,低速时则先升高后降低。干摩擦时摩擦面十分粗糙,有比较明显的沟状磨痕和硬质颗粒脱落后残留的凹坑;而水润滑和油润滑时摩擦面较为光滑。     

Thermodynamic Differences of Different Friction Pairs in a Multidisc Clutch Caused by Spline Friction: Numerical Simulation and Experimental Verification

Abstract

Considering the spline friction, the dynamic model of a multidisc clutch is established that permits the calculation of the contact pressure and friction torque acting at each friction surface; the thermal model is then developed to investigate the temperature difference between different friction pairs. The corresponding test bench is established, where the effect of inertia on the torque error is analyzed in detail. The simulated and measured results are compared to validate the numerical model and confirm the existence of spline friction. The results indicate that spline friction can lead to the attenuation of contact pressure on friction pairs along the axial direction. Therefore, there exists a significant temperature gradient in the axial direction, and the maximum temperature appears in the second separate plate near the piston. Moreover, the friction torque of a single pair decreases along the axial direction. Thus, as the number of friction pair increases, the total friction torque increases nonlinearly, and the average torque of single friction pair decreases gradually.     

一种塑制汽车离合器泵的旋转摩擦焊接工艺参数的设计方法

针对一种塑制汽车离合器总泵的上下泵体在旋转摩擦焊接工艺中焊接参数难以确定的问题,提出了一种基于旋转摩擦焊接温度的焊接参数设计方法。通过二次正交回归试验设计,采用响应曲面法,建立了由主轴主轴转速、熔接压力和旋转圈数3个焊接参数在旋转焊接时摩擦面温度的预测模型;运用差示扫描量热法获得离合器泵体材料的熔点;在分析摩擦面温度与3个焊接工艺参数的二阶响应曲面图的基础上,结合摩擦面温度的预测模型,建立了焊接参数的关联耦合模型;依据该模型即可设计合理的焊接工艺参数。通过对焊接件焊接强度的评价,验证了焊接参数设计方法的合理性。离合器泵焊接量产的合格率达95%以上,证明了该焊接参数设计方法的可行性。