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2008年(第30卷)第5期汽 车 工 程Aut omotive Engineering2008(Vol .30)No .52008095基于最优压力的C VT 多片湿式离合器模糊自适应P ID 控制33湖南省科技计划重点项目(05GK2007)资助。
原稿收到日期为2007年4月24日,修改稿收到日期为2007年10月12日。
薛殿伦1,冯显武1,郑联珠2,曹 成3(11湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙 410082; 21吉林大学汽车工程学院,长春 130025;31湖南大学机械与汽车工程学院,长沙 410082)[摘要] 利用模糊自适应P I D 控制理论和方法设计了无级变速器湿式离合器控制系统,控制系统依据最优理论方法确定在不同工况下湿式离合器摩擦片间最优的压力变化规律,对离合器的结合与分离进行控制。
台架和整车试验结果表明,相对原来压力按线性变化的P I D 控制,新的控制方法能更好地适应驾驶员的起步意图和路况,较好地解决了湿式离合器起步时接合平稳性和使用寿命等问题。
关键词:无级变速器;多片湿式离合器;模糊自适应P I D 控制;最优压力The Fuzzy Self 2adap tive P I D Control of CVT πs Multi p lateW et Clutch Based on the Op timal PressureXue D i a n lun 1,Feng X i a nwu 1,Zheng L i a nzhu 2&Cao Cheng311Hunan U niversity,S tate Key Laboratory of A dvanced D esign and M anufacturing for V ehicle B ody,Changsha 410082;21College of A uto m obile Engineering,J ilin U niversity,Changchun 130025;31College of M echanical and A uto m obile Engineering,Hunan U niversity,Changsha 410082[Abstract] By app lying the theory of adap tive fuzzy P I D contr ol,a contr ol syste m for the multi 2p late wet clutch of a continuously variable trans m issi on (CVT )is devel oped,which deter m ines the op ti m al changing rule of the p ressure bet w een the fricti on disks f or contr olling the engage ment and disengagement of the clutch at different work 2ing conditi ons based on op ti m al theory .The results of bench test and comp lete vehicle test show that compared with original P I D contr ol with the p ressure changing al ong an oblique line,the ne w contr ol method can better res pond t o the driver πs intenti on and the r oad conditi ons,and hence i m p r ove the engage ment s moothness in starting and service life of the clutch .Keywords:CVT;m ulti 2pl a te wet clutch;adapti ve fuzzy P I D con trol ;opti m a l pressure前言无级变速传动装置(continuously variable trans 2m issi on,CVT )是汽车的理想传动装置,能使汽车在行驶过程中根据行驶工况实现速比连续变化,使汽车获得最佳的燃油经济性和动力性,降低排放[1]。
湿式多片离合器的设计分析作者：佴晓珣袁海环来源：《企业技术开发·下旬刊》2015年第08期摘要：湿式多片离合器作为双离合变速器的关键部件，对整车传动效率、换挡品质有着重要的作用，文章阐述了湿式多片离合器设计分析方法，并且结合工程实际，提出简化的摩擦片当量半径和油压推算公式，为工程设计提供了理论依据。
关键词：离合器；设计；分析中图分类号：U463.211 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）24-0027-01双离合变速器（Dual Clutch Transmission）DCT有别于一般的自动变速器系统，它基于手动变速器而又不是自动变速器，除了拥有手动变速器的灵活性及自动变速器的舒适性外，还能提供无间断的动力输出。
目前国外汽车工业强国已经开始量产，在一些高档车型上开始普及，可见离合器作为重要的传动接合部件对整车性能的重要。
本文以某型双离合变速的输入来研究湿式多片离合器的设计分析。
1 模型通常设计人员依据整车厂提供的技术要求和变速器的布局来设计离合器，在保证满足技术的前提下竟可能降低成本，整体结构如图1所示。
[图1 湿式多片离合器结构简图]离合器的结构中，摩擦片对离合器工作性能影响很大。
离合器摩擦副元件由摩擦元件及对偶元件两部分组成。
其特点是：可在主、从动轴转速差较大的状态下实现平稳、柔顺的结合。
因为最大传输扭矩较小，使用金属摩擦材料，如铜基粉末冶金就可以满足轿车、货车等机械的制动上的需求。
2 传递扭矩关系的确定湿式多片摩擦离合器的摩擦转矩与摩擦副数、摩擦系数、压紧力和作用半径有关。
其关系式为：T=βμFrez式中，T为摩擦转矩；μ为摩擦系数，从动力换档传递扭矩出发，取动摩擦系数0.1；F为摩擦片压紧力；z为摩擦副数，采用4对摩擦副；re为摩擦副当量半径；β为储备系数，乘用车β选择：1.20～1.75摩擦片单元结构，如图2所示。
[图2 摩擦片示意图]一对摩擦副上一个单元圆环的摩擦转矩为：dT=2βπμpρ2dρ式中，p为单位压力；ρ为圆环半径。
汽车离合器片配方的优化设计随着汽车工业的发展，离合器片作为汽车动力传动系统的一个重要部件，其性能和可靠性要求越来越高。
本文将探讨汽车离合器片配方的优化设计，以提高其使用寿命和性能稳定性。
一、离合器片的结构及性能要求离合器片是指用于离合器摩擦副上的摩擦片，通常由钢制基材和摩擦材料两部分组成。
离合器片的性能表现为摩擦系数、热稳定性、磨损性能、温度变形、耐久性等指标。
优秀的离合器片需保证其摩擦稳定性好、摩擦系数大、耐磨损、防脱离性好、温度变形小等特性。
二、离合器片的配方优化设计离合器片材料的配方是影响其性能的重要因素，在材料配方优化设计时，需要考虑到材料本身的性质、生产工艺的要求以及环保法规的要求等多重因素。
以下是离合器片配方优化的一些关键步骤：1.选择合适的基材：离合器片的基材通常采用钢制板材，其厚度和硬度应根据汽车的使用情况和功率要求进行选择。
2.选用合适的摩擦材料：摩擦材料通常采用树脂、石墨、铜粉等组成的薄膜式发泡材料，优秀的摩擦材料应具有较高的摩擦系数、良好的热稳定性和磨损性能。
3.添加摩擦力控制剂：摩擦力控制剂可调节离合器片的摩擦系数，增加其摩擦稳定性。
常用的摩擦力控制剂有脲醛树脂、石墨等。
4.添加热稳定剂：热稳定剂有助于提升离合器片的耐高温性能，常用的有碳酸钙、氧化铁等。
5.控制化学添加剂含量：在配方优化中，需要仔细控制化学添加剂的含量，以确保其环保性。
三、结论通过对离合器片的配方优化设计，可提高其使用寿命和性能稳定性，同时还可以减少环境污染。
在实际生产中，应根据具体的使用要求和环保要求进行配方优化设计，以达到优化离合器片性能和环保要求的目的。
离合器片的质量对汽车的安全性和性能都有着重要的影响，因此要求离合器片具有高温耐受和磨损性能。
同时，随着环保要求的提高，离合器片的制造也需要更加注重环境保护。
为此，离合器片的材料配方优化设计显得尤为重要。
在配方优化的过程中，需要通过科学的试验和分析，确定最佳配方，以获得最佳的性能指标。
CA7CH350D湿式双离合器式自动变速器关键部件设计与集成CA7CH350D是一款高效、可靠的自动变速器，是传动系统中的核心部件之一。
湿式双离合器是该变速器的关键部件之一。
湿式双离合器是一种通过摩擦副来实现离合变速的装置，它具有快速换挡、平稳舒适、燃油经济、驾驶操作简单等优点。
本文将重点阐述CA7CH350D湿式双离合器式自动变速器关键部件设计与集成的技术细节，旨在为相关技术人员提供参考。
1.双离合器的结构与原理双离合器是一种运用两个离合器和一个单轴行星轮组成的装置，其中一个离合器用于传递动力，另一个离合器用于变换传动比。
这种结构可以达到比普通变速器更快的换挡速度，同时也避免了传统液力耗能的缺陷。
2.湿式双离合器的优势湿式双离合器与干式双离合器相比，具有更高的传动效率和更好的驾驶舒适性能。
湿式双离合器通过使用油液来冷却离合器盘片，可以实现更长寿命、更高的传动效率和更好的驾驶油耗。
此外，双离合器还具有更小的体积、更轻的重量和更高的负载能力。
3.湿式双离合器式自动变速器的设计CA7CH350D湿式双离合器式自动变速器的设计中，关键部件的选材和制造工艺非常关键。
双离合器上的离合器盘片需要使用高强度、高耐磨的特殊材料，这是确保离合器盘片寿命和传动效率的关键。
此外，双离合器的缸体需采用高强度铝合金，这不仅有助于抵御扭矩和应力，同时也使离合器更加轻量化。
在制造方面，湿式双离合器式自动变速器要求制造精度极高，以确保双离合器的严密封闭和准确的离合。
制造过程中需要采用先进的加工工艺和高精度设备，以确保精确的尺寸和高质量的内部表面。
4.湿式双离合器式自动变速器的集成湿式双离合器式自动变速器与发动机和车辆之间的接口十分重要。
它们需通过复杂的控制系统实现对发动机输出和车辆行驶速度的调整和协调。
基于此，双离合器式自动变速器集成了丰富的传感器和控制模块，以实现高精度的调节和控制。
此外，双离合器式自动变速器也支持行车模式选择、自动启停、Eco 驾驶模式等先进的功能。
2023年第47卷第5期Journal of Mechanical Transmission湿式摩擦离合器多目标优化设计蒋凯1李华1陈思1李石磊1任荣智2（1 四川大学机械工程学院，四川成都610065）（2 四川坤成润科技有限公司，四川成都610105）摘要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。
关键词湿式摩擦离合器带排转矩接合转矩优化设计Multi-objective Optimization Design of Wet Friction ClutchesJiang Kai1Li Hua1Chen Si1Li Shilei1Ren Rongzhi2(1 School of Mechanical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China)(2 Sichuan Kunchengrun Technology Co., Ltd., Chengdu 610105, China)Abstract The drag torque of the wet clutch affects the efficiency of the transmission, and the engagement torque of the clutch affects the reliability of the transmission. However, reducing the drag torque and increasing the engagement torque are generally contradictory. This study takes the wet friction clutch as the research object, and takes the inner diameter, outer diameter, radial groove depth, radial groove width and number of radial grooves, friction plate clearance of the wet clutch as the optimal design variables. The minimum drag torque and maximum engagement torque are the optimization objectives, the mathematical model of the optimization design is established, and the solution method of the optimization toolbox of Matlab is given. Taking a fracturing truck gearbox clutch as an example, the multi-objective optimization design is carried out. After optimization, the drag torque is reduced by 31.67%, and the engagement torque is increased by 33.51%. The results show that the optimization method used in this study is effective and can provide theoretical reference for the design of the friction plate structure and the optimization of clutch parameters.Key words Wet friction clutch Drag torque Engagement torque Optimization design0 引言湿式摩擦离合器是摩擦片和对偶钢片在润滑油中工作的摩擦离合器，通常为多盘式（图1）。
乘用车自动变速箱湿式多片离合器1 范围本标准规定了乘用车自动变速箱湿式多片离合器的术语和定义、基本要求、主要技术要求、内部关键结构及材料选择、试验条件及接收标准、检验规则、标识、包装、运输、贮存。
本标准适用于乘用车自动变速箱湿式多片离合器（以下简称离合器）。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 10042-2017 离合器术语GB/T 10043-2003 离合器分类GB/T 15141-2009 湿式离合器摩擦元件试验方法GB/T 25915.1-2010 洁净室及相关受控环境第1部分空气洁净度等级GB/T 30512 汽车禁用物质要求DIN EN 10083-3 淬火和回火钢.第三部分合金钢的交货技术条件JIS 5302 铝压铸件材料标准JIS G4051 机械制造用碳素钢钢材材料标准MPIF 35-2007 结构件材料标准SAE J200 橡胶材料分类系统标准SAE J403 碳素钢的化学成本标准SAE J1392 (R)钢、高强、热轧薄板及带材、冷轧薄板及镀膜薄板标准SAE J404 合金钢的化学成分标准SAE J286-1996 SAE第2号离合器摩擦试验机械指南（SAE No.2 Clutch friction test machine guidelines）ISO 16232-3 道路车辆液压管路部件清洁度第3部分:压力漂洗萃取污染物的方法（Road vehicles - Cleanliness of components of fluid circuits - Part 3: Method of extraction of contaminants by pressure rinsing）ISO 16232-7 道路车辆液压管路部件清洁度第7部分:显微分析测量粒径和计数(Road vehicles - Cleanliness of components of fluid circuits - Part 7: Particle sizing and counting by microscopic analysis)IATF 16949：2016 质量管理体系汽车生产件及相关服务件组织应用ISO 9001:2016的特别要求（Quality management systems—Particular requirements for the application of ISO 9001:2016 for automotive production and relevant service part organizations）3 术语和定义GB/T 10042-2017界定的及下列术语和定义适用于本文件。
多片式摩擦离合器设计摩擦离合器是一种常见的传动装置，其主要用途是在发动机和变速器之间传递动力，实现汽车或其他动力机械的起步、加速、减速和停车等动作。
为了满足不同的应用需求，摩擦离合器的设计形式也较为多样化。
本文将针对一种多片式摩擦离合器进行设计分析。
1. 设计原理多片式摩擦离合器的结构由摩擦片、摩擦盘、压盘、增压器和活塞等部件组成。
其工作原理是通过压盘将摩擦片夹在摩擦盘之间，利用摩擦力瞬间传递动力，实现离合和结合状态的转换。
特别地，活塞的作用是利用油压助力将摩擦片与摩擦盘紧密接触，使得离合器的结合程度更加稳定和坚固。
2. 参数设计在设计过程中，需要对离合器的相关参数进行细致的测算和调试，以保障其稳定性和可靠性。
例如，在确定离合器的直径、摩擦片的数量和厚度、以及摩擦盘的内直径等方面，需分别考虑以下因素：（1）负载能力。
根据离合器所需承载的扭矩和功率，来确定其技术参数和适合的规格型号。
（2）使用寿命。
离合器一般需具备较长的使用寿命和稳定的传动性能，同时应考虑瞬时承载能力和过热现象的问题。
（3）设计工艺。
离合器的设计应符合机械制造工艺和生产要求，易于加工和安装，并采用高强度、耐磨损的材料。
3. 结构设计在确定离合器的参数和工艺后，需对其结构形式进行选择和设计。
对于多片式摩擦离合器而言，其结构形式可分为独立式、半浸式和浸润式等多种形式。
其中，浸润式离合器结构较为复杂，但具备较好的散热性能和减震能力。
因此，在进行结构设计时，需根据离合器的具体应用环境和工作要求，综合考虑各种因素，进行选择和优化。
4. 总结综上所述，多片式摩擦离合器的设计需要综合考虑多种因素，包括应用要求、参数设计和结构形式等。
在实际制造过程中，应注重工艺控制和品质保障，以保证离合器的稳定性和可靠性，并满足用户的需求。
同时，应加强科技创新和研发投入，推动离合器技术的不断升级和完善，为汽车和机械传动领域的发展做出贡献。
对多片式摩擦离合器进行数据分析可以从多个角度出发，例如扭矩传递能力、瞬时功率、摩擦力系数、摩擦片温度、摩擦片磨损等方面进行分析。
3.2多片湿式离合器的设计 3.2.1摩擦副元件材料与形式离合器的结构中，摩擦片对离合器工作性能影响很大，而摩擦片材料的选择就尤为重要。
下面进行摩擦副元件的选择：离合器摩擦副元件由摩擦元件及对偶元件两部分组成。
其特点是：可在主、从动轴转速差较大的状态下接合，而且接合时平稳、柔顺。
离合器摩擦副（又称摩擦对偶）可分为两大类：第一类是金属性的，它的摩擦衬面具有金属性质，如钢对钢，钢对粉末冶金等；第二类是非金属性的，它的摩擦衬面摩擦材料具有非金属性质，如石墨树脂等，它们的对偶可用钢和铸铁。
对于坦克离合器摩擦副，由于其工况和传递动力的要求，选择金属型摩擦材料。
目前广泛应用的是铜基粉末冶金，它的主要优点是：1、 有较高的摩擦系数，单位面积工作能力为0.22千瓦/Fp FAA =厘米2；2、 在较大温度变化范围内，摩擦系数变化不大；3、允许表面温度高，可达350C ，非金属在250C 以下。
故高温耐磨性好，使用寿命长；4、 机械强度高，有较高的比压力；5、导热性好，加上表面开槽可获得良好冷却，允许较长时间打滑而不致烧蚀。
此次设计选择摩擦副材料为钢对铜基粉末冶金，根据坦克设计180页表6—1可得：可取摩擦副的摩擦系数μ=0.08，许用压强[]p =4MPa 。
3.2.2摩擦转矩计算多片摩擦离合器的摩擦转矩fc T 与摩擦副数、摩擦系数、压紧力和作用半径有关。
其关系式为：e fcz T Fr μ=式中fc T —摩擦转矩()N M ⋅；μ—摩擦系数，从动力换档传递扭矩出发，取动摩擦系数；F —摩擦片压紧力()N ；e r —换算半径，将摩擦力都换算为都作用在这半径上；z —摩擦副数。
下面求换算半径e r ：（如下图示）一对摩擦副上一个单元圆环的摩擦转矩为：fc dT p dA μρ=⋅⋅⋅式中p —单位压力或比压；ρ—圆环半径；dA —单位圆环面积。
而 2dA d πρρ=⋅ 带入前式可得22fcdT p d πμρρ=摩擦副全部面积的摩擦转矩为ρυπd p u T Rrfc ⎰=22式中r 、R —分别为摩擦片的内外半径。
