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自动变速器湿式离合器摩擦片接合特性的测试方法研究

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湿式离合器摩擦片接合过程温度场分析

湿式离合器摩擦片接合过程温度场分析
近年来，很多学者对摩擦离合器摩擦片的温度 场进行了深入研究。龙美元等人[1]建立了离合器有限 元模型，分析了 AMT 离合器摩擦副材料热特性问题， 并进行了试验研究；邹婷婷等人[2]分析了湿式离合器
接合过程工作油压对摩擦片轴向和周向温度场的影 响；杨亚联等人[3]2740 运用有限元技术分析了内外半径 差、接合时间和接合次数对离合器摩擦副的温升影 响；朱茂桃等人[4]采用有限元法对车用干式双离合器 温升问题进行了比对分析，并提出了恒转速的发动 机换挡策略；李东兵[5]研究了混合动力车辆湿式多片 离合器瞬态传热问题，并分析了径向矩形油槽宽度 对摩擦过热现象的影响；曲艳阳等人[6]采用有限元法 分析了微型汽车离合器温度变化问题；于亮等人[7]运 用 Abaqus 仿真软件构建了摩擦离合器三维模型，并 利用有限元理论分析了卡簧约束对非均匀温度场变 化的影响。
关键词 湿式离合器 摩擦片 温度场ห้องสมุดไป่ตู้载荷 微分求积法
Temperature Field Analysis for Engagement Process of Friction Disc in Wet Clutch
Yang Yongqiang1,2 Wang Zhongmin1 Wang Yongqin1,2
Key words Wet clutch Friction disc Temperature field Load Differential quadrature method
0 引言
湿式摩擦离合器是矿用机车传动系统中的重要 机构。在离合器接合过程中，主、从动摩擦片相互 摩擦产生非均匀温度场。当温度场非均匀性过大， 将发生热损坏和热振动现象，严重影响离合器的使 用。因此，研究湿式摩擦离合器的温度场具有重要 的工程意义。

变速箱油对湿式摩擦片摩擦耐久性的影响研究

变速箱油对湿式摩擦片摩擦耐久性的影响研究

68建筑机械变速箱油对湿式摩擦片摩擦耐久性的影响研究陈 莉1，2，王月行1，2，董志磊1，2（1. 江苏徐工工程机械研究院有限公司，江苏 徐州 221004； 2. 高端工程机械智能制造国家重点实验室，江苏 徐州 221004）［摘要］基于变速箱实际换挡工况参数，建立了湿式摩擦片耐久性评价方法。

该方法通过上万次结合循环，考察摩擦片的摩擦稳定性和抗磨损性能，通过扭矩容量摩擦系数、动摩擦系数、静动比和磨损量4个指标评价摩擦片在4种变速箱油中的摩擦耐久性。

结果表明该方法对摩擦片在不同油品中的摩擦耐久性具有良好的区分性，可用于变速箱油品的匹配选型。

［关键词］湿式摩擦片；传动油；摩擦稳定性；耐久性［中图分类号］TH117 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X （2019）11-0068-03Influence of transmission oil on friction durability of wet friction plateCHEN Li ，WANG Yue -xing ，DONG Zhi -lei随着工程机械行变速箱技术发展，使用湿式离合器作为换挡执行机构的电控半自动变速箱和全自动变速箱将得到越来越广泛的应用，工程车辆的操作舒适性、换挡平顺性和使用寿命成为重要的议题［1-2］。

湿式离合器通过摩擦片和对偶片的结合与脱开来实现换挡过程，摩擦片的耐久性直接影响到离合器的使用寿命，其受摩擦材料、工况条件、润滑油性能等多种因素影响［3-6］。

摩擦片耐久性的评价指标主要包括经过若干次循环后摩擦系数的稳定性和摩擦片的磨损量，本文重点考察油品摩擦片耐久性的影响。

换挡平顺性和使用寿命是变速箱的两个关键性能，要求湿式摩擦片具有较大的扭矩容量摩擦系数以防止重载工况下离合器打滑，具有合适的动摩擦系数以提高换挡灵敏性，具有较低的静动比来提高换挡平顺性，以及较好的抗磨损性能来保证变速箱的使用寿命。

基于变速箱实际换挡工况，开发出了适用于SAE NO.2摩擦试验机的摩擦片耐久性测试方法，对纸基摩擦材料在研发油和3种市售传动油中的耐久性展开研究，多角度评价传动油品与摩擦片匹配的摩擦学特性，为工程机械变速箱油品的选型和开发提供依据。

湿式换挡离合器测试实验平台设计

湿式换挡离合器测试实验平台设计

摘要湿式离合器在车辆自动变速器中获得了广泛的应用，其工作特性对自动变速器的工作状况具有重要影响。

展开对湿式离合器工作特性的深入研究，对于提高国产自动变速器研究设计水平，促进我国自动变速器行业发展具有重要意义。

本文通过对湿式多片离合器结构特点的学习，了解到了湿式多片离合器具有工作性能更稳定、接合更平顺、具有吸收振动、冲击的能力和磨损小，工作寿命长等优点。

通过进一步了解国内外针对湿式多片离合器的研究现状，搭建了自己的研究平台。

本文首先分析湿式离合器的工作环境，确定了实验平台的布局结构。

选择西门子伺服电动机1LG-283-2AB70作为动力源；加载装置选择洛阳凯迈公司的电涡流测功机CW100。

选用瞬态转矩转速传感器ZH07-1000G来输出湿式离合器的接合过程转速、转矩的变化。

其次为达到实际的工作环境，设计了两档的增速箱，可将电动机的转速增加到6600r/min，在此过程中，对增速箱的齿轮和轴进行计算和校核；按照设定的摩擦片尺寸，计算出摩擦片的数量并进行校核；对增速箱油道的设计计算。

最后就是增速箱的机构设计和试验台的结构设计。

关键词：试验台；湿式离合器；液力自动变速器；动态接合特性；主、被动摩擦片；AbstractWet clutch automatic transmission in a vehicle to get a wide range of applications, the operating characteristics of the automatic transmission has an important impact on the working conditions. Expand the operating characteristics for wet clutch-depth study of research for improving the design level of domestic automatic transmission, automatic transmission industry to promote the development of great significance.Based on the structural characteristics of wet multi-plate clutch to learn, learned wet multi-plate clutch with a performance more stable, more smooth engagement with the absorption of vibration, shocks and wear, long working life and other advantages. By further understanding of domestic and wet multi-plate clutch for Research, set up their own research platform.The first is the understanding of the wet clutch work environment to determine the experimental platform layout structure. Select Siemens servo motor 1LG-283-2AB70 as a power source; loading device selection Luoyang CAMA's eddy current dynamometer CW100. Optional transient torque and speed sensor ZH07-1000G to output the wet clutch engagement process speed, torque changes.Second, in order to achieve the actual work environment, the design of two tranches of the growth rate box, the motor speed can be increased to 6600r/min, in this process, the growth rate of the gear box and shaft calculation and verification; according to the set the friction plate size, the calculated number of friction plates and be checked; box oil on growth track design calculations.Finally is the growth tank design and test bench institutional structure design.Keywords: test bench; wet clutch; hydraulic automatic transmission; dynamic bonding characteristics; active and passive friction plate目录摘要 (I)Abstract .................................................................................................................................. I I 目录. (III)第一章综述 (1)1.1 课题研究的背景和意义、前景 (1)1.2 湿式离合器的结构与特点 (2)1.2.1湿式多片离合器的结构： (2)1.2.2湿式离合器的优点: (2)1.3 对湿式离合器的研究现状 (3)1.3.1湿式离合器空损特性研究进展： (3)1.3.2湿式离合器动态接合特性的研究概况： (3)1.4 离合器试验台的发展现状 (3)第二章试验平台布置方案确定 (5)2.1 试验台布置方案一： (5)2.2 试验台布置方案二： (6)第三章实验台设备的选取 (7)3.1动力源的选取 (7)3.2 加载装置的选取 (7)3.3测试装置的选择 (8)3.3.1传感器的选择 (8)3.3.2 转矩测量基本原理： (9)3.4试验平台台架的设计 (10)第四章试验台增速箱的设计计算 (11)4.1增速箱的结构的确定 (11)4.2增速箱齿轮的计算 (12)4.2.1齿轮的设计 (12)4.2.2齿轮弯曲强度的校核 (14)4.3 增速箱轴的设计计算 (15)4.3.1各轴最小轴径的确定： (15)4.3.2轴I设计计算 (15)4.3.3轴II的设计计算： (16)4.3.4各轴轴承的选择： (16)4.3.5 各轴花键尺寸的确定： (17)第五章增速箱湿式离合器结构的设计计算 (18)5.1离合器结构 (18)5.2湿式多片离合器的计算转矩 (18)5.3湿式多片离合器的摩擦转矩 (19)5.4被试件多片湿式离合器摩擦副数 (22)5.5被试件湿式多片离合器油道设计 (22)5.6 试验台减速箱的设计 (25)总结 (26)参考文献 (27)第一章综述离合器是汽车传动系统的重要组成部件，它直接与汽车发动机相联。

说明书-湿式离合器摩擦片热负荷测试系统与实验包箱设计

说明书-湿式离合器摩擦片热负荷测试系统与实验包箱设计

北京信息科技大学毕业设计（论文）题目：湿式离合器摩擦片热负荷测试系统与实验包箱设计学院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名班级／学号：指导教师／督导老师：起止时间： 2013年月日至 2013年月日摘要本文对湿式多片离合器的温度测试设计用到的湿式多片离合器结构进行了功能原理设计改进，方案比较及选择，并对关键零部件进行了强度校核，结果满足设计要求。

最后绘制了湿式多片离合器的装配图及零件图等。

湿式多片摩擦离合器的广泛应用于车辆、船舶及工程机械中一个重要的一个传动部件，它依靠摩擦片和对偶钢片之间的摩擦力去传递动力。

在湿式多片摩擦离合器地接合过程，在控制油压得作用下，活塞压紧着摩擦副，由于离合器地主动部分与从动部分存在的转速差，因此摩擦片与对偶钢片的相互滑摩，产生大量的摩擦热。

摩擦热流进摩擦片与对偶钢片之后，引起温度场整体改变，进而引起了热应力场产生，改变了各盘片地力学状态。

由摩擦热的引起的离合器内部得温度场与热应力场得改变是离合器失效地重要因素之一，它将会导致摩擦片与对偶钢片地翘曲、局部的烧损、盘片表面的材料剥离及表面热裂纹的生成等形式失效。

因此，对湿式多片离合器摩擦副进行的热分析，对于解决因摩擦热引起地离合器失效富有较高的理论意义与实用价值。

热弹性的不稳定性将导致摩擦面上产生了局部的高温点，从而会导致材料的破坏、热裂纹的生成与摩擦振动得引起。

湿式多片离合器得摩擦热是造成其失效的一个非常关键原因，想要解决掉离合器的热失效问题就必须对每个摩擦副进行热分析，取得了温度场与热应力场的总体分布特征，为离合器技术得发展提供一些依据。

掌握了湿式离合器动态的接合特性是对湿式多片离合器进行较精准控制的大前提。

湿式多片离合器动态的接合特性的研究内容是自动变速器的研发的重要的共性技术之一。

关键词：湿式多片离合器、温度测试、摩擦热、离合器的热失效。

AbstractTemperature test design in this paper, the wet type multi-disc clutch used in wet multi-disc clutch structure function principle design improvements, scheme comparison and selection, and the key parts has carried on the intensity, the results meet the design requirements.Finally draw the wet type multi-disc clutch assembly drawing and part drawing, etc.Wet multi-disc friction clutch is widely used in vehicles, ships, and is a very important part in engineering mechanical driving part, and it relies on friction between the friction piece and dual steel piece to transfer power.In wet multi-disc friction clutch engagement process, under the action of control oil pressure, piston compression friction pair, due to the active part and the driven part of the clutch speed difference exists, therefore the friction piece and dual steel piece sliding friction each other, producing a large number of frictional heat.Friction heat flow into the friction piece and dual steel piece, cause the change of temperature field, resulting in thermal stress, changes the mechanics state of disc.Caused by friction heat inside the clutch temperature field and thermal stress field of the change is an important factor of clutch failure, it will lead to friction piece and dual steel piece warp, partial loss, disc surface stripping and surface thermal cracks generated form of failure.Therefore, thermal analysis was carried out on the clutch friction pair, for solving caused by friction heat of clutch failure has higher theoretical significance and practical value.Thermoelastic instability produce local high temperature will lead to the friction surface, which can lead to material damage, thermal crack formation and friction caused by vibration.Wet multi-disc friction clutch friction heat is a key cause of the failure, to solve the clutch thermal failure must be carried out on the friction pair of thermal analysis, obtains the distribution characteristics of temperature field and thermal stress field, provide the basis for the development of clutch technology.Grasp the dynamics of wet clutch engagement characteristics is the premise of accurate control of wet clutch.Wet clutch dynamic joint research is one of the important common technology research and development of automatic transmission.Keywords:Wet type multi-disc clutch、The temperature test、Friction heat、Thermal failure of the clutch.目录摘要（中文） (Ⅰ)（英文） (Ⅱ)第一章综述 (1)第一章综述一、综述：1.1、课题背景与研究意义湿式多片摩擦离合器的广泛应用于车辆、船舶及工程机械中一个重要的一个传动部件，它依靠摩擦片和对偶钢片之间的摩擦力去传递动力。

湿式换挡离合器摩擦片磨损量计算方法的研究

湿式换挡离合器摩擦片磨损量计算方法的研究
图 1 离合器布置位置示意图
综合传动湿式换挡离合器工作摩擦副由铜基 粉末压制的内齿摩擦片和外齿对偶碟形钢片组成 。 内齿摩擦片的基片为 2mm 厚铁基片 ,两侧分别粘 结 016mm 厚的铜基粉末 ;外齿钢片为 2mm 的碟形 钢片 ,材料为 65Mn ,其碟形量为012～013mm。湿 式换挡离合器结构如图 2 所示。
外齿钢片工作次数与磨损量关系根据所建立的离合器摩擦副磨损量计算模型和离合器外齿钢片磨损量试验结果利用matlab软件进行编程计算发现影响指数呈线性变化规律利用最小二乘法可以将其表示为离合器摩擦副工作次数572104716572108717式16和式17是对处于稳定磨损阶段的摩擦片进行800次结合试验得到的磨损量计算参数可以将其代入式15对离合器摩擦片多次结合磨损量进行估算
离合器工作过程中滑摩功的计算公式为
∫ W = t2 TfΔnd t t1
(2)
Δn = n1 - n2
(3)
式中 ,Δn 为离合器主被动摩擦片的工作转速差 , r/ min ,结
合完成后Δn = 0 ; n1 为外齿钢片转速 , r/ min ; n2 为内齿摩
擦片转速 , r/ min ; t1 、t2 分别为离合器工作的开始时间和
对于已设计好的离合器 , 离合器有效作用面 积 A 、摩擦片平均工作半径 re 和摩擦副个数 Z 是 固定值 ,由式 (1) 得摩擦转矩 Tf 取决于摩擦因数
μ和有效工作油压 p 。同时结合油压 p 的大小 , 也
决定Δn 的变化快慢 ,从而决定滑摩时间 ( t2 - t1 ) 的长短 。因此 ,湿式换挡离合器摩擦副磨损情况主 要与μ、p 、Δn 和滑摩时间 ( t2 - t1 ) 有关 。
1 湿式换挡离合器工作原理

湿式换挡离合器离合器试验毕业论文

湿式换挡离合器离合器试验毕业论文

湿式换挡离合器离合器试验毕业论文湿式换挡离合器离合器试验毕业论文目录摘要........................................... I Abstract . (II)第一章湿式离合器在国外的发展---概述 (1)1.1引言 (1)1.2湿式离合器简介 (1)1.2.1湿式离合器的特点 (1)1.2.2湿式离合器的材质 (2)1.3湿式离合器在国外的发展状况 (2)1.3.1湿式离合器的发展趋势 (4)1.4湿式离合器研究的意义 (4)第二章湿式离合器摩擦片的设计 (6)2.1引言 (6)2.2摩擦片的材料 (6)2.3摩擦偶件数量P (7)2.4摩擦副Z (8)2.5摩擦片表面沟槽 (8)2.6摩擦片外径 (8)2.6.1金属型摩擦片外径： (9)2.6.2储备系数 (9)2.6.3非金属型摩擦片外径为 (10)2.7液压缸尺寸的估算 (11)2.8压板行程 (11)2.9摩擦片的外向压紧力 (11)2.10离心油压作用力 (11)2.11液压缸的油压 (13)2.12花键的设计 (13)2.13摩擦片的厚度 (14)第三章轴的设计 (15)3.1引言 (15)3.2轴的材料 (15)3.3轴最小半径的计算 (16)3.4轴的设计 (17)第四章回位弹簧的设计 (18)4.1引言 (18)4.2回位弹簧的种类和材料 (18)4.2.1回位弹簧的种类 (18)4.2.2回位弹簧的材料 (18)4.3圆柱螺旋回位弹簧的设计 (19)4.3.1已知条件的分析 (19)4.3.2确定弹簧各参数 (20)第五章湿式离合器其它零部件的选择 (22) 5.1引言 (22)5.2轴承的选择 (22)5.2.1轴承的选用 (22)5.3密封装置 (23)5.3.1密封装置的种类 (23)5.3.2密封圈的选择 (24)5.4湿式离合器的润滑 (24)5.4.1润滑的意义 (24)5.4.2润滑的方式 (24)5.4.3润滑的选择 (24)第6章湿式离合器参数的校核 (25)6.1轴的校核 (25)6.2轴承的校核 (27)6.2.1轴承的失效形式主要有 (27)6.2.2轴承的寿命 (27)6.2.3轴承6012的校核 (28)6.2.4轴承6010的校核 (28)第7章湿式离合器试验台的设计 (30)7.1引言 (30)7.2试验台设计的要求 (30)7.3试验台的设计 (30)7.3.1试验台结构的设计 (30)7.3.2电机的选择 (31)7.3.3转速转矩传感器的选择 (33)7.3.4联轴器的选择 (34)7.4.5测功机的选择 (35)第八章总结与展望 (38)8.1工作总结 (38)8.2展望 (38)参考文献： (39)致谢 (41)附录 (42)第一章湿式离合器在国外的发展---概述1.1引言阐述了论文研究的背景和研究的意义，分析了湿式离合器在现实社会的意义，湿式离合器的国外发展情况，湿式离合器的特点、湿式离合器的材质、湿式离合器的摩擦系数以及湿式离合器的发展趋势等容。

湿式离合器用纸基摩擦片的研究进展

湿式离合器用纸基摩擦片的研究进展纸基摩擦片是一种多孔湿式摩擦材料，因其具有良好的摩擦特性而广泛应用于车辆及工程机械的自动变速器和制动器中。

简要介绍了纸基摩擦片的摩擦磨损机理，综述了近年来通过改进原料配方、制备工艺和油槽结构提高纸基摩擦片性能的进展，并对纸基摩擦片的发展趋势进行了展望。

标签：纸基摩擦片；多孔；摩擦磨损机理；摩擦性能纸基摩擦材料出现于上世纪50年代末，至今经历了由早期的纤维素增强纸基，石棉增强纸基和高品质纸基摩擦材料的3代发展[1]。

该种材料已广泛应用于汽车、船舶、工程机械、矿山机械等领域的离合器、制动器中。

随着纸基摩擦片的应用从轻载车辆向重载车辆过渡，对纸基摩擦片性能的要求也有所提高。

GB/T 21955—2008《农林拖拉机和机械纸基摩擦片技术条件》对纸基摩擦片的摩擦性能作出了严格规定，要求动摩擦系数0.11～0.14，静摩擦系数0.12～0.17，磨损率小于5×10-8 cm3/J。

GB/T 13826—2008《湿式（非金属类）摩擦材料》规定：用于汽车、拖拉机和工程机械的纸基摩擦片的动摩擦系数0.15～0.19，静摩擦系数大于0.15，磨损率小于6×10-5 cm3/J，密度0.6～3.0 g/cm3，孔隙率25%～50%。

为了提高纸基摩擦材料的性能，保证机械的工作效率，研究者对纸基摩擦材料的摩擦机理进行了大量研究。

主要是通过原料配方、制备工艺和沟槽结构的改进来提高纸基摩擦片的摩擦磨损性能和力学性能。

1 摩擦磨损机理研究在车辆的自动变速装置中，纸基摩擦材料通过与对偶片的相互作用而达到能量传输的目的。

根据接合压力的不同，可以将纸基摩擦材料与对偶片的接合过程分为3个阶段：挤压段、混合表面接触段及压紧接触段。

随着纸基摩擦材料和对偶盘之间的润滑油被逐渐挤压出接触面，润滑状态由流体润滑过渡到混合接触润滑，最后形成边界润滑。

实际接触面积和润滑状态是影响纸基摩擦材料性能的重要因素。

基于湿式离合器结合模式的传动油摩擦特性评价方法


实验采用增加结合过程的能量密度来提高工况的
苛刻度 。对某型号的工程机械动力换挡变速箱进行工
况换算 ，各换挡过程的能量密度见表 １ ，一 档起步 能 量密度最高 。达到了 ０ ． ０ ８ ｋ Ｊ ／ ｅ ｍ 。
表 ２ 能量 递增 实验参 数
Ｔａ ｂ ｌ ｅ ２ Ｐａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ｓ ｔ ｅ ｐ ｐ ｅ ｄ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｔ ｅ ｓ ｔ
２ ２ １ ０ ０ ４， Ｃｈ ｉ ｎ ａ； ２． Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋｅ ｙ Ｌ ａ ｂｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｙ ｒ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｉｎ ｒ ｇ ｏ ｆ Ａｄ ｖ ｎｃ ａ ｅ ｄ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｙ， ｒ
ＤＯＮＧ Ｚｈ ｉ ｌ ｅｉ ， Ｗ ＡＮＧ Ｙｕ ｅ ｘ ｉ ｎ ｇ ， ＡＮ Ｈａ ｉ ｚ ｈ ｅ ｎ ， ＺＨＥＮ Ｐｅ ｎ ｇ ｈ ｏ ｕ ，
（ １ ． Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ Ｘ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｘ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｙ ｒ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ ， Ｘ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ
摘要：建立基于湿式离合器结合方式 的传动油摩擦特性评价方法 ，该方法通过增加结合过程的能量密度来 提高工 况 的苛刻度 ，能更真实地反映传动油在湿式离合器中的使 用性能。采用该方法 ，利用 Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｘ湿式离合器试验 台对不 同传动油 的摩擦特性进行考察 ，结果表明 ：该方法对具有不同摩擦特性 的油品具有 良好 的区分性 ；能量密度对传动油 的摩擦特性有显著影响 ，提高添加剂 中清净剂和极压抗磨剂的含量有利于缩短换挡时间和减小换挡冲击。 关键词 ：湿式离合器 ；传动油 ；摩擦特性 ；换挡 冲击

自动变速器用湿式摩擦纸的国产化研究

了酚 醛 树脂 粘接 剂 。
含有纤维材料、无机物、有机物和酚醛树脂粘接剂等
成 分 。这 些材 料 通过 机械 搅 拌 的方 式混 合均 匀 ，然 后 在一 定 的温度 和 压 力条 件下 制成 需 求厚 度 的片状 湿 式 摩擦 纸 。
２２摩擦磨损特性分析 ＿ 图４ 为国外不 同车型用湿式纸基摩擦片样品。对 这些样品的摩擦磨损性能进行试验分析 ，旨在为湿式
图２ 样 品１ 的分 析结 果
从图２ 可见 ，样品１ ａ 中含有大量 的纤维材料 ；由
图２ 可 知 ，样 品 １ ｂ 中含 有Ｃ 、０、Ｎ 、Ａ 、Ｓ等 元素 ； ａ Ｉ ｉ 将 图２ 与标准 谱 图 比对 ，确 定 样 品 １ 用 的粘 接 剂 为 ｃ 采 酚 醛树 脂粘 接 剂。 从 图 ３ 可 见 ，样 品 ２ 同 样 含 有 大 量 的 纤 维 材 ａ 中 料 ；由 图３ 可 知 ，样 品２ ｂ 中含 有 Ｃ 、０、Ａ、Ｓ、Ｆ 等 Ｉ ｉ ｅ 元 素 ；将 图３ 与标 准 谱 图 比对 ，确 定 样 品２ ｃ 同样 使用
变导致动摩擦系数的反复变化。根据试验结果 ，在不 考虑其他影响因素的情况下 ，确定动摩擦系数的设计
范 围为０１ — －２ ．２ ０２ 。
６ （ 动摩 擦 系数３ ２ 次数 的变 化情 况 ４） ５ ４ 随试 验 １ Ｏ
数确定为５Ｘ１ 胡ｃ ／。 ｍ３ ０ Ｊ
（ Ｒ），目的是 为研 发国产 湿式摩 擦纸提供设计依 １
据 ，结果见 图２ 图３ 和 。
是湿式离合器非常重要的零部件 之一，其主要功能是
保 证发 动机 扭 矩 的顺利 传 输 以及在 传输 过程 中湿式 摩
擦片和对偶摩擦副的接合平顺、摩擦噪声小。可见 ，
对 湿式 纸 基摩 擦 片而 言 ，湿式 摩擦 纸 的性 能是 至 关重 要 的 。 湿 式 纸基 摩 擦 片于 １ ５ 年 获得 首 次使 用 ，至 ７ ９

(WTR)基于最优理论的CVT多片湿式离合器片间压力的确定


(" # . /< ) ./ 4567（ ! ,-! 0）:+7./ （ (） 0= 0.>? "0 :. 式中， 0. > ? 为 无 级 变 速 器 变 速 比 ； 0= 为 主 减 速 器 减 速 ,3
比。 因此，汽车起步过程中的冲击度 , 主要与离合 器主、 从动盘摩擦片间压力变化率 :+7./ ; :. 有关， 合 理地控制 :+7./ ; :. 就可实现汽车平稳起步，满足平 顺性要求。
由于协态方程和状态方程存在线形关系， 因此有：
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干扰矩阵")
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2 + 1* 2 #2 3 3 1* 1, "
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$!（ !%） (2 （ !） &（ !） *C（ !） ?*D（ !） 进而求得 $ （ 和最优控制输入 可求得协态 ? ， !）
为此， 将原来的整体式镜片限位装置设计成分 体式， 将一个弹簧片插在后视镜的底座上， 初始的 设计状态和后视镜限位底座存在干涉， 当镜片装配 好后，只有弹簧片凸点才和限位底座接触。这样，
!""# 年
第 $" 期
— $# —
・ 设计 ・ 计算 ・ 研究 ・ 器主、 从动摩擦片滑转消失后， 离合器压力迅速提高 以保证发动机可靠地传递转矩。但由 到额定值 !!"#， 于行驶条件的变化， 该控制方法无法根据行驶条件 准确的估计出离合器摩擦片片间初始接合压力及 其压力变化率。为此， 本文提出基于最优理论的离 合器摩擦片片间压力的确定方法， 结合湿式离合器 的特点， 综合考虑离合器接合过程中的滑磨和平稳 性， 对离合器进行控制。
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自动变速器如今在工程机械中已经受到广泛应 增加了 ,产生一个高的粘性力矩 。
用 。湿式离合器是自动换档变速器装置的一部分 ,
在结合过程中 ,油膜迅速减少 ,达到粘性力矩峰
它的接合特性在提高变速的平稳性中起着重要的作 值 。然后油膜保持稳定 ,这就表示第一阶段结束和
用 。然而 ,平滑换档和维持离合器高寿命的要求之 第二阶段开始时 ,出现最大力矩或者摩擦力峰值 。
体上 。因为纸基摩擦材料的热量传递系数大大低于
金属基材料 ,并且离合器表面液压油量很小 , 传递热
量可忽略不计 。可得离合器表面传热的一维方程式 :
9T 9t
=ρkc
92 T 9x2
(3)
式中 : T ( t) 为温度 ; x 为金属盘上热量传递的方向 ;
c、ρ分别为液压油的热容量和密度 , 通常取 c = 460 J ·kg - 1 ·K- 1 ;ρ = 7 800 kg m - 3 ; t 为过程时间 ; k
依据上述理论 ,可以设计湿式离合器摩擦片装 置 。实验使用的是从标准自动变速器上取得的纸基 湿式离合器摩擦片 ,试验离合器摩擦片的参数为内 直径 91. 8 mm , 外 直 径 108. 1 mm , 接 触 面 积 2 559 mm2 ,试验装置的输入输出参数与实际变速 器一致 。自动变速液 A TF 采用在 40 ℃时粘度为 36 mm2 s - 1 的矿物油 。
间有矛盾 ,因为平滑换档要求有较长的接合期 ,这就 导致了较高的热量负荷 ,影响离合器的使用寿命 。
在自动变速器中 ,离合器承受的能量有两种 :一 种是从惯性能量中获得的动力能量 ,这可以用被离 合器制动的旋转飞轮所模拟 ;另一种能量是由整个 接合过程提供的动力产生的驱动力矩 ,研究采用一 个可以在接合过程中提供驱动力矩和惯性转矩的湿 式离合器装置 ,模拟离合器面接合期与自动接合装 置的能量传递 ,接近实际工程机械中的使用 。
润滑油由管道流向保持架 ,润滑油覆盖离合器 摩擦片表面 ,润滑油的流量可在 0～90 m3 s - 1 改变 。 在实际自动变速装置中 ,测量离合器表面的油量是 非常困难的 ,但该测试装置可实现这一功能 。
在自动变速器中湿式离合器摩擦片的上限滑动 速度大约是 50 m/ s ,测试装置可控制在90 m/ s。工 程机械发动机可提供给自动变速器的多片离合器中 每个摩擦片表面大约 40 N ·m 的驱动力矩 ,在测试 装置中液压电动机提供 66 N ·m 的驱动力矩 。电 机从低速到高速制动的变化可模拟摩擦片从起动到 停止的过程 。工程机械每个摩擦片表面的实际惯量 为 0. 01 kgm2 , 测试装置可提供 0. 004 5 ～ 0. 012 kgm2 的惯量 。在工程机械变速装置中典型的摩擦 片接触压力为 0～2 M Pa ,测试装置中可获得 0～7 M Pa 。参数对比见表 1 。
为导热系数 。不同种类的钢铁的温度传递特性有较
大差异 ,铁基分离盘和保持架导热系数 k 大约为 36
Wm- 1 K- 1 。初始温度与试验开始平衡温度 T 相等 :
T ( x , 0) = T0
(4)
假设在开始接合时 , 热量并没有传递到分离盘
的保持架上 ;同时假设在分离盘和保持架间有连续
的热量传导 ,距离为 L ; 当接合停止时 , 温度保持起
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客车技术与研究
2007 年 第 5 期
自动变速器湿式离合器摩擦片 接合特性的测试方法研究
孟 峰 , 田晋跃
(江苏大学 汽车与交通工程学院 ,江苏 镇江 212013)
摘 要 :自动变速器湿式离合器摩擦片的测试装置可以通过变更滑动速度 、转动惯量 、法向作用力和 润滑油量 ,测量得包括法向力 、制动力矩 、滑动速度和随时间变化的温度等数据 。这些输入参数与 所得到的输出数据与工程机械自动变速器中的参数与数据极为相似 。 关键词 :自动变速器 ;测试装置 ;湿式离合器 ;摩擦片 ;接合特性参数
( School of Automo biles and t raffic Eng. , Jiangsu U niv. , Zhengjiang 212013 , China)
Abstract :The test apparat us to f rictio n disc of wet clutch in automatic t ransmissio n can change some test parame2 ters , such as sliding velocity , t urning inertia , normal applied force and lubrication volume. The measured o utp ut da2 ta include no rmal force , brake to rque , sliding velocity and temperat ure variation wit h time. The inp ut parameters and outp ut characteristics obtained f ro m t his apparat us are similar to t ho se in t he auto matic t ransmissio ns used in a ca r . Key words :automatic t ransmission ; test apparat us ; wet clutch ; f rictio n disc ; engagement characteristic
图 2 湿式离合器测试装置总体布置示意图
离合器摩擦片表面的温度通过外壳 、保持架和 分离盘上的孔采用温度计测量 , 该测量点为直径 4 mm的孔 ,测量温度为平均表面温度 。该表测量波 长在 8～14μm 之间 ,测量范围 - 50～1 000 ℃,响 应时间大约为 30 ms ,测量误差为 ±0. 5 ℃。
始温度 :
T ( L , t) = T0
(5)
·2 ·
L 取 0. 02 m 时 ,就可在接合时间获得稳定值 ,
分离盘上热传导方程热量传导条件 :
9T 9x
(
0
,
t)
=
q″( t)
k
(6)
式中 q″( t) 为离合器摩擦片单位面积的输入功率 。
运用有限差分方法以及边界条件方程 (4) ～ (6)
求解方程 (3) ,可得摩擦片的传热特性 。
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2007 年 第 5 期
接相连 ,以减少振动 。 离合器的角速度用装在轮齿 2 上的磁感应传感
器测量 。该传感器测量齿轮转动时产生的电磁循环 的频率 ,然后将信号转换成角速度 。为了测量制动 力矩和标准力 ,将两个压电式传感元件 7 、8 安装在 保持架 6 和外壳 9 之间 。测压元件吸收来自离合器 摩擦片的所有力 。测力传感器的工作范围力为 200 kN ,力矩为 200 N ·m 。
3) 离合器表面的摩擦能量 。离合器表面和分离
盘之间的摩擦产生的制动力矩如方程 ( 1) 所示 。从
这个方程式中 ,摩擦片表面接合过程产生的能量 :
te
W = ∫[ Mb ( t)ω( t) ] dt
(7)
0
摩擦制动力矩影响ω( t) 、P ( t) 以及摩擦片表面
接合过程产生的能量 W 。
4) 有关标准 :
中图分类号 : TB302. 3 文献标识码 :A 文章编号 :100623331 (2007) 0520001203
Test Method Research on Friction Disc of Wet Clutch in Automatic Transmission
MENG Feng , TIAN Jin2yue
根据混合膜润滑理论 ,由油压和粗糙表面产生 混合膜 ,获得最低的摩擦 ;然后 ,第二阶段持续到最 小摩擦力到来之后 ,也就是在 1/ 2 接合循环之后 ;最 后在粘性过程后期摩擦力增加 ,此时滑动速度降到
摩擦片接合过程包括三个不同的阶段 。第一个 0 ,滑动摩擦转变为静摩擦 。
阶段是摩擦片接触分离片 ,强迫油流通过纸基摩擦 片材料 ,形成具有一定压力的油膜 ;第二个阶段油是
Md = 0
0 < t < te/ 10
Md =
( te
M d max - te/ 10)
(t
-
te/ 10)
te/ 10 < t < te
(2)
M d = M d max
te < t
图 1 制动压力 、制动力矩和滑移速度与时间的关系
2) 离合器表面的温度特性 。运用传热学原理 ,
并假定所有的热量传递到离合器分离盘和离合器壳
Mb ( t) = FN ( t)μ( t) rm
P( t) = Mb ( t)ω( t)
α( t)
=
∑M
I
=
M d ( t)
I
Mb ( t)
(1)
ω( t) =ω0 + ∫α( t) dt
式中 : rm 为摩擦表面的平均半径 ; I 为系统惯量 ;ω0
为开始结合时的角速度 。
针对制动力矩的模型 ,制动过程中 ,制动力矩会接 近线性增加 ,在接合期末到达最大值 ,在驱动力矩开始 时 ,驱动力矩比较低。如图 1 所示。可得方程(2) 。
·1 ·
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第 5 期 2007 年
客车技术与研究
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率 P( t) :
离合器总体装置见图 2 。在整个接合过程中 , 液压电动机驱动试验装置提供驱动力矩 。电动机最 大输出功率 28 kW ,转速可达到 10 000 r/ min ,液压 系统最大工作压力 42 M Pa ,驱动力矩 66 N m 。多个 可更换的惯性盘 4 连接在电动机上 ,实现可变化的 惯性系统 ,电动机驱动齿轮 2 ,湿式离合器摩擦片 12 连接到啮合齿轮 3 上 。