湿式多片摩擦离合器摩擦副热分析
基于有限单元法湿式离合器摩擦副温度场分析
基于有限单元法湿式离合器摩擦副温度场分析陆建荣【摘要】温度对湿式离合器摩擦副的性能和寿命具有重要影响.针对某款变速箱湿式离合器的工作接合过程,以一档离合器为例,结合热分析和有限元理论分析,对摩擦生热过程中的热传导和热流密度进行分析,确定热传导边界条件和初始条件,并建立湿式摩擦副的温度分布函数,获得不同结合次数温度分布.基于ANSYS瞬态热分析模块,根据摩擦生热原理,建立摩擦副分析模型,获得工作过程中温度分布规律;对不同时间情况下,主、从片的温度分布进行分析;对比分析不同的油槽花纹与从动片尺寸对温度场的影响.对比分析结果可知:油槽花纹与其尺寸的选择对温度场分布影响较大;双圆弧形油槽综合最优;模型分析和理论分析结果的一致性验证分析方法的正确性;通过改变摩擦副材料物理属性、结构尺寸和加载条件来分析其他工况情况,进而得出不同条件下摩擦副温度分布的情况.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)011【总页数】5页(P166-170)【关键词】湿式离合器;温度场;摩擦副;热流;有限单元法;模型【作者】陆建荣【作者单位】上海大学机电工程与自动化学院,上海200444;南通开放大学机电工程学院,江苏南通226006【正文语种】中文【中图分类】TH16;TH133.4;U463.22湿式摩擦副由几组浸泡于油液中交叉排列的钢片和摩擦片组成，可用来实现动力的传动或者制动，因具有使用寿命长、可靠性高、磨损率低等优点在工程车辆变速箱离合器和驱动桥制动器上应用越来越广泛[1]，因此对其进行研究具有重要意义。
温度对摩擦副的性能和受命具有重要影响，从而进一步影响离合器或制动器的性能和寿命。
因此，选取湿式离合器摩擦副进行研究具有重要的应用价值。
针对湿式摩擦副的研究，国内外学者取得了一定的成果：文献[2]通过改变摩擦副材料，从而研究摩擦系数的影响规律，研究可知当其取值越高时，可有效提供系统传递扭矩的能力；文献[3]对油槽形式的影响进行分析，发现其形式改变可有效改善油液流量；文献[4]对功率吸收能力进行研究，发现高功率吸收能力，有利于热稳定性，可提供稳定可靠的传递能力；文献[5]对偶片结构进行研究，结果可知偶片可以改善摩擦副的耐久性和功率吸收特性。
湿式多片式制动器摩擦热温度场分析
Ｑ （ ／ ， ） —— 摩擦 衬片的温度函数 ， （ ℃） 。 （ 随距离时 间变化 的温度 函数） 边界条件 ：
。
＋ ｎ （ ） 。 （ ｒ 卜 Ｆ Ｊ Ｊ （ Ｉ ｃ 。 ｓ ＝ 。
初始条件为 ：
丁 ＝ 一 １， ２ ３ ・ ・
…
此：
ｌ 旦 Ｏ ｔ
Ｑ （ Ｉ ， ｔ ） １ ＝ ．
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（ ３ ）
（ ４ ）
Ｇ （ ） 一 （ ｏ ） ＝ ＋ ∑ ｃ ｏ ｃ 。 ｓ 一
，
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…
Ｆ ：
剐 Ｉ ， ） ｃ 。 ｓ
）
将（ ９ ） 式、 （ １ ０ ） 式代人 （ ８ ） 式得常微分方程 ：
｝ 展开 Ｇ （ １ ， ｆ ）
摩擦 副通常采 用纸基摩擦 材料 和６ ５ Ｍ ｎ 钢分别作 为摩擦 衬片和对 偶 钢片的基体材 料。在摩擦 衬片和对 偶钢片刚开 始接触制动 时 ， 由于 摩擦 衬片与 对偶 钢片相 对滑动而产 生摩擦热 ， 这些 热量被 摩擦衬 片与 对 偶钢片本 身吸收并通 过内部传热 方式与外界 达到稳态平 衡 ， 摩擦温 度 场 的计算 是基于摩擦 面的磨损 、 压力分布是 均匀的 ， 由此可知 ， 摩擦 产生的热量在摩擦面是均匀分 布的 ； 忽略摩擦衬片的径 向导热 ， 假设导 热过程 中只沿摩擦衬 片厚度 的方 向 ； 摩擦衬 片的物理性 能参数在制 动 过程 中不产 生变化 ； 摩擦 产生 的热 量与摩擦衬 片表面 的导 热量形成稳 态平衡 ； 根据 对称性质 ， 摩擦衬 片沿厚度方 向的中点处导 热量为零 ； 由 于制动时间较短 ， 而且摩擦 面上的冷却油被挤压进来 ， 忽略制动过 程中 的冷却油散热 ； 基于上述假定情 况 ， 制动摩擦过程通过简化成一维 热传 导问题试验证明是可行的 。 摩擦温度 场是时 间和位置 的函数 ， 除 了与摩擦材料 的热物理性 能参数有关外 ， 还 和制 动过程中的制动力矩 、 运动速度 和摩擦 功率等参 数随 时间距离 的变化 有关 。根 据力学模 型与物理模 型 ， 可得摩擦 副热 传导 的数学模型为 ：
湿式多片离合器的设计分析
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。
湿式多片离合器的热弹性失稳分析
的滑动摩 擦进 行 了数值 仿 真 ， 采 用 经 验 公 式 假 设 并
了盘 片上 的压力扰 动 。但 现 实 中热点 现 象 出现在 离
合 器摩 擦 表 面初 始 温 度 均 匀 分 配 的 情 况 下 。文 献 ［］ ６ 中应 用有 限元 空 间 离 散 化 和 模 态 叠 加 的 方 法 ，
象 对不 同结 构尺 寸对偶 钢盘 的影 响 。
摩擦副摩擦表面压力和摩擦副间的摩擦因数。 材 料温度 变 化会 引起 摩 擦 副 几 何 尺 寸 的 变 化 ，
材 料 的热应 变率可 表示 为
＝ Ｔ ａ８ （） ５
１ 摩擦副热一 结构耦合计算模型
１ １ 摩 擦 副结构模 型 与加载 方法 ． 湿式 多片离合 器 对偶钢 盘 和摩擦 衬 片沿 轴 向交 替分 布 ， 独取 出一 张钢 盘 和 与其 接触 的两 张 摩 擦 单 衬 片作 为分 析对象 。纸 基材 料摩擦 盘 的导 热 系数 非 常小 ， 离合 器滑 动摩 擦 过 程 中只有 很 少 热 量 通 过 纸
・９９ ・ １
器 滑 动摩擦 过程 中 的翘 曲现象 ， 为不 同 的载 荷 分 认
布 会导 致不 同 的翘 曲形 式 。文 献 ［ ］ ８ 中认 为湿 式 离 合 器 的磨 损 量 可 表 示 为 油 压 和 滑 动 摩 擦 速 度 的 函
摩 擦副 摩擦 面上产 生 的热流 密度 为
ｇ ，， ＝ （ Ｙ ｚ ｔｇ （ Ｙ ｚ （ Ｙ ， Ｐ ， ，，） ｖ ， ，，） ） （） ２
擦盘颤振 现象 。文献 ［ ］ ２ 中通过红外摄像技术 ， 对 制动 器钢 盘裸 露部分 的热 点形 成过程 进 行 观测 后指 出热 点现 象和 摩擦 副的结 构 、 始边 界 条件 、 何形 初 几
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。
湿式多片离合器的热弹性失稳分析
湿式多片离合器的热弹性失稳分析邓涛;胡丰宾;孙冬野【摘要】基于湿式多片离合器实际结构和约束条件,应用ANSYS/LS-DYNA进行离合器摩擦副滑动摩擦阶段的瞬态热-结构耦合仿真,以分析对偶钢盘上的热点分布形式,比较不同厚度和不同环面宽度下,对偶钢盘表面的温度分布情况.最后用一个实例分析了对偶钢盘的尺寸对其热弹性失稳现象的影响.%Based on the real structure and constraint condition of wet multi-disc clutch, a transient thermal-structure coupling simulation of the clutch at its slipping phase is conducted with ANSYS/LS-DYNA to analyze the hot spot distribution on steel discs and compare the surface temperature distribution of steel discs with different thicknesses and surface widths. Finally, the effects of the dimension of steel disc on thermoelastic instability phenomenon are analyzed with a real example.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2012(034)010【总页数】5页(P918-922)【关键词】离合器;热弹性失稳;热应力;温度场;翘曲【作者】邓涛;胡丰宾;孙冬野【作者单位】重庆交通大学机电与汽车工程学院,重庆400074;北汽福田汽车工程研究院商用车动力总成工程中心,北京102206;重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆400030【正文语种】中文前言湿式离合器摩擦副为环形薄片，在滑动摩擦过程中会产生热弹性失稳现象，引起对偶钢盘局部温度过高，产生波浪形翘曲。
基于ABAQUS的湿式离合器摩擦副温度场有限元模拟
基于ABAQUS 的湿式离合器摩擦副温度场有限元模拟吴瑾1，李乐s王立勇(1.北京信息科技大学机电工程学院，北京100192;2.北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室，北京100192)摘要：显式多片换挡离合器作为自动变速系统与综合传动装置的核心部件之一，工作过程中接触面摩擦产生大量的热，摩擦热 引起的离合器内部温度和热应力非线性变化是离合器失效的重要因素，目前的实验条件和方法还不能准确测试接触表面温度变 化状态。
研究湿式离合器摩擦副温度场分布变化规律具有重要意义，以湿式离合器摩擦副为研究对象，对温度场进行理论分析、 有限元模拟。
关键词:湿式离合器;摩擦界面;软件仿真;温度场中图分类号:T H 17 文献标识码：BD O I ： 10.16621/j .c n k i .is s n 1001-0599.2018.07.29引言湿式离合器作为汽车在起步和换挡时重要工作部分，离合 器的主要部件是摩擦副，摩擦副由对偶钢片和摩擦片组成，摩擦片则由摩擦衬片和摩擦基片烧结而成。
湿式离合器比干式 离合器磨损小、性能稳定、工作寿命长、转矩容量大、控制简 单、接合平稳。
在离合器结合的短暂时间内，对偶钢片和摩擦 片之间的摩擦会产 生热量，使对偶钢 片和摩擦片的温度 升高，致使离合器 失效。
实验表明，湿 式换挡离合器的失 效形式通常是因为 换挡瞬间温升过 局，盘面温度和应 力梯度过大，从而 导致摩擦副的翘曲 变形，甚至烧结为 一体。
因此，研究离 合器在一般接合过 程中摩擦副的温度 场变化，可以为离 合器摩擦副温度变 化的研究提供参考 模型。
使用A B A Q U S 建立湿式接合离合 器摩擦副的3D 有 限元模型，考虑摩 擦接触、相对旋转 运动和热机親合等 因素，研究接合过 程影响摩擦副接触 表面的温度场分布 的一些情况。
图1湿式离合器摩擦副钢片和摩擦片 有限元模型1三维有限元模型的建立湿式换挡离合器是很多片环状对偶钢片和摩擦片相间分布组成的，见图1。
湿式摩擦副滑摩过程温度场分析及实验验证
湿式摩擦副滑摩过程温度场分析及实验验证李乐;李浩;王立勇;袁跃兰【摘要】湿式摩擦副滑摩过程温度场与应力场相互耦合作用,温度场分布受到多种因素影响,其中压力、旋转速度、润滑流量作为湿式摩擦副工作参数对其温度场的影响尤为显著.在理论分析基础上,采用有限元数值模拟分析与实验研究相结合的方法,对摩擦界面温度场时空分布特性进行研究,同时研究界面温度场在摩擦副工作压力、相对转速和润滑流量作用下的变化规律.研究表明:在对偶钢片和摩擦片近外径侧更易出现高温和应力集中区,且对偶钢片相对于摩擦片更易出现温度和应力分布不均匀情况;温度场中高温集中区与应力场中应力集中区相对应,最大温度随着压力增加、相对转速增大、润滑流量减少而显著上升,该结果得到试验结果的验证.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2019(044)006【总页数】10页(P1-9,46)【关键词】湿式摩擦副;温度场;热机耦合;热电偶测温【作者】李乐;李浩;王立勇;袁跃兰【作者单位】北京信息科技大学机电工程学院, 现代测控技术教育部重点实验室北京100192;北京信息科技大学机电工程学院, 现代测控技术教育部重点实验室北京100192;北京信息科技大学机电工程学院, 现代测控技术教育部重点实验室北京100192;贵州交通职业技术学院机械电子工程系贵州贵阳550008【正文语种】中文【中图分类】THI17以湿式摩擦副为核心部件的湿式多片换挡离合器是现代自动变速系统与综合传动装置的核心部件之一，广泛应用于履带装甲车辆、大型船舶、起重机、装载机等和工程机械等重型装备。
离合器接合过程中，湿式摩擦副处于滑动摩擦状态，产生大量摩擦热，润滑油流经接合界面带走部分热量。
但是，由于接触压力的不均匀分布仍会导致摩擦界面温度非均匀分布，产生热弹不稳定性[1-4]，进而导致离合器摩擦副出现热斑、翘曲变形等早期失效形式。
随着时间的推移，过高的温度会使摩擦副出现严重磨损、材料脱落甚至烧结为一体[5]，严重影响湿式离合器工作性能。
湿式多片摩擦离合器接排过程热结构耦合分析
１ 引 言
湿 式 多 片摩 擦 离 合 器传 递 转 矩 大 、 承载 能力 强 、
ｔ ｅｈ ｏ ｌ ｔｈ ｇ ａ ｔｍｕ ｔ —ｄ ｓ ｒ ｅ ｃｕｃ ｅ ｔ ｆｃ ｕ ｃ ｅ ｒｏ ｗｅ ｌ ｆ ｉ ｉｋ ｍａ ｉ ｌ ｔｈ，ｔ ｅｎ ｒ ｌ ｒ ｓｕ ｅ ｂ ｔ ｅ ｎ ｔ ｅｄ ｓ ｓｗ ｒ ｎ ｌｚ ｄ， ｈ ｃ ｉｎ ｄ ｓｒ ｎ ｈ ｏ ｍａ ｐ ｅ ｓ ｒ ｅ ｗ ｅ ｉｋ ｅ ｅ ａ ａ ｙ ｅ ｔ ｅ ｆ ｔ ｔｉ ｈ ｉ ｒ ｏ ｉ —
ＨｅＺ ｅ—ｙ Ｌ ｅ—ｓｅｇ ， ｉ Ｔ ｎ — ｉ ａ ｌ ｉ ， ｖＨ ｎ ｈ ｎ Ｌｎ ｅ ｇ ｊ ｏ ，Ｐｎ ＿ ａ ｉ ｆ
（ ．Ｓａ ｅ ｂｒｔｙｏ ｅｈ ｎ ａ ａｓ ｉｉ ，Ｃ ｏｇ ｉ ｎｖ￣ｔ， ｈｎ ｑ ｇ ０ ０ ０ Ｃ ｉ ； １ ｔｅｋｙｌ ｏａｏ ｔ ａ ｒ ｆｍ ｃａ ｉ ｌｒｎｍｓｏ ｃ ｔ ｓ ｎ ｈｎ ｑ ｇｕｉ ｉ Ｃ ｏｇ ｉ ４ ０ ３ ， ｈｎ ｎ ｅ ｙ ｎ ａ
摘 要： 针对船 用齿轮 箱湿式多片摩擦 离合 器 ， 考虑摩擦片与摩擦 片座外花键 、 对偶 片与 离舍 器齿轮 内花键 间摩擦 力 作 用， 分析 了摩擦 片副 间的正压力和花键 齿间摩擦 力的分布 规律 ， 并计算 了摩擦 片副 的热 流密度及对 流换热 系数 ； 用 Ａ Ｓ Ｓ建立 了多对摩擦 片副的热弹接 触有 限元 分析 模型 ， 利 ＮＹ 通过瞬 态热结构耦合 分析 ， 出接排 过 得 程 中摩擦 片副间温度 云图及 温度 沿径 向、 轴向分布规律 ， 同时分析 了摩擦 片的热弹变形及 片间接 触压力。
ｂ ｔ ｎ ｂ ｔ ｅ ｎ ｔ ｅ ｔｅｈ ｗ ｒ ｏ ｃ ｕ ｅ ｕｉ ｗ ｏ ｅ ｈ ｅ ｔ ｅ ｅ ｃ ｎ ｌ ｄ ｄ，ａ ｄ ｔｅ ｈ ｅ ｔ ｕ ｎ ｏ ｖ ｃ ｉｎ ｈ ａ ｒ ｓ ｒｅ ｆ ｃｅ ｏ ｃ ｉｎ ｄｓ ｓ ｗ ｉ ｎ ｈ ｎ ｔ ｅ ｈ ａ ｘ ａ ｄ ｃ ｎ ｅ ｔ ｅ ｔｔ ｌ ｆ ｏ ｎ ｅ ａ ｆ ｅ ｌ ｉｍ ｆ ｒ ｔ ｉｋ ｅ＇ ｌ ｆ ｉ ｏ ￣
湿式双离合器温度特性的研究
湿式双离合器温度特性的研究湿式双离合器是一种广泛用于汽车和摩托车等车辆传动系统中的重要部件。
它具有快速换挡、高效率、平顺性好等优点，在提升车辆性能和减少燃油消耗方面发挥着重要作用。
然而，在长时间高负荷工况下，湿式双离合器会产生大量的热量，并且高温会导致其工作性能下降，甚至引发严重的故障。
因此，研究湿式双离合器的温度特性对于提高其工作可靠性和性能具有重要意义。
首先，摩擦片材料的摩擦磨损会产生大量的热量。
湿式双离合器的工作原理是通过摩擦片的摩擦作用，将发动机的动力传递到传动系统中。
当摩擦片与摩擦盘接触时，由于摩擦而产生高温，导致湿式双离合器的温度升高。
因此，研究摩擦片材料的热导性能以及其在高温下的摩擦特性对于提高湿式双离合器的耐热性具有重要意义。
其次，湿式双离合器的冷却系统对其温度特性起着至关重要的作用。
冷却系统通过在湿式双离合器上安装散热器和冷却管路，将产生的热量带走，降低湿式双离合器的温度。
因此，研究冷却系统的设计和优化对于改善湿式双离合器的散热性能至关重要。
再次，湿式双离合器的工作条件也会对其温度特性产生影响。
例如，不同工况下的工作负荷大小、刹车和加速等操作对湿式双离合器的温度升高有直接影响。
因此，研究不同工作条件下湿式双离合器的温度响应规律，有助于制定合理的操作策略以及设计出更加耐高温的湿式双离合器。
最后，湿式双离合器的材料性能也影响其温度特性。
传统的摩擦盘和摩擦片材料主要是用金属材料制成，金属在高温下容易导热，但也有可能因为热膨胀而引起融合失效。
近年来，一些新型摩擦盘和摩擦片材料，如有机胶粘剂和陶瓷材料等，具有优异的耐热性能和摩擦性能，可以显著提高湿式双离合器的工作温度范围。
综上所述，湿式双离合器温度特性的研究对于提高其工作可靠性和性能具有重要意义。
这需要从摩擦片材料的热导性能、冷却系统的设计和优化、工作条件的控制以及材料性能的改进等方面进行深入的研究。
通过这些研究，可以进一步提升湿式双离合器的热耐受性，延长其使用寿命，并为汽车和摩托车等车辆的传动系统提供更好的性能。
湿式多片摩擦离合器摩擦副热分析
湿式多片摩擦离合器摩擦副热分析
重庆大学硕士学位论文
学生姓名：陆国栋 导师姓名：杨 为 教 授 专 业：车辆工程 学科门类：工 学
重庆大学机械工程学院
二 O 一一年四月
Thermal Analysis of Friction Pair of Wet Multi-disc Clutch
湿式多片离合器散热性能研究
离合 器 接合 过 程 的摩 擦 热 量
离 合器 接合 时 ，摩 擦 片 与 对偶 钢 片 的 相对 滑 动会 产 生摩 擦 热 ，单 位 面 积 上单 位 时 间 内生成 的摩
湿式 多 片离 合 器具 有 转 矩 容 量大 、使 用 寿 命长 、摩擦 性 能 稳 定 、热 衰 退小 等 优 点 ，广 泛应 用 于
各 种 车辆 和 工程 机 械 ．但 湿 式 多 片离 合 器 接合 时产 生 的热 量 不 能及 时通 过 冷 却 系统 散 热 ，使 湿 式多 片离 合器 摩 擦 片 和 对 偶 钢 片 因热 量 累积 而 产 生 失 效 【引 卜 ．本 文 对 某 车 型 的湿 式 多 片离 合 器 在接 合 过
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文 章编 号 ：１ ０ － ３ ２ （ ０ ０ ２ ０ ０ － ５ ０ ６ ７ ０ ２ １ ）０ － ０ ６ ３
湿 式 多片离 合器散 热 性 能研 究
陈遥 飞 ，尤庆坤 ，魏 国 ，张 勇 ，司 洪 来
（天 津 一 汽 夏 利 汽 车股 份 有 限公 产 品 开发 中心 ，天 津 ３ ０ ９ 司 ０ １０）
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湿式离合器摩擦副瞬态温度场仿真分析
第57卷 第1期Vol. 57 No. 12019年1月January 2019农业装备与车辆工程AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERINGdoi:10.3969/j.issn.1673-3142.2019.01.007湿式离合器摩擦副瞬态温度场仿真分析顾健华1，黄晨1，陈旭2（1. 201800 上海市 上海汽车变速器有限公司；2. 200093 上海市 上海理工大学）[摘要]针对离合器接合过程摩擦副过热损坏问题，以某湿式DCT双离合器为研究对象，开展了湿式双离合器接合过程瞬态温度场分布规律研究，借助ANSYS仿真软件获得离合器摩擦副起步和换挡过程中瞬态温度场以及径向温度分布规律。
研究表明：接合过程中离合器摩擦副表面最高温度出现在即将接合完成时刻；随径向半径的增大，温度逐渐升高；升、降挡过程中，起步及2挡降1挡工况时离合器摩擦副高热负荷相对较高。
[关键词] 湿式双离合器；接合过程；摩擦副；瞬态温度场；仿真[中图分类号] U463.2 [文献标识码] A [文章编号] 1673-3142(2019)01-0028-05Simulation Analysis of Transient Temperature Field of Friction Pair of Wet ClutchGu Jianhua1, Huang Chen1，Chen Xu2(1. Shanghai Automobile Gear Works, Shanghai 201800, China;2. University of Shanghai for Science & Technology, Shanghai 200093, China)[Abstract] In order to solve the problem of overheating and damage of friction pair during clutch engagement, a wet DCT dual-clutch is taken as the research object, the transient temperature field and radial temperature distribution during clutch engagement are studied. The transient temperature field and radial temperature distribution are obtained by ANSYS simulation software. The results show that the highest surface temperature of clutch friction pair occurs at the moment of completion of engagement. With the increase of radial radius, the temperature increases gradually; In the process of up and down gear, the high heat load of clutch friction pair is relatively high when starting and gear 2 down to gear 1 working condition.[Key words] wet dual-clutch; engagement process; friction pair; transient temperature field; simulation0 引言离合器是DCT变速器的重要组成部件，其主要作用是实现汽车动力传递。
湿式多片离合器摩擦副温度仿真分析
图 ｌ 湿 式 多 片 离合 器 结构
收 稿 日期 ： １ ０ ２ １— ４一ｌ ０ ８
基金项 目： 国家 自然科学基金资助项 目（ １７ ４ １ ； ５０ ５ １ ） 机械传动 国家重点实验室 自主研究项 目 作者简介 ： 亚联（９２ ）男 ， 研究员 ， 杨 １７ 一 ， 副 主要 从 事 动力 传 动 及 控 制研 究 。
１ 湿 式 多片 离 合 器 滑 磨 功 数 学 计 算 模 型
１ １ 湿 式 多 片 离 合器 工作 原 理 ． 湿 式 多 片离 合 器 结 构 如 图 １所 示 ， 要 由 摩 擦 片 、 偶 主 对 钢片、 缸、 油 活塞 等 部 件 组 成 。摩 擦 片 是 将 铜 基 粉 末 粘 结 在 带 有 内齿 的 基 片 钢 片 两 侧 制 成 ， 侧 粉 末 粘 结 层 厚 度 均 为 两 ０ ５ｍｍ， 片 钢 片 厚 度 为 １２ Ｉ ｌ 对偶 钢 片 厚 １２ｍｍ。湿 ． 基 ． ｎ； ｎ ． 式 多 片离 合 器 接 合 时 ， 工作 压 力 油 经 控 制 油 道 进 入 活 塞 右 侧
油缸 ， 活塞在工作压力 油压 力的作 用下 向左移 动， 动钢 片 推
逐 渐 压 紧摩 擦 片 ， 片 和 摩 擦 片 经 过 滑 摩 逐 步 达 到 同 步 旋 钢
合器的热问题作 了， 泛研 究
。本 文 在 国家 自然科 学基
转 ， 而实现动力传 动 。湿式 多片 离合器分 离时 ， 制油道 从 控 与油箱连通 ， 工作 压力 油流 回油箱 ， 油缸 内作用 于活塞 上 的
第３ ２卷 第 ７期
湿式多片离合器摩擦副温度仿真分析
瞬态温度场的基本方程为：
·
Ｋ Ｔ＋ＤＴ ＝Ｇ
·
（ １ １ ）
（ ２ ０ ）
式中： Ｋ ， Ｄ分别为导热矩阵和变温矩阵； Ｔ ， Ｔ 分别为节点温度 Ｆ 为广义节点热流量 向量和节点温度对时间的导数向量； 向量。 各单元的导热矩阵 Ｋ ， 变温矩阵 Ｄ ， 节点热流量向量 Ｇ ｉ ｊ ｉ ｊ ｉ 可表示为： Ｋ ｉ ｊ＝ Ｎ Ｎ Ｎ Ｎ Ｎ Ｎ ｄ ｘ ｄ ｙ ｄ ｚ ＋ ＮＮｄ ｓ α ＋Ｋ ＋Ｋ [Ｋ ｘ ｘ ｙ ｙ ｚ ｚ]
（ １ ８ ）
图８ 离合器主、 从动盘片间的滑摩功变化曲线
（ １ ９ ）
４ 建立生热模型
４ ． １ 热流密度的计算 以上计算了湿式多片离合器滑磨功， 现假设在车辆接合 过程中湿式多片离合器滑磨功全部转化为热能， 则任一摩擦
９ － １ １ ］ 副间某一点在任一时刻所产生的热流密度为 ［ ：
Ｗ（ ｔ ） ／ ｄ Ａ＝ｑ （ ｉ ， ｒ ， ｔ ） ＝μ （ ｉ ， ｒ ， ｔ ） ｐ （ ｉ ， ｒ ， ｔ ） ｒ ｄ （ ｔ ）（ １ ０ ） ω 式中： Ｗａ Ｗ（ ｔ ） ； ｐ 为衬片接触比压， （ Ｐ ａ ） ； μ为摩擦系数； ｌ ｌ＝ ｄ （ ｔ ） 为 摩 擦 片 转 速 差， （ ｒ ａ ｄ ／ ｓ ） ； ｑ （ ｉ ， ｒ ， ｔ ） 为 热 流 密 度， ω ２ （ Ｗ／ ｍ ） ； ｉ 为第 ｉ 对摩擦副为常数， 本文取 ｉ ＝ ５ 。 用有限元法进行瞬态温度场计算时， 在空间量纲方面用 有限元离散， 采用伽辽金加权残值法建立迭代格式； 在时间
Ｊ α ｎ ｎ ＝Ｔ Ｌ －Ｔ ｎ 式中 α ｎ 为离合器角加速度。
ｔ Ｌ
}
（ ３ ）
Ｗ ２ ＝ 式中 Δ ω＝ ω ω ｅ－ ｎ
8000KW救助船舶湿式多片摩擦离合器过热分析
8000KW救助船舶湿式多片摩擦离合器过热分析作者：张尚耀李辉来源：《珠江水运》2018年第07期摘要：船用湿式多片摩擦离合器（图1）的摩擦片在较高速度时容易发生滑摩或油膜剪切发热问题。
这与润滑油油路结构、摩擦片油槽结构及离合器使用条件、摩擦片内部温度场、位移场有关，还与润滑及冷却介质的流场有关。
本文着重对我局8000KW系列救助船舶所采用的湿式多片摩擦离合器在操作、维护和管理方面可能会引起多片摩擦离合器过热这个问题进行分析。
关键词：离合器过热8000KW系列远洋救助船舶采用齿轮箱为瓦锡兰公司配套提供，标配产品。
垂直偏心布置，偏心距850mm。
型号SCV85-PC69/P72，额定输入功率4500KW，额定输入转速750rpm，输出转速（螺旋桨转速）192.1rpm。
轴带发电机输出转速1513rpm，输出功率1800KW。
轴带消防泵输出转速1791rpm，输出功率1050KW。
轴带齿轮油泵组为同轴双联泵，其高压泵排量106升/分钟，低压泵排量190升/分钟。
每台齿轮箱配置1台独立的电动滑油、控制油备用泵，为同轴双联电动齿轮泵。
低压泵提供齿轮箱的相关部件润滑、冷却用油，高压泵为离合器和变距桨提供液压控制用油[1]。
齿轮箱主离合器和消防泵离合器均采用液压驱动的多片式摩擦片离合器，以减轻離合器合排时的扭力冲击振动对离合器及齿轮箱部件造成损害。
1.离合器摩擦片过热的主要成因实际工作状态下，离合器摩擦接触面的压力分布往往是不均匀的，这就造成了接触压力高的区域产生了较高的温度场，有较高温度场的区域又会形成较高的热膨胀，从而导致更高的接触压力的形成。
这种正反馈作用在相对滑动速度超过一个临界值的情况下将变得很不稳定，加剧摩擦表面接触压力和温度场的不均匀性，导致摩擦系统的不稳定，这种现象称为热弹性不稳定现象。
热弹性不稳定将导致摩擦面上产生局部高温点，从而导致材料破坏、热裂纹生成和摩擦振动的引起（如图2）。
研究发现，过热的两大主要原因是离合器合排打滑和严重带排。
湿式离合器内花键摩擦热负荷分析
湿式离合器内花键摩擦热负荷分析俞建卫;王礼飞;施毅;魏巍;陈雄【摘要】By taking a friction disk of high energy density wet clutch as research object,the thermal load on the friction disk’s involute spline was studied. Based on ANSYS mult-physics fields,a three-dimensional transient thermal-structural coupling model was established in friction disk engagement process. By considering the impacts of composite oil grooves in spiral radial direction,the transient thermal stress and deformation ofthe internal spline were analyzed. The results show that the large temperature gradient is occurred in internal spline tooth portion in the engagement process,and thermal stress is significantly concentrated at the root of the tooth,which affect the engagement reliability of spline greatly under complicated working conditions. The thermal deformation in the tooth portion is varied greatly along with different positions in oil grooves,which causes the uneven load in tooth portion and the tooth fracture failure under impacting load.%以某高能量密度湿式离合器摩擦片为研究对象，对摩擦片的渐开线花键进行热负荷研究。
湿式离合器摩擦副平均温升特性研究
湿式离合器摩擦副平均温升特性研究马彪;陈飞;李和言;熊涔博;王宇森;李耿标【摘要】针对湿式换挡离合器结合过程温升特性,基于集总参数法将离合器液压系统各元件简化为节点,建立了系统热阻网络模型与试验系统,研究获得了冷却润滑流量和转速差对离合器温升的影响规律.研究结果表明:在中低摩擦热负荷下,离合器温升对冷却流量的改变不敏感;在中高摩擦热负荷下,冷却流量变化对离合器温升影响显著,但当冷却流量增大到超过某一临界值时,流量增加对离合器温升影响微弱;转速差与离合器结合油压影响摩擦热负荷强度;离合器温升表现为转速差的线性增长关系,在相同冷却润滑状态下,转速差每增加100 r/min,离合器温升增加8.05％.通过仿真结果与试验数据的对比,验证了所建模型的有效性,该模型能较好反映离合器正常工况的温升特性.【期刊名称】《兵工学报》【年(卷),期】2016(037)006【总页数】8页(P961-968)【关键词】兵器科学与技术;湿式离合器;热阻网络;热平衡【作者】马彪;陈飞;李和言;熊涔博;王宇森;李耿标【作者单位】北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京电动车辆协同创新中心,北京100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京电动车辆协同创新中心,北京100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081【正文语种】中文【中图分类】U463.2湿式换挡离合器是液力机械变速箱的核心部件，在车辆起步和换挡过程中，由于主、被动片转速差较大，滑摩产生的热功率能达到几十千瓦，如果不能及时散热，将形成局部高温［1］，若长时间处于高转速差、高油压下滑摩将造成离合器烧蚀。
目前通常采取增加冷却润滑流量的方法降低工作温度，但是过大的冷却润滑流量又增大空载损失。
研究表明，离合器产热是变速箱产热的重要来源，产热的85%由润滑油带走，其余15%经箱体与周围环境进行热交换散离系统［2］。
混合动力汽车湿式离合器摩擦副温度场及其影响因素研究
混合动力汽车湿式离合器摩擦副温度场及其影响因素研究蔡杨;王正武;王欢;胡明辉
【期刊名称】《重庆大学学报》
【年(卷),期】2024(47)1
【摘要】热失效是混合动力汽车湿式离合器发生故障的主要原因之一。
摩擦副滑摩过程中具有高度非线性,同时摩擦副温度场受到多个参数影响。
为深入研究混合动力汽车离合器摩擦副温度场分布情况,通过搭建混合动力汽车离合器热结构耦合分析模型,对滑摩过程进行仿真计算。
在此基础上,深入研究初始转速、接合油压、对偶钢片厚度和摩擦衬片材料等因素对摩擦副温度场的影响。
【总页数】11页(P93-103)
【作者】蔡杨;王正武;王欢;胡明辉
【作者单位】长沙理工大学交通运输工程学院;重庆理工大学车辆工程学院;重庆大学机械传动国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】U463.211
【相关文献】
1.基于ABAQUS的湿式离合器摩擦副温度场有限元模拟
2.基于有限单元法湿式离合器摩擦副温度场分析
3.湿式多片离合器摩擦副温度场和应力场的仿真研究
4.湿式离合器摩擦副瞬态温度场仿真分析
5.湿式双离合器摩擦副瞬态温度场特性仿真
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重庆大学硕士学位论文
Keywords: Wet multi-disc clutch, Finite element method, Temperature field ， Thermal stress field, Thermoelastic instabilit
IV
目录
目录
中文摘要 .......................................................................................................................................... I 英文摘要....................................................................................................................................... III 1 绪 论......................................................................................................................................... 1
Our research results will be improved the performance of wet multi-disc clutch and its life span, as well as the foundation is established for the design of high-performance wet multi-disc clutch.
对离合器摩擦副中的热弹不稳定特性进行了理论分析，研究了扰动作用下对 称型和反对称型对偶钢片的温度场、位移场和应力场模型，得出了特征方程，求 得热弹不稳定特性的临界速度。着重研究波数、盘片厚度和结构对称性等因素对 摩擦副中热弹不稳定现象影响规律。
本文的研究成果为改善湿式多片摩擦离合器的性能，延长其使用寿命提供了 指导，为高性能湿式多片摩擦离合器的设计开发奠定了理论基础。
2 热传递及热弹性基本理论 .............................................................................................. 5
2.1 热传导基本理论 ................................................................................................................... 5 2.1.1 傅里叶定律 .................................................................................................................. 5 2.1.2 热传导微分方程 .......................................................................................................... 6 2.1.3 单值性条件 .................................................................................................................. 8
April 2011
中文摘要
摘要
湿式多片摩擦离合器广泛应用于车辆、船舶及工程机械中的一个重要的传动 部件，它依靠摩擦片与对偶钢片之间的摩擦力来传递动力。在湿式多片摩擦离合 器的接合过程中，在控制油压的作用下，活塞压紧摩擦副，由于离合器的主动部 分和从动部分存在转速差，因此摩擦片和对偶钢片相互滑摩，产生大量摩擦热。 摩擦热流进入摩擦片和对偶钢片后，引起温度场的改变，进而引起热应力场的产 生，改变了盘片的力学状态。由摩擦热引起的离合器内部的温度场和热应力场的 改变是离合器失效的重要因素，它将导致摩擦片和对偶钢片的翘曲、局部烧损、 盘片表面材料行热分析，对于解决由摩擦热引起的离合器失效具有较高的理论意义和实用价值。
关键词：湿式多片摩擦离合器，有限元法，温度场，热应力场，热弹不稳定性
I
重庆大学硕士学位论文
II
英文摘要
ABSTRACT
As an important component widely used in vehicles, ships and engineering machineries, wet multi-disc clutch transmits power which comes from engine, depending on the friction force between friction discs and steel discs. In the engagement process of wet multi-disc clutch, the friction pairs are clamped by the piston pressed by control oil. Because of the rotation speed difference between driving parts and driven parts, relative sliding exists in the friction pairs, and a mass of friction heat is generated. After the thermal flux enters into friction discs and steel discs, the temperature fields in these discs are affected, and then the thermal stress fields are generated, changing the mechanical status in discs. Changes of temperature fields and thermal stress fields caused by friction heat is a key factor of the failure of clutch, resulting in the hot cracks, warping of discs, regional burning loss and stripping of surface materials. Therefore, this work has considerable theoretical significance and practical value, to solve the failure problem of clutch caused by friction heat.
Theoretical analysis of thermoelastic instability in the friction pair of clutch is also researched, while temperature fields, displacement fields and stress fields of symmetrical and antisymmetrical steel discs are deduced. The characteristic equations and critical velocities of thermoelastic instability are obtained. The influence rules, such as wavenumber of perturbation, disc thickness and symmetry of disc, which can affect thermoelastic instability of the friction pair, are studied particularly.
According to the basic structure of wet multi-disc clutch, the geometrical model of friction pair is simplified reasonably, as well as the friction heat and its distribution theory are introduced. Based on some accurate boundary conditions, the temperature fields and thermal stress fields of friction discs and steel discs are simulated using finite element model. The Temperature field of friction discs and steel discs are obtained, and its regularities of distribution are studied spatially and historically. Thermal stress field of friction discs and steel discs are also obtained, furthermore, its spatial and historical regularities are studied.
根据湿式多片摩擦离合器的基本结构，对摩擦副几何模型进行了合理的简化， 推导了摩擦生热以及摩擦热分配的数学模型。在此基础上建立了模拟湿式多片摩 擦离合器摩擦片和对偶钢片温度场及热应力场的有限元模型，在较为准确地确定 边界条件后，进行了热分析的求解。讨论了离合器接合过程中摩擦片和对偶钢片 温度场的空间分布规律、温度场随时间变化的规律，并通过顺序耦合法求得摩擦 片和对偶钢片的热应力场，得到了热应力场的空间和时间分布规律。