离合器摩擦片摩擦特性实验研究
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关键词： 离合器； 摩擦试验； 摩擦因数； 方差分析； 回归分析 中图分类号： Ｕ４６３������ ２１１ 文献标志码： Ａ 文章编号： ０２５４－０１５０ （２０１６） ０５－１１３－０４
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｃｌｕｔｃｈ Ｐｌａｔｅ Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
摘要： 试验研究某车用离合器摩擦片摩擦因数与转速、 压力间的关系， 通过排除磨损量和温度对摩擦实验结果的 影响， 得到该摩擦片在不同滑磨速度和压力下的摩擦因数值， 发现摩擦因数会随滑磨速度和正压力的增大而减小。 对 实验数据进行方差分析， 结果证明实验结论可靠， 并表明转速和压力对摩擦因数的影响相对独立， 没有明显交互作 用。 利用回归分析得到该摩擦片的摩擦因数关于滑磨速度和压强的近似表达式以及摩擦因数变化情况的拟合曲面。 通 过对比拟合曲面和实验测量值， 以及 ＭＡＴＬＡＢ 分析结果， 证明摩擦因数与压力和滑磨速度间的关系可以近似用二元二 次方程表示。
ＣＨＥＮ Ｓｉｈｕａ ＹＡＮＧ Ｘｉａｎｇｙｕ ＲＥＮ Ｚｈｉｐｅｎｇ
（ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００５４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ａ ｃａｒ ｃｌｕｔｃｈ ｐｌａｔｅ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ， ｂｙ ｅｘｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｗｅａｒ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｐｅｅｄｓ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｇｏｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ａｒｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｓｌｉｐｐｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｖａｒｉａｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄａｔａ，ｉｔ ｉｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｒｅｌｉａｂｌｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｎ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｉｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｉｎｄｅ⁃ ｐｅｎｄｅｎｔ，ｔｈｅｙ ｈａｖｅ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｐｌａｔｅ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｆｉｔｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｗａｓ ｇｏｔ ｂｙ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｆｉｔｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｅｓｕｌｔｓ ｂｙ Ｍａｔｌａｂ，ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃａｎ ｂｅ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｄ ｂｙ ａ ｂｉｎａｒｙ ｑｕａｄｒａｔｉｃ ｅｑｕａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｌｕｔｃｈ；ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ；ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ｖａｒｉａｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ
化。 英国学者鲍登等提出的黏着理论认为摩擦力由犁
沟力和黏着力组成， 其大小与两物体的实际接触面积
大小密切相关。 苏联学者克拉盖尔斯基认为摩擦力是
机械和分子作用阻力的总和， 并提出摩擦二项式定
律［１］ ：
Ｆ ＝ β（ αβＡ＋ｗ）
（１）
收稿日期： ２０１５－０６－３０ 作者简介： 陈思华 （１９９０—） ， 男， 硕士研究生， 研究方向为车 辆传动技术及应用． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ５５４７２９２１７＠ ｑｑ������ ｃｏｍ．
式中： Ｆ 是摩擦力； Ａ 是摩擦副面积； ｗ 是正压
力； α 和 β 是由摩擦副物理性质决定的系数。 由式
（１） 可推导出式 （２）：
ｆ
＝
αＡ ｗ
＋β
（２）
式中： ｆ 为实际摩擦因数。
式 （２） 表明摩擦因数随 Ａ ／ ｗ 值变化， 这与相关
离合器摩擦片摩擦特性实验研究
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陈思华 杨翔宇 任志鹏
（ 重庆理工大学机械工程学院 重庆 ４０００５４）
２０１６ 年 ５ 月 第 ４１ 卷 第 ５ 期
润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｍａｙ������ ２０１６ Ｖｏｌ������ ４１ Ｎｏ������ ５
ＤＯＩ： １０������ ３９６９ ／ ｊ������ ｉｓｓｎ������ ０２５４－０１５０������ ２０１６������ ０５������ ０２３
离合器摩擦片的摩擦特性是制定 ＡＭＴ （wk.baidu.com机械式
自动变速器） 、 ＤＣＴ （ 双离合器自动变速器） 等自动
变速器控制策略和相关零部件设计的重要参考依据。
古典摩擦理论认为， 滑动摩擦中的摩擦力与正压力成
线性关系， 即摩擦因数为常数。 但试验研究表明， 同
一摩擦副的摩擦因数会因工况的不同而发生明显变
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｃｌｕｔｃｈ Ｐｌａｔｅ Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
摘要： 试验研究某车用离合器摩擦片摩擦因数与转速、 压力间的关系， 通过排除磨损量和温度对摩擦实验结果的 影响， 得到该摩擦片在不同滑磨速度和压力下的摩擦因数值， 发现摩擦因数会随滑磨速度和正压力的增大而减小。 对 实验数据进行方差分析， 结果证明实验结论可靠， 并表明转速和压力对摩擦因数的影响相对独立， 没有明显交互作 用。 利用回归分析得到该摩擦片的摩擦因数关于滑磨速度和压强的近似表达式以及摩擦因数变化情况的拟合曲面。 通 过对比拟合曲面和实验测量值， 以及 ＭＡＴＬＡＢ 分析结果， 证明摩擦因数与压力和滑磨速度间的关系可以近似用二元二 次方程表示。
ＣＨＥＮ Ｓｉｈｕａ ＹＡＮＧ Ｘｉａｎｇｙｕ ＲＥＮ Ｚｈｉｐｅｎｇ
（ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００５４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ａ ｃａｒ ｃｌｕｔｃｈ ｐｌａｔｅ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ， ｂｙ ｅｘｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｗｅａｒ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｐｅｅｄｓ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｇｏｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ａｒｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｓｌｉｐｐｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｖａｒｉａｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄａｔａ，ｉｔ ｉｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｒｅｌｉａｂｌｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｎ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｉｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｉｎｄｅ⁃ ｐｅｎｄｅｎｔ，ｔｈｅｙ ｈａｖｅ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｐｌａｔｅ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｆｉｔｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｗａｓ ｇｏｔ ｂｙ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｆｉｔｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｅｓｕｌｔｓ ｂｙ Ｍａｔｌａｂ，ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃａｎ ｂｅ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｄ ｂｙ ａ ｂｉｎａｒｙ ｑｕａｄｒａｔｉｃ ｅｑｕａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｌｕｔｃｈ；ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ；ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ｖａｒｉａｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ
化。 英国学者鲍登等提出的黏着理论认为摩擦力由犁
沟力和黏着力组成， 其大小与两物体的实际接触面积
大小密切相关。 苏联学者克拉盖尔斯基认为摩擦力是
机械和分子作用阻力的总和， 并提出摩擦二项式定
律［１］ ：
Ｆ ＝ β（ αβＡ＋ｗ）
（１）
收稿日期： ２０１５－０６－３０ 作者简介： 陈思华 （１９９０—） ， 男， 硕士研究生， 研究方向为车 辆传动技术及应用． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ５５４７２９２１７＠ ｑｑ������ ｃｏｍ．
式中： Ｆ 是摩擦力； Ａ 是摩擦副面积； ｗ 是正压
力； α 和 β 是由摩擦副物理性质决定的系数。 由式
（１） 可推导出式 （２）：
ｆ
＝
αＡ ｗ
＋β
（２）
式中： ｆ 为实际摩擦因数。
式 （２） 表明摩擦因数随 Ａ ／ ｗ 值变化， 这与相关
离合器摩擦片摩擦特性实验研究
������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������
陈思华 杨翔宇 任志鹏
（ 重庆理工大学机械工程学院 重庆 ４０００５４）
２０１６ 年 ５ 月 第 ４１ 卷 第 ５ 期
润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｍａｙ������ ２０１６ Ｖｏｌ������ ４１ Ｎｏ������ ５
ＤＯＩ： １０������ ３９６９ ／ ｊ������ ｉｓｓｎ������ ０２５４－０１５０������ ２０１６������ ０５������ ０２３
离合器摩擦片的摩擦特性是制定 ＡＭＴ （wk.baidu.com机械式
自动变速器） 、 ＤＣＴ （ 双离合器自动变速器） 等自动
变速器控制策略和相关零部件设计的重要参考依据。
古典摩擦理论认为， 滑动摩擦中的摩擦力与正压力成
线性关系， 即摩擦因数为常数。 但试验研究表明， 同
一摩擦副的摩擦因数会因工况的不同而发生明显变