【正文】 離合器主動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)矩?！x合器的儲(chǔ)備系數(shù)；T—離合器主動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)矩；—摩擦副的許用比壓。因此，合理設(shè)計(jì)摩擦副的尺寸及摩擦副數(shù)是非常重要的。濕式換擋離合器摩擦轉(zhuǎn)矩與摩擦副副數(shù)成正比，且隨摩擦副面積和作用半徑增大而增大，所以為增大離合器的摩擦轉(zhuǎn)矩，一是可以采用增加摩擦副數(shù)量的方法，二是增大摩擦副的徑向尺寸。離合器的主要尺寸參數(shù)有摩擦片外徑和內(nèi)徑。溝槽的設(shè)置雖提高了摩擦片的摩擦性能，但同時(shí)也減小了摩擦面積，增加了摩擦片的磨損。摩擦表面的溝槽形式通常有徑向槽、螺旋槽、弧形菱狀槽、方形槽、復(fù)合槽（螺旋槽加徑向槽）。為了提高摩擦片的工作性能，在摩擦片表面上常開有溝槽，其主要作用有兩個(gè)：(1) 潤滑油流過離合器摩擦表面時(shí)，能更好地冷卻和潤滑摩擦片表面，同時(shí)油流還可將摩擦表面上磨損下來的磨屑帶走，起到清潔摩擦表面的作用。它的主要作用是破壞油膜，使摩擦副處于邊界摩擦狀態(tài)，提高摩滑時(shí)的摩擦系數(shù)；徑向槽主要是保證冷卻油能流經(jīng)摩擦片表面，提高散熱效果，同時(shí)，油流還可將磨損碎屑帶走，起到清潔摩擦表面的作用。在保證傳遞轉(zhuǎn)矩的前提下，應(yīng)盡量減小摩擦副數(shù)，結(jié)合時(shí)，軸向摩擦力小，壓緊力損失也??；空轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生帶排轉(zhuǎn)矩小，功率也小。因此，選取濕式換擋離合器的摩擦偶件數(shù)量為：P=5，即需要鋼片P1=5，粉沫冶金摩擦片P2=5。但實(shí)際離合器，由于外廓尺寸受到結(jié)構(gòu)限制，為了滿足傳遞扭矩的要求，不得不設(shè)計(jì)成多片式的結(jié)構(gòu)。摩擦偶件少，磨損小，結(jié)合時(shí)壓緊力和功率損失少，且各片的間隙分布均勻，不僅能充分冷卻，而且還不易產(chǎn)生帶排現(xiàn)象。表22 銅基粉沫冶金摩擦片性能項(xiàng) 目銅基/濕式/壓燒法密度/g cm3 ~硬度 /HB15~ 60靜摩擦因數(shù)~ 動(dòng)摩擦因數(shù) ~因此，選用的摩擦片的材料為鋼對(duì)粉沫冶金（銅基）如下表23。其中，應(yīng)用較多的是銅基摩擦材料，其材料中含有錫、鋅、鉛、鐵等金屬成份及二氧化硅、二硫化鉬、石墨等非金屬成份。表21摩擦片材料。非金屬的摩擦材料如石墨—樹脂摩擦材料和石棉—樹脂摩擦材料等多采用紙基摩擦材料。粉沫冶金摩擦材料的主要優(yōu)點(diǎn)是有較高的摩擦系數(shù)且在較大溫度變化范圍內(nèi)，摩擦系數(shù)穩(wěn)定，高溫下耐磨性好；許用比壓較高，導(dǎo)熱性能好；表面開槽可獲得良好冷卻，允許較長時(shí)間打滑而不致燒蝕。采用鋼、鑄鐵作為摩擦材料的摩擦片制造較簡單，機(jī)械強(qiáng)度高，散熱好，耐磨，但摩擦系數(shù)低，局部易發(fā)生燒蝕、膠合及金屬轉(zhuǎn)移等現(xiàn)象，導(dǎo)致早期失效。對(duì)于片式離合器摩擦副，摩擦襯面材料可分成兩類：金屬類、非金屬類。由于摩擦離合器工作時(shí)要產(chǎn)生大量的摩擦熱，因此，摩擦副中至少有一個(gè)元件應(yīng)由金屬材料制成，以確保摩擦區(qū)產(chǎn)生的熱量迅速散出，一般采用鋼或鑄鐵。因此，在設(shè)計(jì)離合器時(shí)要求摩擦片具有足夠的摩擦系數(shù)和穩(wěn)定性，以保證在給定的條件下可靠工作。換擋離合器裝在密封著的變速箱內(nèi)，工作時(shí)散熱條件差，所以要求摩擦材料要具有良好的導(dǎo)熱、耐磨、耐熱、耐燒蝕性。（1）已知設(shè)計(jì)參數(shù)a）最大傳遞扭矩：1000Nm；b）采用濕式離合器結(jié)構(gòu)，液壓操縱；c）最高轉(zhuǎn)速3800r/min。第二章 濕式離合器摩擦片的設(shè)計(jì)對(duì)濕式離合器鋼片和摩擦片的設(shè)計(jì)，濕式離合器的鋼片和摩擦片是濕式離合器設(shè)計(jì)中最重要的組件之一，摩擦片是離合器接合后靠鋼片和摩擦片之間的摩擦來傳遞的扭矩，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力從輸入軸經(jīng)離合器再傳給輸出軸。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，汽車工業(yè)得到前所未有的快速發(fā)展，且隨著電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)融合到汽車技術(shù)中，具有實(shí)用價(jià)值的汽車電子技術(shù)不斷完善，使得在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)管理、燃油噴射、傳動(dòng)系控制、懸架控制、制動(dòng)控制等方面都取得了突破性進(jìn)展。研究濕式離合器動(dòng)態(tài)接合機(jī)理，建立濕式離合器動(dòng)態(tài)非線性模型將為濕式離合器的控制計(jì)算提供理論依據(jù)，也將影響采用濕式離合器的自動(dòng)變速器控制策略。北京工業(yè)大學(xué)項(xiàng)昌樂將多片離合器簡化為彈性質(zhì)量系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上研究了機(jī)械傳動(dòng)車輛動(dòng)力－傳動(dòng)系統(tǒng)非穩(wěn)定工況動(dòng)態(tài)特性通用模型，編制了通用計(jì)算程序[18]。國內(nèi)方面，河北工業(yè)大學(xué)趙義民對(duì)濕式離合器進(jìn)行數(shù)值模擬，用微分方程導(dǎo)出了離合器片間油膜厚度、傳遞的轉(zhuǎn)矩、相對(duì)轉(zhuǎn)速、發(fā)熱率等隨時(shí)間變化的關(guān)系式，并用數(shù)值方法求解，還用制動(dòng)法對(duì)離合器的接合過程進(jìn)行分析模擬[17]。他們所建的模型除了提供計(jì)算方面的優(yōu)點(diǎn)，還深入的探討了在離合器接合過程中各種輸入?yún)?shù)的影響程度。這些模型中，最完整的包括了表面粗糙度、摩擦材料滲透性和摩擦材料溝槽等因素的影響。Fish,1991。他們?cè)谠囼?yàn)中采用了不同的摩擦材料，潤滑劑和添加劑分析了這些因素對(duì)離合器接合過程建模，并使用了有限差分法和有限元法的計(jì)算方案來解方程(如Wu,1970。濕式離合器接合過程涉及不同工況對(duì)濕式離合器輸出轉(zhuǎn)矩的影響，嚴(yán)格來說也屬于離合器接合過程控制計(jì)算的一部分內(nèi)容。吉林大學(xué)張柏英[8]設(shè)計(jì)了濕式離合器PID控制器，并將其用于CVT的濕式離合器控制。濕式離合器控制器最常用到的控制方法是PID控制，該控制包括比例、積分和微分3個(gè)環(huán)節(jié)。日本的佐藤用模糊方法，通過兩層模糊推理確定起步時(shí)的濕式離合器控制壓力，第一層是根據(jù)駕駛員踩下的加速踏板的位移及其變化率來確定初始起步壓力，第二層是根據(jù)加速踏板的位移和發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速確定壓力變化率[6][7]。由于控制變量較多，工況較多，所以通常要建立濕式離合器接合過程的仿真模型，通過仿真結(jié)果來修改控制算法，必要時(shí)還要對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修改，待數(shù)學(xué)模型和控制算法較為成熟之后，再進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，最終在計(jì)算和試驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定控制策略。濕式離合器接合過程控制的研究，涉及建立濕式離合器接合過程的數(shù)學(xué)模型，以此根據(jù)控制參數(shù)計(jì)算不同工況下離合器壓盤壓力，也即是離合器控制油壓的過程。國內(nèi)離合器的研究，針對(duì)干式離合器的較多，如吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院對(duì)于干式離合器最佳接合規(guī)律做了理論上的研究[4]，清華大學(xué)和北京理工大學(xué)等院校也在這方面進(jìn)行了研究并取得成果[5]。濕式離合器的研究概況近十幾年來，自動(dòng)變速器的研究一直是熱點(diǎn)問題。但紙質(zhì)摩擦材料磨損量大，耐熱性較差，易燒壞。紙質(zhì)摩擦材料的特點(diǎn)是摩擦系數(shù)較大，而且它的靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)之比不大，動(dòng)摩擦系數(shù)幾乎和摩滑速度無關(guān)。在重型汽車上，美國阿里森公司的液力傳動(dòng)裝置應(yīng)用石墨—樹脂摩擦襯面代替了大部分粉沫冶金摩擦襯面。非金屬性摩擦材料具有高摩擦系數(shù)、價(jià)廉、保證離合器接合平穩(wěn)和無噪聲等優(yōu)點(diǎn)，但這種材料的缺點(diǎn)是導(dǎo)熱性差。第二類是非金屬型的，它的摩擦襯面材料具有非金屬性質(zhì)，如石棉、紙、石墨、樹脂、塑料合成物等，其對(duì)偶可用鋼和鑄鐵。(8) 分離時(shí)摩擦片間的相對(duì)滑摩損失大是其缺點(diǎn)。(6) 摩擦片表面單位面積壓力分布均勻。(4) 磨損均勻且不需專門調(diào)整片隙。(2) 在液力自動(dòng)變速箱中布置方便。在不增加徑向尺寸的前提下，可用增加摩擦片數(shù)來提高傳遞的轉(zhuǎn)矩，還可以改變施加壓力的大小，即按照要求容量調(diào)解工作轉(zhuǎn)矩，便于實(shí)現(xiàn)系列化和通用化。而離合器工作熱狀況的穩(wěn)定性根本上決定于摩擦副的供油系統(tǒng)能否確保對(duì)摩擦副表面的冷卻和潤滑。還必須指出，濕式離合器優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮，是一定要在某溫度范圍內(nèi)才能實(shí)現(xiàn)的。應(yīng)該指出，采用濕式離合器之所以可能，是因?yàn)樵诩夹g(shù)上制造出一種對(duì)離合器片間油膜形成很穩(wěn)定的摩擦材料的工藝已很成熟。因此，濕式離合器的良好性能取決于在一定的外部條件能使摩擦副形成界面摩擦。它和干式摩擦相比已經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的改變，即在滑摩時(shí)，摩擦表面不發(fā)生直接接觸，兩摩擦表面之間被一薄薄的油膜（ mm）隔開，正是這一薄薄的油膜保證了一對(duì)摩擦副在很大的壓力下有小的磨損和穩(wěn)定的摩擦系數(shù)。濕式換擋離合器離合器試驗(yàn)畢業(yè)論文目 錄摘 要 IAbstract II第一章 濕式離合器在國內(nèi)外的發(fā)展概述 1 1 1 1 2 2 4 4第二章 濕式離合器摩擦片的設(shè)計(jì) 6 6 6 7 8 8 8： 9 9 10 11 11 11 11 13 13 14第三章 軸的設(shè)計(jì) 15 15 15 16 17第四章 回位彈簧的設(shè)計(jì) 18 18 18 18 18 19 19 20第五章 濕式離合器其它零部件的選擇 22 22 22 22 23 23 24 24 24 24 24第6章 濕式離合器參數(shù)的校核 25 25 27 27 27 28 28第7章 濕式離合器試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì) 30 30 30 30 30 31 33 34 35第八章 總結(jié)與展望 38 38 38參考文獻(xiàn)： 39致謝 41附 錄 42第一章 濕式離合器在國內(nèi)外的發(fā)展概述闡述了論文研究的背景和研究的意義，分析了濕式離合器在現(xiàn)實(shí)社會(huì)的意義，濕式離合器的國內(nèi)外發(fā)展情況，濕式離合器的特點(diǎn)、濕式離合器的材質(zhì)、濕式離合器的摩擦系數(shù)以及濕式離合器的發(fā)展趨勢等內(nèi)容。所謂濕式離合器[1]，是指離合器摩擦片在滑摩過程中摩擦接觸表面表現(xiàn)為液體和半液體（界面）的摩擦。離合器片間油膜厚度的與摩擦系數(shù)有關(guān)，油膜的破裂會(huì)使磨損急劇增加。正因?yàn)槿绱?，濕式離合器的結(jié)構(gòu)要比干式離合器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多。對(duì)礦物油有很高穩(wěn)定性的材料是燒結(jié)材料，它的多孔結(jié)構(gòu)促進(jìn)和維持住了離合器片間油膜，保證了摩擦副的界面摩擦。超過了這一溫度范圍將起負(fù)面效應(yīng)，因此濕式離合器的熱狀況是確保它能工作可靠、耐用的最為重要的因素之一。濕式多片離合器由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)及工作環(huán)境，具有以下特點(diǎn)： (1) 表面積大，故所傳遞的扭矩也大。多個(gè)摩擦副同時(shí)工作，摩擦轉(zhuǎn)矩大，能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。(3) 接合時(shí)較平順、柔和，使車輛行駛時(shí)抖動(dòng)和沖擊減小。(5) 摩擦襯片及對(duì)偶鋼片較薄，其損壞形式多為瞬時(shí)溫升過高或溫度分布不均導(dǎo)致的燒損或翹曲。(7) 對(duì)傳動(dòng)軸沒有徑向負(fù)荷，摩擦元件受力情況與旋轉(zhuǎn)方向無關(guān)。車輛液力傳動(dòng)應(yīng)用的離合器摩擦副(又稱摩擦對(duì)偶)按材質(zhì)可分為兩大類[2]，第一類是金屬型的，它與鋼片對(duì)偶的摩擦襯面材料具有金屬性質(zhì)，如鋼對(duì)鋼、鋼對(duì)青銅(或黃銅)、鋼對(duì)粉沫冶金等。在金屬型摩擦材料中，銅基粉沫冶金材料在自動(dòng)變速器中獲得廣泛應(yīng)用，它的主要優(yōu)點(diǎn)有：摩擦系數(shù)較高、摩擦系數(shù)隨溫度變化小、允許表面溫度高、機(jī)械強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好等。近年來紙質(zhì)摩擦材料在轎車自動(dòng)變速器中得到推廣，用來代替銅基粉沫冶金襯面，降低了成本與重量，改善了舒適性。應(yīng)用價(jià)廉、性能良好的非金屬性摩擦材料是當(dāng)前的發(fā)展趨勢[3]。此外紙質(zhì)摩擦襯面具有彈性、疏松性(空隙率40至50％)和良好的潤滑保持性能。所以使用時(shí)必須保證良好的冷卻潤滑和較短的滑摩時(shí)間。因此，離合器的研究也多是服務(wù)于自動(dòng)變速器的研發(fā)工作，以對(duì)其實(shí)現(xiàn)精確控制，提高起步平穩(wěn)性和換擋品質(zhì)為主要目的。比較起來，國內(nèi)對(duì)于濕式離合器的研究相對(duì)要少一些。一般先確定濕式離合器接合過程的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)該過程的動(dòng)力學(xué)方程，通過控制變量計(jì)算得到各工況控制壓力，計(jì)算過程中常用方法有最優(yōu)方法、模糊方法等。浙江大學(xué)羅永革以發(fā)動(dòng)機(jī)油門開度、變速器速比、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、油門踏板變化率和坡度與載荷等變量作為控制參數(shù)，通過建立的數(shù)學(xué)模型算出濕式離合器在倒車、空檔、起步加速、緩慢加速、急加速、普通減速、急減速等不同工況下的控制油壓，作為離合器的控制策略。離合器接合過程的時(shí)間較短，一般在1秒左右，在接合過程中轉(zhuǎn)矩變化很大，離合器的實(shí)際壓力與控制計(jì)算得到的目標(biāo)控制壓力要盡量保持一致，以保證工作品質(zhì)，這就需要設(shè)計(jì)濕式離合器控制器，來實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。比例環(huán)節(jié)用來減少偏差，積分環(huán)節(jié)消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度，微分環(huán)節(jié)用來加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間。吉林大學(xué)[9]喻坤對(duì)該控制器進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了濕式離合器模糊自適應(yīng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了PID控制參數(shù)自整定，較好的克服了常規(guī)PID控制過于依賴PID參數(shù)的缺點(diǎn)，進(jìn)一步提高了控制精度。有許多人嘗試用做試驗(yàn)的方法來表征濕式離合器的接合過程。Ting,1975。Jullien,1991)[10][11][12][13][14]。[15][16]，在保留原影響因素的基礎(chǔ)上簡化了方程，建立了關(guān)于離合器片間油膜厚度的簡單的一階微分方程，發(fā)展了辨識(shí)可以描述離合器接合過程輸入?yún)?shù)的算法，使用Golden Section的程序利用計(jì)算簡單模型的速度，定義了接合等值面。但是由于參數(shù)缺乏和方程非解耦，所以國內(nèi)很少采用這種研究方法。但是實(shí)際的摩擦材料的深透系數(shù)不為零，都為多孔材料，這一點(diǎn)會(huì)對(duì)接合特性產(chǎn)生較大的影響。但是，由于濕