湿式离合器动态接合特性的仿真与试验

根据湿式离合器接合过程特点,应用平均雷诺方程和粗糙表面弹性接触模型对湿式离合器接合过程建立了有效数学模型。利用Runge-Kutta方法对模型求解,分别研究了摩擦衬片渗透性、润滑油粘度、接合压力、动静摩擦因数特性等因素对接合过程中转矩响应、粘性转矩峰值、锁止处转矩峰值和接合时间的影响规律,并通过试验验证了模型的正确性和有效性。仿真与试验结果表明:增大摩擦衬片渗透性或接合压力,可以加快转矩响应,缩短接合时间;增大润滑油粘度,可以减慢转矩响应,缩短接合时间;减小摩擦副的动静摩擦因数差值,可以减小锁止处转矩峰值。     

基于GT-Suite的活塞环-缸套摩擦特性研究

以活塞环-缸套为研究对象,利用GT-Suite软件建立了活塞环-缸套摩擦模型,将摩擦、润滑和动力学三者耦合起来,同时考虑了活塞环和缸套的扭曲变形、接触表面粗糙度等因素,计算分析标定工况下活塞环-缸套的油膜厚度、油压分布、摩擦力和摩擦功耗。着重分析了不同润滑油温和不同转速条件下第一环油膜厚度和摩擦功耗,结果表明:第一道活塞环处润滑效果差、摩擦功耗高;随着油温升高,油膜厚度显著减少,同时摩擦功耗显著减少,综合考虑润滑和摩擦功耗,发现油温在80~90℃时摩擦特性较为理想;随着转速提高,油膜厚度增加,同时摩擦功耗增加,转速对油膜厚度影响较小,对摩擦功耗有显著影响。     

湿式换挡离合器全油膜状态下带排损失研究

建立车辆湿式换挡离合器摩擦副几何模型,从而推导出离合器全油膜状态下润滑油流量的计算公式,依据此公式分析其影响因素,并建立单离合器摩擦副的带排转矩数学模型.仿真和试验验证结果表明,所建带排转矩模型可以模拟带排转矩的变化趋势,模型合理有效,为湿式换挡离合器全油膜状态下带排损失的准确计算提供了方法.     

越野汽车驾驶室底板对爆炸冲击的响应研究

针对地雷等简易爆炸装置在车辆底部非接触爆炸问题,引入任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法,对某型越野汽车驾驶室底板结构的响应进行模拟。在整车环境中仿真分析了炸药当量、材料厚度、材料参数等引起的驾驶室底板结构响应的变化。研究结果表明:随材料厚度的减小和炸药当量的增加,驾驶室底板的应力和加速度响应增大;响应目标函数对底板材料的弹性模量和泊松比的灵敏度较高。同时,找出了响应敏感点,可为驾驶室底板结构抗爆炸优化设计提供参考。     

缸套-活塞环三维润滑状态模拟分析

以发动机缸套-活塞环摩擦副为对象,研究润滑表面粗糙度、润滑油的变黏度效应以及气缸套圆周方向的形变等因素对润滑状态的影响。运用三维瞬态平均Reynolds方程与微凸体接触模型,建立缸套-活塞环三维瞬态动压润滑模型,并使用Fortran语言编制了润滑状态计算程序,得出行程内的最小油膜厚度、压力分布、摩擦力等曲线。结合实际工况对计算结果进行分析,表明在活塞环圆周方向上的油膜压力及油膜厚度分布都是不均匀的,有明显变化;在压缩冲程上止点附近,微凸体摩擦力数倍于流体摩擦力,是引起摩擦磨损的主要原因。     

客车用膜片弹簧离合器传递转矩建模

为了实现混合动力车自动膜片弹簧离合器的传递转矩建模,以应用于某款混合动力客车的膜片弹簧离合器为研究对象,建立膜片弹簧弹性特性计算模型,测试离合器盖和从动盘的载荷变形特性。综合考虑从动盘、离合器盖和膜片弹簧变形对离合器工作的影响,分析离合器膜片弹簧各加载点的静力学变形耦合关系,推导膜片弹簧离合器分离指行程与零部件变形关系的解析表达式,提出以分离行程为输入、以压紧力/分离力为输出的离合器操纵特性静力学计算模型。以离合器滑摩速度和滑摩温度为试验因素,以离合器摩擦片摩擦因数为试验目标,设计二因素三水平的正交试验方案,在离合器综合试验台上进行摩擦片摩擦因数的测试,并通过计算分析得到摩擦因数回归模型。综合压紧力操纵模型和摩擦因数模型,提出离合器传递转矩的计算模型。最后通过离合器台架试验,对离合器传递转矩模型的计算结果和台架测试结果进行对比分析。结果表明:摩擦因数回归模型拟合良好,置信度达到99%;建立的离合器传递转矩模型在大转速差范围误差较大,在小转速差范围计算精度较高,其能够有效预测离合器的传递转矩。     

自动变速器表面涂层齿轮温度场特性的仿真与试验研究

齿轮表面涂层是提高变速器齿轮疲劳寿命的有效方法。本文中基于非线性有限元法、传热学和涂层摩擦学理论,将轮齿之间摩擦产生的热视为热源,采用摩擦磨损试验机获得涂层表面的摩擦因数,精确计算稳态条件下涂层齿轮的摩擦热流密度和对流系数;运用ANSYS有限元软件,对某7速双离合器自动变速器涂层齿轮进行不同涂层厚度下温度场的数值仿真,揭示了涂层摩擦因数、转速和转矩等参数对齿轮稳态温度场的影响;采用红外热成像仪在齿轮动力循环加载试验台上测试了不同工况下的齿轮表面温度。结果验证了仿真模型的准确性,并表明,涂层后齿轮摩擦因数的减小可有效降低齿轮的最高本体温度。本研究为变速器齿轮的抗胶合和表面改性设计提供参考依据。     

桥梁结构地震响应的接触效应及影响因素分析

为研究桥梁上部结构关键部位界面接触效应及其对结构的地震响应影响规律,基于接触面对法建立了非线性地震响应分析模型,利用ANSYS进行数值计算,对Goodman单元的切向与法向刚度进行率定,通过模型的位移云图及相对位移时程以及从地震动峰值加速度、材料的弹性模量、接触摩擦系数3个方面以接触面滑移距离为评价指标进行分析。结果表明:相对位移的总体趋势为先增大后减小至零,大小变化随时间无明显规律;接触面滑移程度随着地震动峰值加速度的增大而逐渐增大,随着材料弹性模量的增大而呈线性变小,随着接触界面摩擦系数的增大而逐渐减小。     

活塞—环—气缸系统实现摩擦、磨损和润滑油控制的优化方法

在活塞式发动机上,缸套温度对于摩擦和润滑油油膜厚度的影响最为强烈。随着缸套温度的升高,流体动力的摩擦力和因此而引起的摩擦损失减少。同时,活塞环上的润滑油油膜厚度减薄,上止点和下止点换向部位的混合摩擦力增大,磨损增大。 缸套温度不变的情况下,随着转速提高,流体动力的摩擦力和摩擦损失增加。油膜增厚,混合摩擦力减小,磨损也减较。 缸套温度相同的情况下,压力负荷增大,油膜厚度变薄,尤其是在膨胀冲程时,混合摩擦力增强,同时磨损也增加。 在几种试验用的第一道压缩环的轮廓线之中,对于摩擦、磨损和润滑油控制来说,有一种最佳的断面轮廓线。在目前工作情况下,这是与经过了大量研究且在长期运用实践中成熟了的环截面的试验结果相符的。 摩擦和油膜厚度、混合摩擦力和环与缸套磨损比率、以及油膜厚度和油耗之间的相互关系表明,利用此种类型的试验装置,能够准确地测得有关的物理关系并且可以应用在批量生产的发动机上。     

偏心螺栓异常转动失效分析

整车滥用路试试验后,偏心螺栓（连接弹簧摆臂和副车架）出现转动的主要原因为螺栓法兰面内凸,法兰面摩擦不均匀,摩擦因数不符合标准（标准值：0.08～0.16,实测值：头部摩擦因数为0.25～0.27,总的摩擦因数为0.18～0.20）。法兰摩擦面为线接触,相比于面接触,线接触螺栓的防松和防转动性能较差。通过降低螺栓六角连接处台阶高度（由3.2～3.25 mm降低至3.1～3.15 mm）、增大垫片铆接前的孔径（由13.85～13.9 mm增大至14.3～14.35 mm）、将铆接前的垫片做成反角度（0.5°～1°）进行优化,结果表明,以上措施提升了螺栓法兰面的平面度和摩擦面的均匀性,优化后的螺栓摩擦因数合格,整车滥用路试试验后未出现异常转动失效。     

湿式摩擦离合器摩擦片表面温升和油槽结构研究

应用接触温度计算模型和热分析基本原理,研究了重型车辆湿式摩擦离合器摩擦片的温度分布和失效原因,分析和推导了简单、实用的摩擦片温度计算公式并得到试验验证。此外,介绍了从动摩擦片常见的表面油槽结构,分析了不同油槽结构对传递扭矩、摩擦片表面温度以及带排扭矩的影响。试验结果表明:双圆弧油槽综合性能较好,摩擦副摩擦因数适中,对带排扭矩影响小,且易于制造,最适合于重型车辆湿式摩擦离合器从动摩擦片使用。     

直线度误差对活塞销轴承润滑性能的影响

基于Reynolds润滑方程和油膜厚度方程,研究了直线度误差对轴承润滑性能的影响,建立了轴向几何型线的数学表达公式;针对某高速大功率柴油机,建立了详细的单缸计算分析仿真模型;研究了锥形、喇叭形、桶形和三角形误差对活塞销轴承的最小油膜厚度、最大油膜压力、轴瓦最大摩擦力矩、平均摩擦功损失以及油膜温度变化曲线和温度场分布的影响规律.研究结果表明:不同活塞销直线度误差的素线形状对轴承润滑性能的影响不同,素线形状的极值点位置对活塞销动态特性和轴承润滑性能的影响较大,素线曲率的影响要小些;使活塞销素线形状失去对称性,或使活塞销刚度减小的误差,对轴承润滑不利,有导致衬套脱落、烧蚀的危险.     

内燃机曲轴系统动力学与动力润滑耦合仿真

建立某V8增压柴油机曲轴轴系动力学与轴承油膜动力润滑耦合仿真模型,并通过相应试验数据进行校核。通过耦合仿真计算获得各质量点扭振角位移和共振频率,以及轴承载荷、轴心轨迹、最小油膜厚度、最大油膜压力、摩擦功耗等参数。结果表明,主轴承5润滑性能最好,主轴承4则最差。与不考虑油膜动力润滑的计算结果对比,自由端扭振角位移幅值降低9%,扭振附加应力最大降低10.8%。     

Computation of surface temperatures and energy dissipation in dry friction clutches for varying torque with time

This paper describes an investigation of the energy dissipated and the surface temperature at any instant of dry friction clutch assuming torque being a function of time during the slipping. The equations of the thermal loads, total energy dissipated and relative velocity between contact surfaces are presented. Two-dimensional axisymmetric heat conduction problem of dry friction clutch is modeled mathematically and solved numerically using the finite element method to determine the temperature distribution during a single engagement assuming uniform wear between the contact surfaces. The comparison is made between temperature field assuming the torque varying with time and when it’s constant with time. Moreover, the effects of slipping time and dimensionless thickness of the pressure plate λ are to be investigated as well.     

基于颗粒流的强度折减法分析匀质土坡稳定性

将颗粒流方法与强度折减法结合,对匀质土坡稳定性进行了分析。通过对颗粒间的接触强度和摩擦系数同时进行折减,直到土坡破坏,此时的折减系数即为土坡安全系数。另外,由土坡颗粒的位移矢量图确定了滑裂面的位置。     

粘性联轴器转矩特性的试验研究

本文通过台架试验研究了粘性联轴器的转矩特性，根据试验结果分析了硅油的粘度，填充率和片间间距以及转速差对粘性联轴器转矩特性的影响，并对粘性联轴器转矩特性的峰值现象作了分析。     

曲轴—轴承系统多工况动力学与摩擦学耦合分析

以实测示功图为计算依据,以动力学仿真软件ADAMS为工具,以某4缸柴油机的曲轴—轴承系统为研究对象,耦合分析多工况作用下曲轴—轴承系统动力学行为和摩擦学特性。得到的主要结论是:主轴颈中心径向振动响应振幅随转速提高而降低,随最小油膜厚度增大而上升,而最大油膜压力的变化规律主要取决于气缸最高燃烧压力;主轴颈中心径向振动响应振幅和最大油膜压力随负荷提高而上升,最小油膜厚度随负荷的提高而降低。     

Capacity estimation of torque converters with piston holes using the response surface method and an artificial neural network

In new slim torque converters, lock-up clutches are used to provide high fuel efficiency at low speed. However, the slimness of the converters causes difficulty in heat dissipation, which may damage the friction material and shorten its life span. A cooling hole in the lock-up piston reduces the heat but also reduces the torque because oil flows through the hole due to the pressure difference between the two faces of the piston. In the early stages of the development of this type of torque converter, designers must consider the minimum flow rate required to cool the friction material and the minimum torque capacity required to transmit the engine torque. This research explored two methods of estimating these parameters. In the first method, an estimation equation was derived by combining the response surface method with physical properties such as the centrifugal force, a sudden expansion, a sudden contraction, and the steady flow energy equation. The second method involved the use of an artificial neural network. The feasibility of the estimates based on statistics and on the artificial neural network were confirmed in the design stage by comparing experimental and estimated data. An estimation program was created using the C#.Net language and has been used for actual torque converter designs by the Korea Powertrain Company.