多锥形摩擦副接合过程摩擦转矩特性研究

多锥形摩擦副是新型湿式离合器的关键部件,具有体积小、转矩传递性能好等优点.针对多锥形摩擦副的特殊构型,考虑油膜承载力、微凸体接触以及摩擦元件温升等因素,建立了接合过程中摩擦转矩的多物理场耦合数学模型并进行数值求解.计算得到的摩擦转矩与试验数据相比误差小于10%,仿真模型具有较高的准确性.基于该模型对不同加载压力和相对转速下的摩擦转矩特性进行了研究.此外,采用Box-Behnken Design试验设计,通过响应面分析得到锥面数量、锥形角度、锥形高度等锥形参数对摩擦转矩的影响规律.结果表明:摩擦转矩与加载压力呈正相关关系,当加载压力从0.1 MPa增加到0.2 MPa时,摩擦转矩峰值增大了102.2%;减小锥形角度的同时增大锥形数量可更有效地提高摩擦副的转矩传递能力,缩短同步时间.研究结果可为新型多锥形摩擦副的优化设计提供参考依据.

AMT换挡滑块的磨损量预测与磨损规律数值分析

目的建立电控机械式自动变速箱(AMT)中同步器换挡滑块的磨损量预测模型,分析磨损量变化规律,为提升AMT的换挡品质奠定基础。方法基于传热学理论,考虑换挡滑块与接合套的换热边界条件,建立单次换挡过程中滑块磨损量计算的有限元模型。根据BOX方法设计模拟方案,采用Archard磨损理论,将接合套的实际波动转速进行近似替代,对不同换档力、接合套转速、摩擦系数作用下的换挡滑块磨损量进行仿真计算,并且通过响应面分析,得到磨损量的线性回归预测模型。在此基础上,研究各因素对磨损量的影响规律。结果预测模型计算得到的磨损量与试验测试结果间的误差小于5%。换挡力、接合套转速、摩擦系数皆为磨损量的主要影响因素,磨损量与三者呈正相关性。接合套的转速和换挡力对单次磨损的影响更为显著,二者的交互作用明显。在转速为750~5000 r/min时,磨损量的增量随着转速的增加而减小。结论换挡力和转速对滑块磨损量的影响较大。在高转速条件下,通过控制换挡力的大小可以有效减少换挡滑块的磨损量,提升AMT的使用寿命。

AMT换挡滑块轴颈磨损的仿真分析与预测

为保证滑块使用寿命,提升AMT的换挡品质,针对换挡过程中滑块轴颈与拨叉之间的磨损情况进行数值模拟。建立有限元模型,并基于传热学理论,设置了拨叉和滑块的热边界条件,得出了同步过程中换挡滑块单次换挡结束时的磨损量与温度分布云图。基于Archard磨损理论,对单次换挡结束时的磨损量进行计算。通过BOX设计方法,对所需的17个仿真试验点进行有限元仿真,并且通过响应面分析得到滑块轴颈磨损量的线性回归预测模型,分析了换挡力、转动角度、摩擦因数对滑块轴颈磨损量的影响规律。研究结果表明,转动角度对轴颈磨损量的影响最为显著。

换挡滑块磨损预测数值模拟教学与科研实践

针对“传热学”“摩擦学原理”以及“电动汽车传动系统的结构与控制”等课程现场实验教学难以开展的问题,运用数值模拟技术对离合器换挡过程中换挡滑块的磨损量进行了有限元模拟仿真。采用响应面法设计仿真实验方案,对不同换挡力、接合套转速、摩擦系数作用下的换挡滑块磨损量进行计算;建立了换挡滑块磨损量的线性回归预测模型,并由此提出了通过控制换挡过程中的换挡力和滑块位移来保证自动机械变速器(AMT)使用寿命的多目标协同控制策略。经过多学科协同教学和数值仿真训练,不仅能够使学生将课本中的理论知识学以致用,同时培养了学生的自主创新意识和工程实践能力。