湿式离合器滑摩功计算
有阻尼孔湿式离合器摩擦片和阻尼孔参数优化设计
高湿式离合器的工作效率，所以选择湿式离合器接合过程产生
的滑摩功、离合器传递摩擦转矩和接合时间作为优化目标，这就
构成了多目标优化，进而利用线性加权法对目标函数进行处理。
2.2.1滑摩功
年第 期
河北
机电·教育·推广
HEBEINONGJI
农机
湿式离合器的滑摩主要发生在离合器的接合过程中，滑摩
初始位置，动力传递中断。
2湿式离合器摩擦片的参数优化
2.1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ计变量
湿式离合器的摩擦转矩以及储备系数体现了湿式离合器工
作过程中传递转矩的能力，湿式离合器传递摩擦转矩的公式为：
2
33
M= π×μ×p×（R -R）×Z
f
b
21
3
（1）
式中，μ 为摩擦系数；F为摩擦片压紧力；r为作用半径；Z e
为摩擦副数。
河北
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摘 要：基于有阻尼孔湿式离合器的设计公式，选取湿式离合器接合时产生的滑摩功、摩擦转矩和接合时间为目标 函数，将储备系数，摩擦片内外径比以及摩擦片最大圆周速度等处理为约束条件，对摩擦片参数和阻尼孔参数进行优化 设计，使用二次序列法对目标函数进行求解，并且通过一组算例进行说明。结果表明，优化的湿式离合器接合时间和滑 摩功得到了明显的降低，同时提高了湿式离合器的传递转矩。进而对湿式离合器接合时间进行了试验验证，试验结果与 优化结果基本一致。本文研究内容为湿式离合器在实际生产中的应用提供了理论参考。
时间长，进而延长了湿式离合器接合时间，所以选择湿式离合器
πneR2
-3
v= ×10≤65m/s
120
（12）
式中，n为发动机最大转速。 e
汽车离合器滑摩功计算方法研究与检测验证
1.2文献[2]中的滑摩功计算公式
根据文献[2]，离合器接合过程中产生的滑摩功，各参数的意义及单位见文献[2]。
1.3笔者计算滑摩功的公式
根据笔者的工作经验并结合其他公式，公式中：
E：起步滑摩功；
T emax：发动机最大输出扭矩（N.m）；m a：满载质量；
R r：滚动半径（m）；
ω0：离合器滑摩时的角速度；δ：一档传动系旋转质量换算系数；α：起步时，汽车平均加速度；
E：起步滑摩功；
D：摩擦片外直径；
1.5后备系数
前的得到了改善。
参考文献:
[1]沃德·海伦等著，白化同，郭继忠译.
公式中：
μ：摩擦片摩擦系数；D：摩擦片外直径;
T emax：发动机最大输出扭矩。
1.6压盘接合温升的公式。
公式中：
λ：传到压盘的热量所占的比例；E：起步滑摩功；。
湿式离合器滑摩功计算
06 结论与展望
结论总结
计算方法的适用性
滑摩功影响因素
湿式离合器的滑摩功计算方法适用于各种 工况和材料，为设计和优化离合器提供了 有力工具。
摩擦系数滑摩速度和滑摩温度是影响滑 摩功的主要因素，需综合考虑以获得最佳 性能。
实验与理论的一致性
实际应用价值
实验结果与理论计算结果基本一致，验证 了计算方法的可靠性和准确性。
湿式离合器与其他离合器的比较
与干式离合器相比，湿式离合器具有更高的承载能力和更 长的使用寿命，因为摩擦片在油液中工作，可以起到润滑 和冷却的作用。
与自动离合器相比，湿式离合器通常结构较为简单，成本 较低，但在使用过程中需要定期更换油液。
综上所述，湿式离合器是一种广泛应用于汽车、机械和工 业领域的传动装置，具有较高的承载能力和使用寿命，与 其他类型的离合器相比具有明显的优势。
优化摩擦副材料组合
根据工作需求选择合适的摩擦副材料，如选 择具有良好摩擦性能的摩擦片和硬度适中的 钢片，以提高离合器的传动效率和减小滑摩 功的损失。
使用与维护建议
定期检查与更换摩擦片
定期检查离合器的磨损情况，及时更换磨损 严重的摩擦片，保持离合器的良好工作状态 。
保持清洁与润滑
在使用过程中保持离合器的清洁，避免杂物 和污垢对离合器工作的影响。同时，定期对 离合器进行润滑，减小摩擦阻力，降低滑摩
湿式离合器滑摩功计算
contents
目录
• 湿式离合器简介 • 滑摩功计算基础 • 湿式离合器滑摩功计算方法 • 滑摩功对湿式离合器性能的影响 • 优化湿式离合器滑摩功的措施 • 结论与展望
01 湿式离合器简介
湿式离合器的定义与工作原理
定义
湿式离合器是一种用于传递动力的装 置，通常用于汽车、机械和工业领域 。
(WTR)湿式离合器换挡过程动态特性
2005年11月农业机械学报第36卷第11期湿式离合器换挡过程动态特性杨树军 苑士华 胡纪滨 【摘要】 建立了描述湿式离合器结合过程的多状态动力学模型,通过台架试验验证了模型的正确性。
在离合器油缸充油过程中,缸内油压取决于油缸的结构参数;活塞达到其最大行程时,产生摩擦扭矩,形成换挡冲击,缓冲起始压力越高,冲击越大;滑摩时间、最大实际摩擦扭矩等取决于缓冲起始压力和终止压力,以及压力变化过程。
随着缓冲起始压力的减小,离合器的滑摩时间、最大滑摩扭矩、最大动载系数、滑摩功都在增大,但换挡冲击减小。
关键词:湿式离合器 换挡 动力学模型中图分类号:U 463.22+1.4文献标识码:AStudy on D ynam ic Performance i n Engagem en t Process of W et ClutchYang Shu jun1,2 Yuan Sh ihua 2 H u J ib in 2(11E ast Ch ina J iaotong U n iversity 21B eij ing Institu te of T echnology )AbstractA m u lti m ode dynam ic m odel of a w et clu tch in engagem en t p rocess w as develop ed and its co rrectness w as verified by the exp eri m en t .F rom the si m u lati on ,the fo llow ing conclu si on s w ere ex tracted :in o il feeding p rocess of the w et clu tch ,the p ressu re in the hydrau lic cylinder w as influenced by the stiffness and o riginal length of retu rn sp ring ,p iston stroke ,the area of hydrau lic cylinder and etc .,and w as indep enden t of the in itial buffering p ressu re that w as set by the digital p ropo rti onal relief valve ;w hen the p iston cam e to the end ,the p ressu re ro se i m m ediately ,the i m p act fricti onal fo rce b rough t i m p act to rque in gear sh ifting p rocess ;the h igher the in itial buffering p ressu re ,the b igger the i m p act to rque .T he sli pp ing ti m e and u lti m ate fricti onal to rque w ere decided by the in itial buffering p ressu re ,the final buffering p ressu re and the p rocess from the in itial buffering p ressu re to the final buffering p ressu re .W hen the in itial buffering p ressu re decreased ,the sli pp ing ti m e ,u lti m ate fricti onal to rque ,m ax i m al dynam ic to rque facto r and fricti onalw o rk increased ,bu t the first i m p act in sh ifting p rocess w as decreased .Key words W et clu tch ,Sh ifting ,D ynam ic m odel收稿日期:20040917杨树军 华东交通大学机电工程学院 副教授 博士生(北京理工大学),330013 南昌市苑士华 北京理工大学机械与车辆工程学院 教授 博士生导师,100081 北京市胡纪滨 北京理工大学机械与车辆工程学院 副教授 博士 引言车辆换挡过程中,由于转动惯量角速度发生变化,各种有级式变速箱都存在换挡冲击[1]。
湿式离合器设计计算
湿式离合器设计计算
1.转矩传递计算：湿式离合器的主要作用是传递动力，因此需要计算
离合器的转矩传递能力。
转矩传递计算需要考虑摩擦片的摩擦系数、接触
面积和压力等因素。
2.离合器片数计算：湿式离合器通常由多个摩擦片组成，片数的设计
需要考虑到传动功率和摩擦片的承载能力。
片数过少会导致传动效率下降，片数过多则可能导致离合器尺寸过大。
3.摩擦片材料选择：摩擦片的材料选择对于湿式离合器的性能至关重要。
常用的摩擦片材料有石棉板、摩擦片和钢制板等。
不同材料具有不同
的摩擦系数和耐磨性能，需要根据实际需求进行合理选择。
4.冷却系统设计：湿式离合器在传动过程中会产生大量的热量，因此
需要设计有效的冷却系统，以保证离合器的正常工作。
冷却系统可以采用
利用油液进行冷却的方式，也可以采用风扇和散热片等被动式冷却方式。
5.润滑系统设计：湿式离合器的工作需要有良好的润滑条件。
润滑系
统的设计需要考虑到离合器内部各个摩擦副之间的润滑需求，以确保离合
器在使用过程中不会出现摩擦副过热、磨损或润滑不良的问题。
以上是湿式离合器设计和计算的一般步骤和要点。
在实际应用中，还
需要根据具体的传动需求和设备条件进行合理设计和计算。
湿式离合器设计计算
3.2多片湿式离合器的设计 3.2.1摩擦副元件材料与形式离合器的结构中，摩擦片对离合器工作性能影响很大，而摩擦片材料的选择就尤为重要。
下面进行摩擦副元件的选择：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接合，而且接合时平稳、柔顺。
离合器摩擦副（又称摩擦对偶）可分为两大类：第一类是金属性的，它的摩擦衬面具有金属性质，如钢对钢，钢对粉末冶金等；第二类是非金属性的，它的摩擦衬面摩擦材料具有非金属性质，如石墨树脂等，它们的对偶可用钢和铸铁。
对于坦克离合器摩擦副，由于其工况和传递动力的要求，选择金属型摩擦材料。
目前广泛应用的是铜基粉末冶金，它的主要优点是：1、 有较高的摩擦系数，单位面积工作能力为0.22千瓦/Fp FAA =厘米2；2、 在较大温度变化范围内，摩擦系数变化不大；3、允许表面温度高，可达350C ，非金属在250C 以下。
故高温耐磨性好，使用寿命长；4、 机械强度高，有较高的比压力；5、导热性好，加上表面开槽可获得良好冷却，允许较长时间打滑而不致烧蚀。
此次设计选择摩擦副材料为钢对铜基粉末冶金，根据坦克设计180页表6—1可得：可取摩擦副的摩擦系数μ=0.08，许用压强[]p =4MPa 。
3.2.2摩擦转矩计算多片摩擦离合器的摩擦转矩fc T 与摩擦副数、摩擦系数、压紧力和作用半径有关。
其关系式为：e fcz T Fr μ=式中fc T —摩擦转矩()N M ⋅；μ—摩擦系数，从动力换档传递扭矩出发，取动摩擦系数；F —摩擦片压紧力()N ；e r —换算半径，将摩擦力都换算为都作用在这半径上；z —摩擦副数。
下面求换算半径e r ：（如下图示）一对摩擦副上一个单元圆环的摩擦转矩为：fc dT p dA μρ=⋅⋅⋅式中p —单位压力或比压；ρ—圆环半径；dA —单位圆环面积。
而 2dA d πρρ=⋅ 带入前式可得22fcdT p d πμρρ=摩擦副全部面积的摩擦转矩为ρυπd p u T Rrfc ⎰=22式中r 、R —分别为摩擦片的内外半径。
摩擦力做功的计算公式
摩擦力做功的计算公式1. 摩擦力做功公式推导。
- 当物体在粗糙水平面上受到摩擦力f作用，发生位移x时，根据功的定义W = Fscosθ（其中F是力，s是位移，θ是力与位移方向的夹角）。
- 对于摩擦力做功，摩擦力方向与物体相对运动（或相对运动趋势）方向相反，在水平面上物体位移方向与摩擦力方向相反，θ = 180^∘，cosθ=- 1。
- 所以摩擦力做功W_f = f× x×(-1)= - fx。
2. 滑动摩擦力做功的特点与计算。
- 特点。
- 滑动摩擦力做功与路径有关。
例如，一个物体在粗糙的水平面上往返运动，滑动摩擦力始终做负功，往返一次滑动摩擦力做功W = - f×2x（x为单程位移大小）。
- 计算示例。
- 一个质量为m的物体在动摩擦因数为μ的水平面上，受到水平拉力F作用，以初速度v_0向右运动，经过位移x后停止。
- 首先根据牛顿第二定律求出加速度a=(f)/(m)，这里滑动摩擦力f = μ mg，加速度a =-μ g（方向向左，与速度方向相反）。
- 根据运动学公式v^2 - v_0^2 = 2ax，可得0 - v_0^2=2(-μ g)x。
- 滑动摩擦力做功W_f=-fx =-μ mgx。
3. 静摩擦力做功的特点与计算。
- 特点。
- 静摩擦力可以做正功、负功或不做功。
例如，静止在倾斜传送带上的物体随传送带一起加速向上运动，静摩擦力方向沿传送带向上，物体位移方向也向上，静摩擦力做正功；如果物体随传送带一起匀速向上运动，静摩擦力做正功；当两个物体叠放在一起，用力拉下面的物体使它们一起加速运动，上面物体受到的静摩擦力做正功。
若上面物体静止在下面匀速运动的物体上，静摩擦力对上面物体不做功。
- 计算示例。
- 一个质量为m的物体放在倾斜角为θ的斜面上，斜面静止，物体受到沿斜面向上的静摩擦力f = mgsinθ。
当斜面沿水平方向向右移动位移x时，静摩擦力做功W_f = f× x×cosθ，这里θ是斜面倾角，f = mgsinθ，所以W_f = mgsinθ× x×cosθ。
湿式换挡离合器摩擦片磨损量计算方法的研究
综合传动湿式换挡离合器工作摩擦副由铜基 粉末压制的内齿摩擦片和外齿对偶碟形钢片组成 。 内齿摩擦片的基片为 2mm 厚铁基片 ,两侧分别粘 结 016mm 厚的铜基粉末 ;外齿钢片为 2mm 的碟形 钢片 ,材料为 65Mn ,其碟形量为012～013mm。湿 式换挡离合器结构如图 2 所示。
外齿钢片工作次数与磨损量关系根据所建立的离合器摩擦副磨损量计算模型和离合器外齿钢片磨损量试验结果利用matlab软件进行编程计算发现影响指数呈线性变化规律利用最小二乘法可以将其表示为离合器摩擦副工作次数572104716572108717式16和式17是对处于稳定磨损阶段的摩擦片进行800次结合试验得到的磨损量计算参数可以将其代入式15对离合器摩擦片多次结合磨损量进行估算
离合器工作过程中滑摩功的计算公式为
∫ W = t2 TfΔnd t t1
(2)
Δn = n1 - n2
(3)
式中 ,Δn 为离合器主被动摩擦片的工作转速差 , r/ min ,结
合完成后Δn = 0 ; n1 为外齿钢片转速 , r/ min ; n2 为内齿摩
擦片转速 , r/ min ; t1 、t2 分别为离合器工作的开始时间和
对于已设计好的离合器 , 离合器有效作用面 积 A 、摩擦片平均工作半径 re 和摩擦副个数 Z 是 固定值 ,由式 (1) 得摩擦转矩 Tf 取决于摩擦因数
μ和有效工作油压 p 。同时结合油压 p 的大小 , 也
决定Δn 的变化快慢 ,从而决定滑摩时间 ( t2 - t1 ) 的长短 。因此 ,湿式换挡离合器摩擦副磨损情况主 要与μ、p 、Δn 和滑摩时间 ( t2 - t1 ) 有关 。
1 湿式换挡离合器工作原理
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• 摩过程中离合器的摩擦转矩，转速和滑摩功率都随着时间的变化而变化，如图
5
湿式离合器接合过程滑摩特性究
•
湿式离合器的接合过程可分为三个阶段，挤压阶段、压紧阶段以及全粗糙接触阶
• 段。在挤压阶段时，摩擦片与对偶钢片间存在润滑油，两者无粗糙接触，这时摩擦转
• 矩是由润滑油膜剪切变形产生，同时润滑油膜产生的粘性转矩使得相对转速略有下降。随着油膜被进一步挤压，油膜厚度会达到
湿式离合器滑摩功计算
方法一
为离合器结合时间
1
(以上参数都能通过试验方法测出）
湿式方法离二 合器滑摩功计算
2
湿式离合器滑摩功计算
3
湿式离合器滑摩功计算
• 方法二较为复杂，有些参数像油膜厚度难以测出，所以还需参考使用
下面详细分析下方法二
4
湿式离合器滑摩功计算
•
湿式离合器作为自动变速系统中重要组成部分，其在接合过程中表现出的性能优
14
滑摩功率影响因素分析
备注： 增大接合压力能够减少滑摩时间，但滑摩功率和滑摩功明显增大；润滑油粘度和摩擦材料 主要改变滑摩功率峰值，粘性越高，磨合程度越好，峰值越低。
15
• 不复存在，摩擦转矩全由粗糙接触转矩产生，接合过程进入全粗糙接触阶段。在全粗
• 糙接触末端即整个接合过程快要结束时，摩擦转矩会达到一个峰值，该峰值称作锁止
• 处转矩峰值，它表示了离合器换挡冲击特性。
通过以上分析，湿式离合器的滑摩特性与摩擦转矩和相对转速的变化密切相关，
• 而这两者又受到整个接合过程的诸多因素的影响，因此接下来首先建立了滑摩功率及
• 劣将直接决定整个车辆的起步特性和换挡品质。而在接合过程中，湿式离合器摩擦面
• 因相对滑摩而发热，所消耗的滑摩功和滑摩功率则直接影响了湿式离合器的热负荷和
• 使用寿命。因此研究湿式离合器接合过程中的滑摩特性及其影响因素可以有效地减小
• 磨损，延长湿式离合器使用寿命。
•
•
在离合器接合过程中，由于主、从动部分转速不相等，两者将出现滑摩。整个滑
• 滑摩功的数学模型，再通过它分析各因素对滑摩特性的影响。
6
滑摩功率与滑摩功计算
•
湿式离合器的滑摩存在于整个离合器接合过程中。在整个过程中离合器主动端转
• 速逐渐下降，从动端转速逐渐上升，最终达到一致。同时摩擦转矩则会上升到一个较
• 稳定的值直到结合过程结束，然后下降为恒定值。而对于图2．1的接合制动过程，离
与表面粗糙度相同的数量级，这时接合过程进入压紧阶段，摩擦转矩由油膜粘性转矩和粗糙表面接触转矩共同产生。这时摩擦转 矩会迅速增大后逐渐达到一个相对稳定的值，相应的转速则会先以较小的斜率下降
• 慢慢增大到稳定的下降速度。另外在这一阶段，滑摩功率会在最大摩擦转矩附近达到
• 它的最大值。在压紧阶段末期，大部分润滑油透过多孔摩擦片被挤出，这时油膜压力
• 合器主动盘不动，从动盘在一定转速下由于摩擦转矩作用制动，摩擦转矩在接合过程
• 完成后下降至零。整个接合过程的滑摩功率可以由下式确定：
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