关键词:
湿式离合器
带排转矩
数学模型
CFD
仿真
摘要:
液力机械式自动变速器(Automatic Transmission,AT)的效率和换挡品质的问题受到人们越来越多的重视,湿式离合器作为自动变速器中的换挡控制部件,其带排转矩是影响AT效率和换挡品质的一个重要因素。本文的研究目标就是建立一个精确的带排转矩数学计算模型,并根据理论模型分析带排转矩的影响因素,为减小湿式离合器中的带排转矩,提高变速器的传递效率和换挡品质提供设计基础。文中湿式离合器带排转矩的理论模型是以无沟槽的摩擦片为基础而建立起来的。根据实际流体的运动微分方程和连续性方程建立摩擦副间润滑油膜的模型,然后引入一些无量纲参量对该模型的计算进行了简化,并通过当量半径来解决计算过程中遇到的气穴现象;通过润滑油和空气的接触面上存在的压力突变和表面张力之间的关系,得到当量半径与摩擦副间相对转速之间的关系式,并将得到的当量半径带入到传统的带排转矩计算模型,得到新的带排转矩计算模型。根据得到的新的带排转矩计算模型,分析了摩擦副间相对转速、润滑油流量、润滑油动力粘度、摩擦副间间隙等因素对带排转矩的影响。随着摩擦副间相对转速的增大,带排转矩先增大后减小,最后稳定在某一较小范围;润滑油的流量和动力粘度不仅对湿式离合器的冷却润滑效果有影响,同时也会影响带排转矩,润滑油黏度越大,润滑油供油量越大,则湿式离合器带排转矩越大;摩擦副间的间隙越大,则带排转矩就越小,但摩擦副间间隙的变大,同样会影响湿式离合器的轴向尺寸以及离合器的反应速度,因此在离合器设计时,应对摩擦副间间隙进行综合考量,选取合理的摩擦副间隙。通过CFD仿真计算对理论模型进行了验证。通过仿真与数学计算结果的对比,来初步验证理论模型的正确性,然后对带有径向槽的摩擦副间带排转矩进行了CFD仿真,分析其中沟槽数量、沟槽深度等变量对带排转矩的影响。通过台架试验对带排转矩的理论模型和仿真模型进行验证。通过理论模型、CFD仿真、试验三者互相验证,既可以减少试验量并防止因理论模型在简化过程中出现的错误而造成的不必要的试验浪费,降低了试验成本。论文的研究,为湿式离合器中带排转矩的建模方法提供了一个新的思路,通过量纲法可以对难以求解的复杂方程进行简化后再求解。同时,本文中关于湿式离合器带排转矩影响因素的分析,对提高湿式离合器的效率和换挡品质,有一定的理论和实际意义。