摩擦式离合器结合过程中传递转矩的分析及计算

1、摩擦式离合器结合过程中传递转矩的分析及计算摘要 汽车在行驶过程中由于发动机输出转矩的不稳定以及离合器传递转矩的变化，还有路面不平度的影响，往往造成汽车行驶过程中的速度波动。其中离合器的接合过程直接关系到汽车行驶的舒适性，也决定着换挡的品质，本文主要从离合器传递转矩过程中引起的转矩波动出发，通分析各方面的因素，给出从动盘输出转矩的计算。文中通过离合器接合过程中压盘压紧力、摩擦片摩擦因数作为变量提供参考性的计算方法。1.离合器接合过程分析2.离合器结合过程动力学模型的建立3.结论1.离合器接合过程分析本文假定汽车在一定速度下行驶，或者说在某一个换挡时刻，离合器的结合过程分两个阶段，如图所示：（1）

2、t0-t1阶段，离合器主、从动盘开始结合，并随着离合器摩擦片压紧力的增大，离合器从动盘所传递的滑磨转矩不断增大，从动盘的转速不断增大，发动机的角速度有所下降，离合器主、从动盘处于滑磨状态。（2)t1阶段以后，离合器从动盘转速与发动机转 速达到一致，离合器主、从动盘之间没有 相对滑磨，离合器完全结合，此时发动机从 动盘的输出转矩等于发动机的输出转矩。wcTfTewet1t0TcTf , wc, we, Tc, Te2.离合器结合过程动力学模型的建立1.发动机的转矩模型 发动机的输出转矩曲线是发动机节气门开度和发动机转速的函数，即 Te=f（ ，ne）式中 Te为发动机的输出转矩， 为节气门开度，

3、ne为发动机转速。2.离合器力学模型 汽车离合器的接合过程的力学模型可简化为如图所示的两等效集中转动惯量力学模型。 TcTcTewewcTfJeJc根据动力学原理，建立离合器结合的力学模型运动微分方程组为（1）t0-t1阶段 离合器从动盘的转速不断增大，发动机的转速稍微下降，离合器主从动盘处于滑磨阶段，其方程组为： (2) t1阶段以后离合器主从动盘转速达到一致时，其方程为式中Te为发动机的输入转矩，Tc为离合器从动盘传递的转矩，Tf为外界阻力矩作用在变速器输入轴上的当量阻力矩，we为发动机角速度，wc为离合器从动盘的角速度，Je为发动机旋转部分和离合器主动盘的转动惯量，Jc为离合器从动盘带动

4、的所有传动部件和整车转换到离合器从动盘的当量转动惯量。 汽车在起步过程中所受到的外界阻力为由外力公式可得离合器结合过程中所受的外界阻力矩为式中mv为汽车质量，a为车速，CD为空气阻力系数，A为迎风面积，rw为车轮半径，i为道路坡度，f为滚动阻力系数，io为主减速器传动比，ig为变速器比，t为传动效率。 15.21/AC+gmsinF2aDvffceeeT - T=/dtdwJf eccT - T=/dtdwJfeeceT - T=/dtdwJJtgowffiirFT/3.离合器转矩传递模型 干式离合器靠离合器上的摩擦来传递转矩，随着离合器压盘压紧力的增大，离合器从动盘所传递的滑磨转矩也不断增大

5、，其传递转矩的模型为 其中符号函数为 21203130,RRRRscecZtFwTwwsignT0011cececewwwwwwsign式中（Ts,w)为干式离合器的动摩擦因数，Ts为压盘表面温度，w为离合器主、从动盘角速度差，F(t）为离合器压盘所受到的压紧力，Z为离合器摩擦片副数，R0为离合器摩擦片的外径，R1为离合器摩擦片内径。由公式可知，离合器传递转矩随着动摩擦因数和压盘压紧力的变化而变化，而动摩擦因数主要受滑磨过程中滑磨功和主、从动盘转速差的影响。下面要进行动摩擦因数的确定。4.动摩擦因数的确定（1）确定离合器的表面温度 离合器结合时，发动机输出的机械能一部分转化为汽车的动能，另一部

6、分转化为离合器主、从动盘滑磨的滑磨功，变成热量时离合器片表面温度增加。离合器滑磨功的计算公式为 式中Tc为离合器从动盘所传递的转矩，Wc(t)为离合器的从动盘角速度，We(t)为离合器的从动盘角速度，t0为起始时刻，t1为离合器主、从动盘角速度相等的时刻。 接合过程中产生大部分的热量被离合器的压盘和飞轮吸收，而散热主要在接合完成之后，故滑磨功引起的离合器片平均温升为 式中Ta为离合器摩擦片的平均温度，Cp为压盘比热容，m为压盘质量，r为传到压盘上的所在热量的比率，c为吸热效率。 dttwtwtTLcecttc10pamcrQT/ccLQ由于离合器结合的时间很短，所以摩擦产生的热量通常来不及扩散

7、，导致离合器压盘表面温度往往比压盘最终达到的平均温度要高很多，因此要确定压盘的表面温度，压盘表面温度与平均温度的变量关系如下：其中 式中?为无量纲系数，?为压盘的热扩散率，tc为离合器滑磨时间，h为压盘的厚度，T0为离合器摩擦面的初始温度。（2）角速度差对摩擦因数的影响如图所示：在一定角速度差范围内，离合器片摩擦因数比较稳定，当离合器主、从动盘的角速度差过大时，摩擦因数会急剧下降。所以摩擦因数与温度和离合器主、从动盘角速度差的关系如下：095. 004. 035. 0TTTas22/ htc scsTgdebaT,5.离合器压盘压紧力的确定离合结合过程中，离合器的滑磨转矩还受到离合器压盘压紧力的影响。接合过程中离合器压盘压紧力基本随结合时间成线性增长，即：C1为离合器技术参数及操纵机构决定的计算常数。因此在确定了摩擦因数和压盘压紧力的变量关系式之后，就和及由下面这个公式确定离合器从动盘在滑磨阶段各时刻的转矩输出。 tctF1 21203130,RRRRs