离合器是汽车的核心部件之一,它是汽车重要的传动机构。离合器的好坏也在一定程度上决定了汽车在起步和驾驶过程中的稳定性和舒适性,离合器性能越好,车辆越平稳。限制离合器性能的主要部件是离合器中的摩擦片,本论文以摩擦片的优化为目的,通过优化改进摩擦片沟槽结构,以及研究新型涂层材料,对摩擦片的工作表面进行了优化研究,并采用ABAQUS有限元仿真软件对摩擦片沟槽和涂层进行了有限元仿真模拟,获得摩擦片优化的数据,并且再次对摩擦片沟槽进行了优化。1)摩擦片的基本尺寸和摩擦片的优化是通过计算的方式得到的,因为摩擦片圆周槽和径向槽性能互补,所以结合这两种沟槽,可以有效的提高摩擦片的性能,通过国家标准,结合数据计算,可得摩擦片厚度为2.8mm、外径为125mm、内径为80mm等基本尺寸,再通过径向槽的特点,结合拉普拉斯方程,可以获得径向槽的深度为0.575mm、宽度为5.1mm、沟槽数量为12条,然后通过雷洛方程结合径向槽的数据,通过计算获得圆周槽的宽度为1.47mm、数量为5条。2)摩擦片工作表面添加优异的涂层也是一种较好的提高性能的方法,由于聚酰亚胺有很多的优异性能,尤其是摩擦磨损性能,当在聚酰亚胺中添加氧化锆/还原氧化石墨烯复合材料时可以再次提高聚酰亚胺的摩擦磨损性能,当聚酰亚胺复合材料在油液中进行摩擦磨损实验时,几乎没有磨损。通过干摩擦磨损实验可知,当氧化锆/还原石墨烯复合材料在聚酰亚胺中的含量为1%左右时,摩擦系数最低,磨损率最低,性能最佳。通过SEM扫描图可以明显的看到这时的磨痕最为平滑,几乎没有碎屑和剥离。在油摩擦实验中,压力设置为500N,实验时间设置为1小时,实验结果表明氧化锆/还原氧化石墨烯复合材料在聚酰亚胺复合材料中的比例为1%时摩擦性能表现最优,此时涂层材料的摩擦系数是0.142。通过分析实验完成以后的试样可以明显的得到,在油润滑的情况下,试样表面几乎没有磨损,所以在油润滑的情况下涂层材料的性能主要与聚酰亚胺复合材料的摩擦系数有关。分析聚酰亚胺复合材料油润滑摩擦系数,可知先增大后减小,按照国家标准的要求,摩擦系数越高,离合器传递转矩的能力越强,结合涂层材料干摩擦的表现,此次湿式离合器摩擦片设计摩擦系数选取0.142,即Zr O2/r GO的含量占比为1%时涂层材料,此时湿式离合器摩擦片摩擦性能最优。3)由于只通过数据计算不能充分的解释优化以后的摩擦片性能是否提高,所以需要对优化以后的摩擦片进行仿真计算,先对摩擦片和钢片突出部分进行仿真,可知对摩擦片沟槽进行优化以后其突出部分的应力应变有了提高,而就位移云图来说,综合槽的突出部分位移为无沟槽摩擦片位移的2.98倍,这说明摩擦片的突出部分需要优化,综合槽摩擦片的应力应变都处于圆周槽摩擦片和径向槽摩擦片的中间,这说明摩擦片沟槽结构对应力有扩散作用。对摩擦副进行仿真可知,综合槽摩擦片对应钢片的应变是无沟槽摩擦片对应钢片的0.8倍,这对钢片是有益的,而温度的优化更加明显,综合槽摩擦片温度为无沟槽摩擦片的0.15倍,而综合槽摩擦片的温度是圆周槽摩擦片的0.9倍,圆周槽摩擦片温度比径向槽摩擦片温度高,这说明摩擦片的沟槽结构的优化组合确实符合预期。添加涂层以后,有涂层的摩擦片应力比无涂层摩擦片的应力下降2倍左右、应变下降了十倍以上,由于涂层的吸热和隔热,导致优化以后的摩擦片温度下降最明显,超过了数十倍。摩擦片添加涂层对于钢片也有优化,无沟槽摩擦片对应钢片的应变下降3倍以上、应力下降4倍以上,这能够提高钢片的寿命和工作效率。对摩擦片沟槽再次优化,去除多余的径向槽,对其仿真可知新摩擦片突出部分位移为旧摩擦片的0.3倍,新摩擦片突出部分的应变为旧摩擦片应变的0.78倍,说明摩擦片的再优化比较成功,能提高摩擦片的寿命和性能。