【摘 要】
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双离合自动变速器（Dual Clutch Transmission,DCT）具有动力响应快、传动效率高、生产继承性好、与电动汽车动力系统适配性强等优点,其市场占有率逐年提升。但DCT产品在动态服役过程中仍存在着诸多问题,特别是DCT车辆的起步和换挡性能会随着服役时间的增加而下降。湿式离合器作为DCT的关键零部件之一,其基础特性对DCT车辆的起步和换挡性能具有重要影响。湿式离合器的温升过高不仅会造成
【基金项目】
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国家自然科学基金―中国汽车产业创新发展联合基金重点项目“考虑动态服役性能和驾驶行为及行驶环境的DCT智能控制与评价方法”（项目批准号:U1764259）；
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双离合自动变速器（Dual Clutch Transmission,DCT）具有动力响应快、传动效率高、生产继承性好、与电动汽车动力系统适配性强等优点,其市场占有率逐年提升。但DCT产品在动态服役过程中仍存在着诸多问题,特别是DCT车辆的起步和换挡性能会随着服役时间的增加而下降。湿式离合器作为DCT的关键零部件之一,其基础特性对DCT车辆的起步和换挡性能具有重要影响。湿式离合器的温升过高不仅会造成整车动力中断和离合器的烧蚀,亦会影响湿式离合器摩擦系数的变化。摩擦系数变化规律的认识不清会使得DCT车辆在起步和换挡过程中的离合器传递转矩控制不稳,易导致起步冲击和换挡顿挫等。此外,随着DCT车辆服役时间的增加,湿式离合器的摩擦特性将会发生改变,加剧了DCT车辆在起步和换挡过程中离合器传递转矩的控制不稳定性。另外,湿式离合器拖曳转矩的变化也会引起整车驱动转矩的变化,从而影响DCT车辆的起步和换挡性能。针对上述问题,目前已有大量关于湿式离合器温升特性、摩擦特性和拖曳转矩的研究。然而,目前研究仍存在以下重要科学问题需要解决:提出综合考虑摩擦副接触应力场非均匀分布、摩擦片沟槽内冷却流场时变特性、摩擦系数变化的温度场耦合计算模型;揭示湿式离合器摩擦特性和拖曳转矩随服役时间的变化规律和变化机理。为此,本文依托于国家自然科学基金―中国汽车产业创新发展联合基金重点项目:考虑动态服役性能和驾驶行为及行驶环境的DCT智能控制与评价方法,采用理论与试验相结合的方法,研究了对DCT动态服役性能具有重要影响的湿式离合器温升特性、摩擦特性及其随服役时间的变化规律、拖曳转矩及其随服役时间的变化规律。本论文的主要研究内容如下:（1）为了揭示湿式离合器温度场在接合过程中的分布特性和变化规律,考虑了摩擦副接触应力场的非均匀分布,建立了摩擦副接触应力场有限元模型;针对摩擦片沟槽内冷却流场的时变特性,建立了冷却流场数值计算模型;在此基础上,综合考虑摩擦副接触应力场的非均匀特性、摩擦片沟槽内冷却流场的时变特性、摩擦系数与摩擦面温度的相互影响,提出了湿式离合器在接合过程中的温度场耦合计算模型,并进行了试验验证;理论和试验研究了摩擦副接触应力场、冷却流场以及不同的离合器接合条件对湿式离合器温度场的影响规律。（2）为了获取湿式离合器摩擦系数的变化规律和数值计算模型,试验研究了摩擦副接合压力、润滑油温度、摩擦面间的润滑油流量、摩擦面温度、离合器主动端转速与从动端转速等因素对摩擦系数的影响规律;在研究不同因素对湿式离合器摩擦系数影响规律的基础上,考虑摩擦副接合压力和离合器主/从端相对转速差对摩擦面温度的影响,提出了以摩擦副接合压力、润滑油温度、摩擦面温度和离合器主/从端相对转速差为自变量的湿式离合器摩擦系数数值计算模型,并通过试验验证了模型的正确性。（3）为了探明湿式离合器摩擦特性随服役时间的变化规律,试验研究了湿式离合器的服役里程数和润滑油的服役时间对摩擦特性的影响规律,以及摩擦副接合压力、润滑油温度、离合器主/从端相对转速差、摩擦面温度对湿式离合器摩擦特性随服役时间变化规律的影响;基于对湿式离合器摩擦特性随服役时间变化规律的研究和对不同服役里程数摩擦片的三维轮廓分析,揭示了湿式离合器服役里程数对摩擦特性的影响规律;在此基础上,提出了考虑湿式离合器服役里程数影响的摩擦特性理论分析模型。（4）为了获得湿式离合器拖曳转矩及其随服役时间的变化规律,试验研究了摩擦面间的润滑油温度、摩擦面间的润滑油流量、离合器主动端转速、离合器服役里程数以及润滑油服役时间对拖曳转矩的影响规律;基于对不同服役里程数摩擦片的三维轮廓形貌分析,揭示了拖曳转矩随湿式离合器服役里程数的变化规律;在此基础上,考虑离合器主动端转速和离合器服役里程数对摩擦面间润滑油覆盖区域的影响,提出了湿式离合器拖曳转矩随服役里程数变化的理论分析模型。上述研究工作所得结果可为DCT湿式离合器传递转矩的精确控制提供依据,从而为DCT车辆长期保持良好的起步/换挡性能奠定基础。
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