车辆动力学(3)-离合器

一、离合器基本结构和工作原理二、离合器摩擦转矩模型三、湿式离合器或制动器带排转矩四、离合器动力学模型第三节离合器建模第一章功用主离合器闭锁离合器换挡离合器干式离合器湿式离合器分类实现平顺换挡或工况切换防止传动系统过载保证车辆平稳起步一、离合器基本结构和工作原理一、离合器基本结构和工作原理换挡离合器摩擦副1.换挡离合器对偶钢片摩擦片外毂内毂活塞内齿摩擦片回位弹簧油缸外齿摩擦片1.换挡离合器湿式离合器一、离合器基本结构和工作原理2.闭锁离合器湿式离合器一、离合器基本结构和工作原理12345678910111213东风EQ140离合器结构简图1-发动机飞轮；2-从动盘本体；3-扭转减器；4发动机输出轴；5-压盘；6-传动片；7-摆动支片；8-分离分离杠杆支承柱；9-分离杠杆；10-分离轴承；11-压紧弹簧；12-隔热片；13-固定螺钉3.主离合器一、离合器基本结构和工作原理3.主离合器一、离合器基本结构和工作原理4.行星变速箱湿式制动器B1B2B3iooC1C2行星变速机构湿式片式制动器制动器一、离合器基本结构和工作原理二、离合器摩擦转矩模型μ－摩擦系数；F－摩擦片压紧力；re－作用半径；Z－摩擦副数。——静摩擦系数，对传递发动机转矩和过载保护有影响。——动摩擦系数，对动载、摩滑功、摩擦热负荷有影响。1.摩擦转矩计算公式sdfceMZFr011ecli2.摩擦系数计算公式影响摩擦系数的因素：比压、摩滑速度、温度。二、离合器摩擦转矩模型12rRρdρRrRrppFMrdd2fce2rRre223332rRrRre对于粉末冶金对钢的摩擦副：对于非金属型摩擦副：3.作用半径p常数p常数2fc=2dRRfcrrMdMp2RRrrFdFpd二、离合器摩擦转矩模型p比压，单位面积上的压力,MPacbFFFF：主油压作用在活塞上的静压力;cFbF：回位弹簧力。F：离心油压作用力;4.摩擦片压紧力123451）压紧力的简化模型cbFFF对制动器：二、离合器摩擦转矩模型Pt/s123456充油开始初始升压自由行程升压结合充油结束离合器缓冲油压特性4.摩擦片压紧力二、离合器摩擦转矩模型主油压作用在活塞上的静压力cF)(2122RRpFstcpR1R0R2dRR0pppdpbRRmd2dRRRbRmpd2dd22CRRdRp222221222222212102d()(2)4RRFpRRRRRRR2220()2RRp00RRp时，离心油压作用力F二、离合器摩擦转矩模型宽度为b回位力bF4.摩擦片压紧力bssFKl0sllbbbFpA弹簧回位力副油缸回位力摩擦片总间隙二、离合器摩擦转矩模型m2）压紧力的详细模型FFcFsplineFsealFbF油液作用在活塞上的力：FFc回位力：bF密封阻力：212RRbpFcsealseal花键摩擦力：splineF摩擦片的回复力（压紧力）：cbsplinesealmmxFFFFFFF二、离合器摩擦转矩模型花键摩擦力——移动的摩擦副个数——作用在第一个片上的力，；——，、、分别为摩擦片同外毂、内毂及摩擦片间的摩擦系数1)1(FCFNsplineN1FspringsealcFFFFF11/1/1splinemmsplinetubmmtubRRRRCtubsplinemC二、离合器摩擦转矩模型摩擦片的回复力(压紧力)111112200nnnxFKxxxKKx第二段：由于存在制造误差使摩擦片翘曲而产生的弹性回复力。第三段：设计理论间隙消除之后，摩擦片变形产生的弹性回复力。1nK12nK——摩擦片翘曲刚度；——摩擦片间的理论总间隙，，为摩擦片名义总间隙，为摩擦片翘曲引起的轴向总变形量；——摩擦片的弹性变形刚度。212+二、离合器摩擦转矩模型等效刚度和在下列假设条件下近似计算：①假设在离合器完成结合，主被动部分同步时，；②假设第二阶段摩擦片为一整体。式中：，可得：由材料力学，有：式中：E——材料的弹性模量；A、H——摩擦片的面积和总厚度。1nK2nKx()()()()0cspringsplinesealFxFxFxFFFx＝12()nFxK21)()()(sealsplinespringcnFFxFxFxFKHAEKn/2等效刚度二、离合器摩擦转矩模型drrhZMRRL321drag212hRRZL124142三、湿式离合器或制动器带排转矩根据牛顿内摩擦定律M1MfcM2ω1ω2ω1ω1ω2ω2(a)(b)(c)J1J1J2J2J2J1M1M1M2M2MfcMfctJMMdd11fc1tJMMdd222fcfcdeMFrZ四、离合器动力学模型ZFrKMenfc摩滑功:起步或者换档中，离合器传递扭矩同时,产生摩滑，最后主被动件转速相等。离合器在摩擦过程中消耗的功，称为摩滑功。单位摩滑功：单位摩擦表面一次换挡（分离或结合）的摩擦功平均值。AZWWfcCmZWttfca0摩擦片平均温度：一次换档离合器摩擦副在结合终了时的平均温度。dtMWtfcfc021四、离合器动力学模型simulink仿真模型输入力矩初始速度主动惯量被动惯量离合器压紧力信号(无量纲)离合器模型转速传感器转矩作动器转速传感器单位转换从rad/s到r/min四、离合器动力学模型离合器模型参数：摩擦副数作用半径动摩擦系数静摩擦系数与动摩擦系数的比值最大压紧力四、离合器动力学模型