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HMCVT湿式离合器动态接合特性研究

赵静  
【摘要】:目前我国大中型拖拉机需求日趋饱和,急需要提升其工作性能和燃油经济性。传统的拖拉机变速器挡位众多,在复杂作业工况下需要驾驶员频繁操作,较强的换挡冲击大大降低了驾驶员工作舒适性。液压机械无级变速器具有根据作业工况自动调速的优点,得到了广泛的运用。湿式离合器作为变速器中关键的传动部分,其性能优劣直接决定着变速器整体性能好坏,进而影响到拖拉机工作性能和燃油经济性。目前,有关整机中湿式离合器的动态接合性能研究基础较薄弱,建立模型不够精确,离合器性能综合优化中评价指标的确定方法非常匮乏。因此,开展湿式离合器在整机中的动态接合性能仿真与性能综合优化,对于推进拖拉机产业化具有重要意义。首先,基于湿式离合器的性能指标和设计要求,完成了其关键零部件的设计及计算,并给出三维模型装配图和实物图。其次,利用试验数据拟合了摩擦系数函数,得到了适用于本文的摩擦系数模型。考虑发动机、变速器负载等传动系统其他部分对于湿式离合器的影响,基于SimulationX软件建立了液压机械无级变速器和湿式离合器液压控制系统的模型,并讨论了离合器油压和摩擦系数对接合转矩和滑摩功率的影响。然后,运用WORKBENCH仿真软件对湿式离合器滑摩过程做瞬态热分析,得到摩擦片径向和轴向温度场。结果表明,摩擦片在接合3s左右达到峰值温度,为166.47℃。摩擦片径向各个测点温度随时间变化都呈现出先升高后降低的趋势,摩擦片轴向方向热量由表面向内部传入。最后,考虑了湿式离合器的热稳定性和轻量化问题,利用正交试验和层次分析法获得综合评价指标W,并基于PSO算法进行优化,得到油压最优解为3.441MPa,摩擦片外径最优解为182.481mm,摩擦副数最优解为8.028。将优化解工况与正交试验最佳工况下摩擦片径向温度情况进行对比,结果表明,优化解工况下摩擦片综合性能最佳,验证了优化结果的正确性。综上,本文设计了匹配课题组液压机械无级变速器的湿式离合器,研究了湿式离合器的动态接合性能和热性能,并对其进行了综合优化,为湿式离合器的优化设计和变速器的降噪、减振提供了理论依据。


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