[51] 湿式离合器摩擦片的热结构耦合分析

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1、第35卷第12期北京科技大学学报Vol.35No.122013年12月JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijingDec.2013湿式离合器摩擦片的热结构耦合分析张家元1)，丁普贤1)，李长庚2)，宋志文1)1)中南大学能源科学与工程学院，长沙4100832)中南大学物理与电子学院，长沙410083通信作者，E-mail:zjyzhq@csu.edu.cn摘要利用ANSYS软件，采用直接耦合方法，对带有周向槽和径向槽的摩擦片在滑摩过程中的温度场和应力场进行仿真计算和分析。在计算过程中考虑了摩擦片和对偶钢片摩擦所

2、产生的热分配情况，以及摩擦片与沟槽内润滑油和外界空气的热交换，并同时考虑了各种位移约束。研究发现在滑摩过程中摩擦片的最高温度出现在摩擦表面，最高等效应力出现在沟槽内，两者的最大值出现在滑摩过程的中前期，数值分别为148.1℃和146MPa；在每个小摩擦表面会形成椭圆热区，并且温度中间高，四周低；沿半径方向，半径越大，温度越高，小摩擦面上的温度分布为凸抛物线型，沟槽面为凹抛物线型。关键词离合器；摩擦片；温度分布；应力分析；有限元法分类号U463.211Thermal-structuralcouplinganalysisofwetclutchfrictiondisc

3、sZHANGJia-yuan1)DINGPu-xian1),LIChang-geng2),SONGZhi-wen1)1)SchoolofEnergyScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China2)SchoolofPhysicsandElectronics,CentralSouthUniversity,Changsha410083,ChinaCorrespondingauthor,E-mail:zjyzhq@csu.edu.cnABSTRACTThetemperature¯eld

4、andstress¯eldoffrictiondiscswithcircumferentialandradialgroovesduringslidingprocessesweresimulatedandanalyzedbydirectcoupled¯niteelementmethodontheANSYSplatform.Duringthissimulationthefollowingfactorsweretakenintoaccount:theheatproducedduringtherubbingtransferofthefrictiondiscandthes

5、eparatordisc,theheattransferbetweenthefrictiondiscandlubricationoroutsideair,anddisplacementconstraints.Simulationresultsrevealthatthehighesttemperatureandthebiggeststressare148.1℃onthefrictiondiscsurfaceand146MPainthegroove,respectively,andtheybothappearintheearlierprocess.Anellipse

6、hotspotformsoneverysmallfrictionsurface,andtemperatureinthemiddleishigherthanthatinthesurrounding.Alongtheradiusdirection,thelargertheradiusis,thehigherthetemperatureis,andthetemperaturedistributionisaconvexparabolicpro¯leonthesmallfrictionsurfaceandaconcaveparabolicpro¯leonthesmallg

7、roovesurface.KEYWORDSclutches;frictiondiscs;temperaturedistribution;stressanalysis;¯niteelementmethod湿式离合器是接合组件在有润滑条件下工作国内研究湿式离合器摩擦片仿真计算主要集的离合器。离合器的主要部件是摩擦副，摩擦副由中在摩擦片温度场和应力场研究。谢方伟和侯友对偶钢片和摩擦片组成，摩擦片则由摩擦衬片和摩夫[3]忽略润滑油的影响仿真得到对偶钢片的温度擦基片烧结而成。在离合器结合的短暂时间内，对场和应力场，魏丕勇等[4]用冷却系数代替润滑偶钢片和摩擦片之间的摩擦会

8、产生热量，使对偶钢油的影