一种获取离合器压力特性曲线的方法技术

本发明专利技术提供了一种获取离合器压力特性曲线的方法，根据通过试验获取的摩擦片总成压力特征曲线构建摩擦片总成材料的本构关系，再应用有限元分析方法将摩擦片总成材料的本构关系赋予离合器系统有限元仿真中，最终通过仿真获得离合器压力特性曲线。本发明专利技术将试验技术手段与仿真技术手段相结合，仅需要进行试验周期较短的摩擦片总成压力特性曲线试验，并将构建的摩擦片总成材料的本构关系应用于离合器系统有限元仿真中，即可快速仿真获得高精度离合器压力特性曲线。器压力特性曲线。器压力特性曲线。

【技术实现步骤摘要】
一种获取离合器压力特性曲线的方法


[0001]本专利技术属于离合器特征曲线计算
，具体涉及一种获取离合器压力 特性曲线的方法。

技术介绍

[0002]离合器压力特性曲线主要的作用是，在换挡过程中根据离合器压力特性曲 线，控制蜗杆转角来控制离合器的结合压力，以实现换挡的精确控制。离合器 压力特性曲线的准确性，将直接影响到换挡品质。
[0003]在现有的产品设计过程中，通常采用两种技术手段获取离合器压力特性曲 线：
[0004]一是试验技术手段：主要是通过离合器系统台架试验获取离合器压力特性 曲线，在试验中转动执行机构中的蜗杆，同时测量离合器压紧力来对离合器进 行压力标定。这种方法试验周期长，需要的物理样机较多，成本高，不能完全 满足产品开发的需求。
[0005]二是仿真技术手段：通过在Amesim软件(多学科领域的复杂系统建模与仿 真平台)中使用相应离合器模块搭建离合器系统分析模型，来获得离合器压力 特性曲线，但是，Amesim软件无法模拟出离合器系统的实际变形量，使得仿真 数据与真实数据存在较大偏差，不能保证离合器压力特性曲线的准确性。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供了一种获取离合器压力特性 曲线的方法，将试验技术手段与仿真技术手段相结合，仅需要进行试验周期较 短的摩擦片总成压力特性曲线试验，并将构建的摩擦片总成材料的本构关系应 用于离合器系统有限元仿真中，即可快速仿真获得高精度离合器压力特性曲 线。
[0007]结合说明书附图，本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种获取离合器压力特性曲线的方法，所述方法是：根据通过试验获取的 摩擦片总成压力特征曲线构建摩擦片总成材料的本构关系，再应用有限元分析 方法将摩擦片总成材料的本构关系赋予离合器系统有限元仿真中，最终通过仿 真获得离合器压力特性曲线。
[0009]进一步地，所述获取离合器压力特性曲线的方法具体过程如下：
[0010]S1、建立离合器系统有限元模型；
[0011]S2、定义离合器系统有限元模型属性，其中，通过试验获取的摩擦片总成 压力特征曲线构建摩擦片总成材料的本构关系；
[0012]S3、定义离合器系统零部件之间的接触；
[0013]S4、定义离合器系统有限元模型边界条件；
[0014]S5、定义离合器系统输入参数；
[0015]S6、摩擦片总成材料的本构关系赋予离合器系统有限元仿真中，求解计算 离合器系统有限元模型；
[0016]S7、比对筛选有限元模型结果；
[0017]S8、根据筛选结果获得离合器压力特性曲线。
[0018]更进一步地，所述步骤S1中，在建立离合器系统有限元模型过程中：
[0019]输入轴1、卡环2、限位挡板3、一号推力轴承4、球凸轮5、二号推力轴 承9、离合器压盘10、离合器挡板11、摩擦片总成12、离合器壳体13、离合 器座14、滚针轴承16、输出轴17、限位块18、蜗轮7轮齿部分以及蜗杆8轮 齿部分均使用一阶六面体单元进行建模；
[0020]蜗轮7轮辐部分、蜗杆8轮辐部分以及压板6均采用二阶四面体单元进行 建模；
[0021]蜗轮7的轮齿与轮辐以及蜗杆8的轮齿与轮辐均采用共节点形式连接；
[0022]细化压板6上的压板滚道19与蜗轮7上的蜗轮滚道20所在位置的网格；
[0023]通过弹簧单元模拟弹簧15，所述弹簧15连接离合器压盘10与离合器座14； 在离合器压盘10上建立第一刚性约束单元，第一刚性约束单元的从节点选择离 合器压盘10与弹簧15接触部分的节点，第一刚性约束单元的主节点选择离合 器压盘几何中心点21；在离合器座14上建立第二刚性约束单元，第二刚性约 束单元的从节点选择离合器座14与弹簧15接触部分的节点，第二刚性约束单 元的主节点选择离合器座几何中心点22；弹簧单元一端连接离合器压盘几何中 心点21，另一端连接离合器座几何中心点22。
[0024]更进一步地，所述步骤S2中，定义离合器系统有限元模型属性包括：
[0025]定义离合器系统非弹性零部件材料属性，包括：材料弹性模量和泊松比；
[0026]定义弹簧属性，包括：弹簧单元刚度和初始压力；
[0027]通过试验获取的摩擦片总成压力特征曲线构建摩擦片总成材料的本构关 系，定义摩擦片总成材料属性，包括：应力应变曲线和泊松比。
[0028]更进一步地，定义摩擦片总成材料属性的具体过程为：
[0029]A1、通过试验测得摩擦片总成压力与轴向变形试验曲线，试验测得摩擦片 总成压力与轴向变形曲线数据；
[0030]A2、获取Marlow模型的应力应变曲线及泊松比；
[0031]获取Marlow模型的应力应变曲线的公式具体如下：
[0032]ε
m
＝L/L
t
[0033]σ
m
＝F/S
t
[0034]上述公式中：
[0035]ε
m
为Marlow模型中的应变；
[0036]L为摩擦片总成轴向变形，即：在摩擦片总成测试试验过程中，加载卡具 下表面与固定卡具上表面中间的距离变化；
[0037]L
t
为摩擦片总成初始轴向厚度；
[0038]σ
m
为Marlow模型中的应力；
[0039]F为作用在摩擦片总成上的轴向压力；
[0040]S
t
为摩擦片总成测试试验过程中，加载卡具23与摩擦片总成12的接触面 积；
[0041]定义Marlow模型的初始泊松比为0.49；
[0042]A3、将Marlow模型作为输入数据添加至摩擦片总成有限元分析模型中， 定义摩擦片总成超弹性材料属性。
[0043]更进一步地，所述步骤S3中，定义离合器系统零部件之间的接触包括：
[0044]离合器系统零部件之间的主要连接形式为：限位挡板3通过花键与输入轴 1连接，并通过卡环2限位；摩擦片总成12由两组依次交叉叠置的摩擦片组成， 其中一组摩擦片的内径侧与离合器座14通过花键连接，另一组摩擦片的外径侧 与离合器壳体13通过花键连接；离合器座14通过花键与输入轴1连接；离合 器壳体13通过花键与输出轴17连接；其余部件均通过接触的形式的连接；
[0045]离合器换挡过程是通过控制蜗杆8的输入转角转动蜗轮7，在球凸轮5的 作用下蜗轮7向靠近离合器压盘一侧移动，从而将压力传递给离合器压盘10， 离合器压盘10压紧离合器挡板11，进而使摩擦片总成12被压紧，进而使得离 合器座14与离合器壳13之间通过压紧的摩擦片总成12连接，从而实现了输入 轴1与输出轴17的连接；
[0046]根据离合器系统的实际安装位置对模型进行装配，创建卡环2
‑
限位挡板3， 压板6
‑
球凸轮5，球凸轮5
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种获取离合器压力特性曲线的方法，其特征在于：所述方法是：根据通过试验获取的摩擦片总成压力特征曲线构建摩擦片总成材料的本构关系，再应用有限元分析方法将摩擦片总成材料的本构关系赋予离合器系统有限元仿真中，最终通过仿真获得离合器压力特性曲线。2.如权利要求1所述一种获取离合器压力特性曲线的方法，其特征在于：所述获取离合器压力特性曲线的方法具体过程如下：S1、建立离合器系统有限元模型；S2、定义离合器系统有限元模型属性，其中，通过试验获取的摩擦片总成压力特征曲线构建摩擦片总成材料的本构关系；S3、定义离合器系统零部件之间的接触；S4、定义离合器系统有限元模型边界条件；S5、定义离合器系统输入参数；S6、摩擦片总成材料的本构关系赋予离合器系统有限元仿真中，求解计算离合器系统有限元模型；S7、比对筛选有限元模型结果；S8、根据筛选结果获得离合器压力特性曲线。3.如权利要求2所述一种获取离合器压力特性曲线的方法，其特征在于：所述步骤S1中，在建立离合器系统有限元模型过程中：输入轴1、卡环2、限位挡板3、一号推力轴承4、球凸轮5、二号推力轴承9、离合器压盘10、离合器挡板11、摩擦片总成12、离合器壳体13、离合器座14、滚针轴承16、输出轴17、限位块18、蜗轮7轮齿部分以及蜗杆8轮齿部分均使用一阶六面体单元进行建模；蜗轮7轮辐部分、蜗杆8轮辐部分以及压板6均采用二阶四面体单元进行建模；蜗轮7的轮齿与轮辐以及蜗杆8的轮齿与轮辐均采用共节点形式连接；细化压板6上的压板滚道19与蜗轮7上的蜗轮滚道20所在位置的网格；通过弹簧单元模拟弹簧15，所述弹簧15连接离合器压盘10与离合器座14；在离合器压盘10上建立第一刚性约束单元，第一刚性约束单元的从节点选择离合器压盘10与弹簧15接触部分的节点，第一刚性约束单元的主节点选择离合器压盘几何中心点21；在离合器座14上建立第二刚性约束单元，第二刚性约束单元的从节点选择离合器座14与弹簧15接触部分的节点，第二刚性约束单元的主节点选择离合器座几何中心点22；弹簧单元一端连接离合器压盘几何中心点21，另一端连接离合器座几何中心点22。4.如权利要求2所述一种获取离合器压力特性曲线的方法，其特征在于：所述步骤S2中，定义离合器系统有限元模型属性包括：定义离合器系统非弹性零部件材料属性，包括：材料弹性模量和泊松比；定义弹簧属性，包括：弹簧单元刚度和初始压力；通过试验获取的摩擦片总成压力特征曲线构建摩擦片总成材料的本构关系，定义摩擦片总成材料属性，包括：应力应变曲线和泊松比。5.如权利要求4所述一种获取离合器压力特性曲线的方法，其特征在于：定义摩擦片总成材料属性的具体过程为：A1、通过试验测得摩擦片总成压力与轴向变形试验曲线，试验测得摩擦片总成压力与
轴向变形曲线数据；A2、获取Marlow模型的应力应变曲线及泊松比；获取Marlow模型的应力应变曲线的公式具体如下：ε
m
＝L/L
t
σ
m
＝F/S
t
上述公式中：ε
m
为Marlow模型中的应变；L为摩擦片总成轴向变形，即：在摩擦片总成测试试验过程中，加载卡具下表面与固定卡具上表面中间的距离变化；L
t
为摩擦片总成初始轴向厚度；σ
m
为Marlow模型中的应力；F为作用在摩擦片总成上的轴向压力；S
t
为摩擦片总成测试试验过程中，加载卡具23与摩擦片总成12的接触面积；定义Marlow模型的初始泊松比为0.49；A3、将Marlow模型作为输入数据添加至摩擦片总成有限元分析模型中，定义摩擦片总成超弹性材料属性。6.如权利要求2所述一种获取离合器压力特性曲线的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫博，康一坡，朱学武，张尤龙，刘艳玲，李俊楼，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：