为了研究在高速工况下液黏调速离合器的摩擦副表面油槽结构对油膜流场传动特性的影响,设计了一种新型的C形槽摩擦片。利用SST k-ω湍流模型,通过流体动力学仿真软件Fluent对C形槽和径向槽摩擦副所构成的油膜流场进行数值模拟,并获得其流场传动特性。研究表明,摩擦副在高速运转条件下,C形槽的温升要低于径向槽而且油槽处有明显的冷却效果,当输入转速持续提高时,C形槽的温升趋于平缓;随着输入转速的提高,C形槽所传递的转矩呈线性增长,在输入转速相同的前提下,相比于径向槽,C形槽所构成的流场不仅温升小而且可以提供更大的转矩。

针对液黏调速离合器接合过程中的挤压膜流动以及摩擦阶段过渡问题,综合考虑摩擦副表面粗糙度、表面油槽结构和流体惯性力等因素,根据流体动压润滑理论和GW粗糙接触模型,建立离合器接合过程的动力学模型,并采用有限体积法对平均流量雷诺方程求解,对挤压过程中的油膜压缩速度、油膜厚度、被动盘转速、传递转矩等动力学参数的变化规律展开了仿真分析。仿真结果表明,液黏调速离合器接合过程主要处于流体润滑阶段和混合摩擦阶段。流体润滑阶段黏性扭矩迅速增加,但是相对角速度变化不大,由于油膜厚度变化较快,在0.1 s左右进入混合摩擦阶段,该阶段油膜厚度变化较小,黏性扭矩逐渐下降至零,摩擦扭矩开始占据主导地位。

根据热传导理论,结合热流密度,考虑摩擦片上沟槽的对流换热作用,建立了液黏调速离合器摩擦副的理论模型。根据离合器实际工况,对摩擦副边界摩擦阶段进行数值分析,研究摩擦副不同材料组合下的温度与变形差异。研究结果表明,摩擦副温度场被沟槽分成了不同温度梯度的椭圆块,高温集中在靠近外径处;相同工况下,对偶片材料为30Cr Mn Si A时温度和变形量最大。摩擦副内外径发生了沿z轴正向和负向位移,整个摩擦副产生碟形翘曲现象。在对偶片外径约束情况下,仅30Cr Mn Si A未发生塑性变形。这对液黏传动机理和摩擦副主动设计具有指导意义。

为了更准确地对液黏调速离合器流体剪切转矩进行预测，以液黏调速离合器摩擦副间的流体为研究对象，建立了考虑热效应影响的三维CFD模型，并考虑了黏温特性的影响，应用计算流体力学软件CFD．ACE＋对流场进行求解，得到了摩擦副间流体的压力和温度分布以及流体剪切转矩的数值解；通过实验研究对比分析了不同转速和油膜厚度下的流体剪切转矩。结果表明：影响温度分布的主要因素是流体剪切线速度；热效应对摩擦副间流体的压力分布有较小的影响；由于流体温度对黏度的影响，流体剪切转矩随着转速差的增加而缓慢增大。因此，通过与实验数据对比分析，考虑热效应影响的三维CFD模型能够更为准确地对转矩进行预测。

在液黏调速离合器电液控制系统中，电液比例溢流阀是关键元件，该文通过实验对它的动态特性进行分析，并与计算机仿真结果进行比较，验证了根据所简化的传递函数的正确性。