温式多片摩擦离合器流场动态仿真及流道优化

作     者：潘丽 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：林腾蛟

授予年度：2012年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：多片摩擦离合器 热流耦合 流道优化 计算流体动力学 动态仿真 

摘      要：湿式多片摩擦离合器具有体积小、传递扭矩大、控制系统简单、启动换向平稳等优点，广泛应用于船舶驱动系统中。由于船用齿轮箱倒顺离合器成对安装，处于空转状态的离合器中摩擦片与对偶片相对线速度倍增，若分片不均匀，片间油层较薄的摩擦片可能因油膜剪切发热而快速升温，出现过热现象。因此，开展离合器分片过程流场动态仿真、热流耦合分析及油路结构优化的研究，对解决离合器过热失效问题具有重要理论意义和工程应用价值。\n 本文课题来源于重庆市科技攻关计划项目。针对船用齿轮箱中的湿式多片摩擦离合器，进行流场动态仿真及油路优化，主要研究工作如下：\n ①以摩擦片及对偶片的瞬态运动方程作为流场移动边界，结合离合器的结构及使用工况，在ANSYS/CFX软件中建立湿式多片摩擦离合器油路流场的参数化有限元模型，采用动网格技术，对离合器分片过程进行动态仿真，研究润滑油入口流量对分片状态的影响规律。\n ②考虑润滑油粘温特性及油膜剪切对离合器油路能量方程的影响，建立离合器实际油路的热流耦合有限元模型，通过计算流体动力学分析，得出润滑油入口流量对润滑油温度场的影响，并与试验结果进行对比。\n ③建立带螺旋油槽及径向油槽的摩擦片间润滑油参数化有限元模型，进行热流耦合分析，得到片间油层压力、速度及温度分布规律，研究油层厚度及油槽参数对润滑油温度的影响。\n ④以喷油孔位置及油孔直径为设计变量，离合器最大和最小工作油压为约束条件，各摩擦片及对偶片所受油压的均方根值为目标函数，利用ANSYS/Workbench软件，构建离合器油路流场优化模型，采用响应面法对油路结构进行优化。