湿式双离合器传动系统匹配控制与热平衡分析

摘要

双离合式自动变速器(Dual Clutch Transmission,DCT)是一种新型的自动变速器。其综合了手动变速器(MT)和传统液力机械自动变速器(AT)的优点,通过两个离合器的交替切换完成换挡过程,从根本上解决了机械式自动变速器(AMT)换挡动力中断带来的问题。DC工具有结构简单、传动效率高的优点,但也存在起步换挡控制策略复杂、离合器散热性能差的缺陷。结合国家高技术研究发展计划(863计划)轿车双离合器自动变速器(DCT)开发,本文针对湿式DCT起步换挡过程中,离合器的控制策略和湿式双离合器生热散热平衡以及破坏机理展开研究。
　　 DCT起步换挡过程中离合器控制的研究。采用Benchmark测试方法,对DCT实车爬行、正常起步和换挡过程进行对标实验分析。制定DCT车辆双离合器联合起步和升、降挡控制策略。基于离线仿真结论,对起步换挡过程离合器上产生的滑摩功进行分析,为离合器热分析提供热源边界条件。对DCT车辆特有的离合器带排转矩现象进行分析,制定有利于降低带排转矩的同步器控制策略。
　　 湿式DCT车辆起步换挡时的热平衡实验分析。测试起步和换挡过程离合器压力、主从动盘旋转速度,求解实车起步换挡过程所产生的滑摩功。监控车辆起步、换挡和正常行驶时的温度变化情况。总结冷却油温度随滑摩功的实时变化情况,为湿式DCT离合器生热散热过程提供验证依据。
　　 湿式离合器热平衡理论计算。应用有限元理论,对离合器沟槽内冷却油流场进行计算分析；根据实际结构优化DCT离合器冷却油的供需关系；求取摩擦副在滑摩阶段和同步阶段的对流换热系数,并对各阶段离合器上的热平衡进行分析。对反映车辆起步换挡品质的滑摩功评价指标进行优化。
　　 湿式离合器对偶钢盘破坏机理研究。针对湿式离合器滑摩时产生翘曲变形和出现局部高热点问题,应用ANSYS/LS-DYNA商业软件,对湿式离合器摩擦副滑摩过程进行热-应力耦合分析,对比对偶钢盘盘片在不同厚度、环面宽度情况下的翘曲形式,分析对偶钢盘热弹性失稳的影响因素,总结湿式双离合器的设计流程与方法,并对其结构进行优化。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 课题来源及意义

1.2 DCT双离合器结构、原理及特点分析

1.3 国内外研究现状

1.3.1 DCT传动系统匹配及控制研究现状

1.3.2 湿式离合器摩擦副间对流换热研究现状

1.3.3 离合器摩擦副热-结构耦合研究现状

1.4 论文主要研究内容

2 湿式双离合器自动变速器起步控制及滑摩功分析

2.1 引言

2.2 DCT起步动力传动系统分析

2.2.1 DCT传动系统结构及工作原理

2.2.2 DCT起步动力传动系统模型

2.2.3 发动机系统模型

2.3 DCT车辆实车BENCHMARK实验

2.1 实车测试方法

2.3.2 DCT车辆爬行实验与分析

2.3.3 DCT车辆起步实验与分析

2.4 DCT起步控制

2.4.1 DCT爬行控制策略及仿真分析

2.4.2 DCT正常起步控制

2.5 离合器滑摩功分析

2.6 本章小结

3 湿式双离合器自动变速器换挡控制及滑摩功分析

3.1 引言

3.2 DCT换挡动力-传动系统模型

3.3 DCT车辆换挡实验与分析

3.4 DCT换挡控制

3.4.1 动力性换挡规律

3.4.2 DCT升挡过程控制

3.4.3 DCT降挡过程控制

3.5 DCT换挡过程滑摩功分析

3.6 车辆正常行驶过程带排转矩现象分析

3 本章小结

4 DCT湿式双离合器热平衡分析

4.1 引言

4.2 摩擦片沟槽冷却油流场有限元计算

4.2.1 沟槽内冷却油流场计算分析

4.2.2 摩擦片沟槽冷却油质量流动率分析

4.3 湿式离合器对流换热分析

4.4 摩擦副间热流分配

4.5 DCT湿式双离合器热平衡实车实验

4.5.1 湿式双离合器冷却油路分析

4.5.2 湿式双离合器起步散热性能实验

4.5 湿式双离合器换挡过程散热性能实验

4.6 湿式离合器热平衡分析

4.6.1 对偶钢盘传热分析

4.6.2 离合器同步阶段热平衡分析

4.6.3 离合器滑摩阶段热平衡分析

4.7 离合器滑摩阶段热平衡优化分析

4.8 本章小结

5 湿式离合器热-结构耦合仿真与破坏机理分析

5.1 引言

5.2 湿式离合器摩擦副瞬态热-结构耦合计算模型

5.3 湿式离合器摩擦热-结构耦合仿真分析

5.3.1 湿式离合器结构和载荷模型

5.3.2 对偶钢盘翘曲特性仿真分析

5.3.3 对偶钢盘翘曲特性影响因素

5.4 离合器摩擦副破坏机理分析

5.5 湿式双离合器摩擦副设计流程

5.6 本章小结

6 全文总结及展望

6.1 全文总结

6.2 论文创新点及未来工作展望

6.2.1 论文创新点

6.2.2 未来工作及展望

致谢

参考文献

附录

A.作者在攻读博士学位期间发表论文目录

B.作者在攻读博士学位期间参加的科研项目