由于四驱汽车脱困能力较强,四驱汽车底盘传动系统成为近一段时间的研究热点和前沿课题。而作为四驱汽车实现动力合理分配的关键总成部件--分动器,则是目前最为核心的内容,其设计性能将直接影响到四驱汽车传动系统工作的可靠性。分动器作为四驱车辆实现动力合理分配的关键部件,目前相关研究工作却不多见。针对分动器摩擦特性和控制方法这一基本问题,本项目通过分析分动器的关键部件-多片式离合器接触摩擦特性,得到线接触摩擦和圆周运动摩擦原理,推导得到多片式离合器粘性转矩的数学模型,建立摩擦片和对偶钢片粘性扭矩、粗糙扭矩和总摩擦扭矩计算模型。考虑热负荷对分动器的影响,建立基于电磁学和系统动力学的电控分动器力学模型,运用神经网络PID优化扭矩分配控制系统,研究不同路面、不同车速和转向工况下电流的变化对电控分动器参与的扭矩分配对整车的转速差、车速、质心侧偏角及横摆角速度的影响规律。本文在对国内外分动器机械结构和控制理论进行相关研究的基础上,采用理论研究、仿真分析和试验验证相结合的手段,对分动器的传动机理和控制策略进行了相关研究。完成的主要研究工作和取得的相关成果如下:(1)完成对分动器关键部件-多片式离合器线接触摩擦和圆周运动摩擦原理研究。首先针对摩擦现在的单粗糙峰和多粗糙峰接触进行了详细的理论公式推导,完成对线性接触理论和圆周旋转接触理论的分析。运用粘性流体运动方程和连续性方程,得到油膜厚度与离心力之间的关系。最后将等效外径带入建立多片式离合器数学模型,为后续分动器的机理分析提供准确参数。(2)建立多片式离合器结合特性数学模型。首先建立多片式离合器接合过程的油膜动压力、静压力、离心承载力和油膜总承载力模型,以及多片式离合器所能传递的粗糙扭矩和总扭矩模型等。分析得到不同油槽宽度,不同油槽数量,不同初始油膜厚度,不同摩擦片数,不同压力,不同摩擦片的粗糙度,不同摩擦片的渗透性以及不同润滑油的粘度对粘性转矩,粗糙转矩和总转矩以及油膜厚度变化的影响等。(3)热负荷特性下的分动器动力传递特性研究。利用传热学基本原理,考虑热负荷条件下对摩擦片的摩擦系数以及润滑油粘度的影响,研究了基于热负荷下不同条件对粘性转矩,粗糙转矩和总转矩变化的影响规律。同时为了验证建立的分动器数学模型是否正确,设计了分动器传动系统工作模拟试验台,与仿真数据进行相关验证。(4)电控分动器的参数特性规律研究。分析电控分动器的工作原理和相关特性,运用电磁学原理,实现对摩擦片式电磁离合器工作特性的理论推导。结合之前建立的摩擦片式离合器动力传递方程,建立完整的电控分动器动力传递方程。(5)基于智能PID控制的电控分动器扭矩分配控制系统研究。以线性二自由度半车模型作为参考对象,运用神经网络PID优化扭矩分配控制系统,研究不同路面、不同车速和转向工况下电流的变化对电控分动器参与的扭矩分配对整车的转速差、车速、质心侧偏角及横摆角速度的影响规律。