【摘 要】
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随着海洋强国及一带一路战略的实施,我国船舶行业发展迅猛。湿式摩擦离合器作为船用传动系统的重要组成部分,其可靠性将直接决定传动系统能否正常工作。湿式离合器的主要传扭部件为摩擦片和对偶片,工作过程中两者相互滑摩,产生大量热,导致摩擦元件出现裂纹、磨损严重甚至摩擦材料脱落的现象,摩擦元件的热稳定性对传扭性能和使用寿命起决定性作用,因此有必要对摩擦元件开展热机耦合研究,分析其工作过程中的热负荷特性及其使用
【基金项目】
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中国船舶某研究所下“大扭矩摩擦离合器仿真研究”；
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随着海洋强国及一带一路战略的实施,我国船舶行业发展迅猛。湿式摩擦离合器作为船用传动系统的重要组成部分,其可靠性将直接决定传动系统能否正常工作。湿式离合器的主要传扭部件为摩擦片和对偶片,工作过程中两者相互滑摩,产生大量热,导致摩擦元件出现裂纹、磨损严重甚至摩擦材料脱落的现象,摩擦元件的热稳定性对传扭性能和使用寿命起决定性作用,因此有必要对摩擦元件开展热机耦合研究,分析其工作过程中的热负荷特性及其使用寿命。本论文的主要研究内容如下:（1）根据湿式多片摩擦离合器的基本结构及工作过程,建立了摩擦片副接合过程生热模型,计算接合过程的热流密度分布。基于传热学理论建立片内热传导及摩擦片与油液对流换热的理论模型,计算离合器内的润滑油的对流换热系数。（2）明确离合器接合过程中的载荷及边界条件,基于摩擦片副热机耦合分析得到摩擦片及对偶片的温度场、热应力场随空间、时间的变化规律。分析油槽结构形式以及油槽结构参数对湿式离合器摩擦副热负荷特性的影响。（3）针对摩擦片的油槽结构参数进行优化,以降低摩擦片最高温度和最大热应力作为优化目标,改善摩擦片副的热性能。进行整组摩擦片副的热负荷特性分析,根据分析结果优化离合器质量和热性能。（4）针对摩擦片主要的两种失效形式进行失效寿命预测,基于低周热疲劳理论建立摩擦片萌生裂纹的寿命预测模型,计算摩擦片的萌生裂纹的使用寿命,并采用FEMFAT验证寿命预测的可靠性。基于Archard磨损模型,计算单次接合过程下摩擦片的磨损量,根据磨损阈值计算摩擦片发生磨损失效时的使用寿命。本文对湿式离合器摩擦副的热负荷特性分析和油槽结构优化以及疲劳失效、磨损失效寿命的预测等工作对湿式离合器的研发工作有一定的参考价值和指导意义。
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