基于COMSOL的限矩离合器摩擦片温度场分析

Analysis on the temperature field of limiting torque clutch friction platebased on CoMSoLYANG Yang，HE Qiang(State Key Laboratory ofMechanical Transmission，Choning University，Chongqing 400030，China)Abstract：Introducing the structure of the torque limiting clutch and the oil groove structure of friction plate；according to thetheory of thermodynamics，it establishes the mathematical model of temperature field；calculating the toque limiting clutchfriction plate's heat flux density，convective heat transfer coeficient and heat flux distribution coeficient；considering the oilgroove structure，it establishes the 3D transient heat conduction model of friction plate.Analyzing the temperature field offriction plate by COMSOL，simulating the transient temperature field in the process of bonding of friction plate，drawing thelaw of temperature distribution of the friction plate and providing certain theory basis for the design of the torque limitingclutch friction plate。

Key words：limiting torque clutch；COMSOL；friction plate；heat flux；convective heat transfer coeficient；temperature field限力矩湿式多片离合器主要位于发动机和变速箱之间，是车辆动力耦合机构的重要零部件。由于湿式多片离合器摩擦副在频繁接合摩擦过程中会产生大量的热，从而造成离合器片局部温度过高而发生翘曲变形，使得摩擦片损坏，离合器不能正常工作l1。因此 ，研究湿式多片离合器摩擦片的发热机理及其温度场的分布.对减少摩擦片发热 、延长其使用寿命具有重要的实际意义 。并为离合器的散热措施提供了-定的理论依据。

本文 所研究 的 限力 矩湿式 多片 离合 器来 自重庆 长安 新能源汽车有限公司的强混动力总成实验。本文是在该实验台架下 .ISG电机在车辆 行进 中起 动发动 机工况 下研究 限矩离合器的温度场分布 .该试验的条件如下：设置离合器接合油压 P0.85 MPa，测得的响应时间约为 O.2 S。

1 离合器接合过程发热分析本文离合器的结构如图 1所示 ，其工作油压随时间变化曲线如图2所示。离合器在工作液压油的压力推动下 ，快速接合的。在接合过程中，从动片是静止的，主动片有-定的转速，在主、从动片接合时，主动片转速 迅速降低 ，而从动片转速 m 快速升高，因此二者之间存在-定的转速差 ，如图4所示。在 主、从 动片转速变化这-过程 中，主、从 动片之间存在滑磨生热 ，随着液压油压力的增大，二者接合的越来越紧密，摩擦产生的热量也就越来越多；当主 、从片转速相等时 ，即 - 6O，滑磨终止 ，不再产生热量回。

2 瞬态温度场的理论分析用 COMSOL进行瞬态温度称算时，在空间量纲方面用有 限元 离散 ，采用 伽辽金 加权残值 法建 立迭代格 式 ；在时 间量纲方面用有限差分离散 ，采用逐步积分法建立 迭代格式 。

瞬态温度场 的基本方程为 ：KTD F (1)式中：K、C分别为导热矩阵和变温矩阵；T， 分别为节点温度 向量 和节点温度 对时 间的导数 向量 ；F为广义节点热 流量 向量 。

收稿 日期 ：2012-09-03 稿件编 号：201209012基金项 目：重庆市科技攻关项 目(CSTC，2008AA6025)；重点 实验 室 自主研究项 目(0301oo2109l86)作者简介：杨 阳(1956-)，男，四川成都人，博士，副教授。研究方向：混合动力汽车，流体传动与控制。

- l2l-杨 阳，等 基于COMSOL的限矩离合器摩擦片温度场分析面而言 】近上下径向摩擦表面处的温度较高，中间的温度较低 ；4)离合器结合过程中，最高温度不是出现在终止时刻，而是在终止时刻之前的某-时刻，这和文献f2，10]得到的结论相- 致。