(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210661260.8 (22)申请日 2022.06.13 (71)申请人 中国第一汽车股份有限公司 地址 130011 吉林省长 春市长春汽车经济 技术开发区新红旗大街1号 (72)发明人 康一坡　闫博　朱学武　李俊楼　 张尤龙　 (74)专利代理 机构 长春吉大专利代理有限责任 公司 22201 专利代理师 杜森垚 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G16C 60/00(2019.01) G06F 111/04(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种湿式离合器压力与变形关系曲线计算 方法 (57)摘要 本发明公开了一种湿式离合器压力与变形 关系曲线计算方法， 根据离合器摩擦片压缩性能 试验获得的摩擦片压力 ‑变形关系曲线， 基于摩 擦片几何参数推导出了摩擦衬片材料名义应力 ‑ 应变关系曲线， 并将其单独赋予摩擦衬片结构； 对钢片、 摩擦衬片、 对偶钢片分别赋予各自的材 料力学属性， 其能够适用于任意钢片、 摩擦衬片、 对偶钢片数量比例以及体积比例发生变化的情 况； 将摩擦衬片划分为不同区域， 定义不同的材 料压缩性能， 采用有限元方法进行了摩擦衬片材 料的压缩性能修正， 所得材料压缩性能与实际更 加一致； 应用有限元技术通过调整泊松比获得了 摩擦衬片材料压缩性能参数， 该方法快速准确， 能有效缩短替代材料压缩性能试验， 进而节约了 试验成本 。 权利要求书4页 说明书9页 附图7页 CN 115221649 A 2022.10.21 CN 115221649 A 1.一种湿式离合器压力与变形关系曲线计算方法， 其特 征在于， 包括下述 步骤， S1、 离合器摩擦衬片材 料力学性能试验： 单片离合器摩擦片由钢片和摩擦衬片粘结组成， 钢片一侧均匀 布置了一定数量的摩擦 衬片， 摩擦衬片关于钢片的圆周方向和厚度方向对称分布； 采用离合器摩擦片压缩性能试 验测试推导摩擦衬片材 料名义应力 ‑应变数据； S2、 选择摩擦衬片材 料超弹性本构模型； S3、 摩擦衬片材 料压缩性能修 正： S31、 建立与步骤S1中摩擦片压缩性能试验一 致的有限元仿真模型： 对钢片、 摩擦衬片、 以及卡具进行网格划分： 摩擦衬片采用六面体网格划分， 忽略摩擦 表面的微小导油槽， 单元类型选择力 ‑位移混合积分单元； 钢片、 第一卡具和第二卡具均采 用六面体网格划分； 摩擦衬片与钢片之间的粘结效果采用共节点方法模拟， 即假设二者之 间不发生相对位移； 第一 卡具和第二 卡具定义 为不变形刚体； 摩擦衬片、 钢片分别在厚度方向上布置2层以上网格单 元； 忽略摩擦衬片摩擦表面微小导油槽后， 将每片摩擦衬片分成两个区域划分网格， 即第 一区域和第二区域， 第一区域网格位于摩擦衬片的外部， 第二区域网格位于摩擦衬片的内 部， 这样划分网格的目的是实现针对不同区域定义不同的材料压缩性能， 从而提升摩擦衬 片材料压缩性能修 正精度； 相互对正的摩擦衬片之间， 以及摩擦衬片与钢片、 第 一卡具、 第二卡具之间通过定义接 触关系传递载荷； 为施加边界条件和载荷方便， 需要建立两个 刚体单元： 以第 一卡具几何中心为主点， 以 第一卡具没有定义接触关系的一侧单元节点为从点建立第一刚体单元RBE2； 以第二卡具几 何中心为主点， 以第二卡具没有定义接触关系的一侧单元节点为从点建立第二刚体单元 RBE2； S32、 定义有限元模型 材料： 基于所述步骤S2中确定的应变能函数定义摩擦衬片材料力学属性， 包括步骤S1中的名 义应力‑应变数据、 泊松比μ； 钢片和对偶钢片的材 料力学属性包括弹性模量E、 泊松比μ； S33、 施加有限元模型边界条件： 一是约束S31中定义的第一刚体单元RBE2主点的所有自由度， 二是约束S31中定义的第 二刚体单 元RBE2主点沿钢片中心线方向 自由度以外的自由度； S34、 施加载荷1： 载荷1为压力， 其施加在第二刚体单元RBE2的主点上， 方向沿钢片中心线， 使摩擦衬片 承受压力； S35、 定义计算工况： 计算工况由S3 3中的边界条件和S34中的载荷1组成； S36、 进行有限元分析： 按照S35中定义的计算工况， 考虑几何非线性计算摩擦片的压力 ‑变形关系曲线； S37、 摩擦衬片材 料压缩性能修 正： 将步骤S36中计算的摩擦片压力 ‑变形关系曲线与步骤S1中试验的摩擦片压力 ‑变形关权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115221649 A 2系曲线进行对比， 若两条曲线偏差较大， 则需要调整摩擦衬片材料 的泊松比μ， 其中摩擦衬 片第一区域网格有限元模型的泊松比不高于和第二区域网格有限元模型， 然后重复执行 S32至S37， 直至两条曲线变化趋势基本一致， 且在 满足离合器传扭要求压力范围内， 最大误 差小于5％时终止； S4、 建立离合器系统装配有限元模型： 根据离合器传扭、 热容量及设计空间要求， 确定离合器摩擦片数量， 然后对支撑轴、 挡 板、 推力轴承、 球、 蜗轮、 压盘、 摩 擦衬片、 钢片、 对偶钢片、 离合器座、 离合器壳体、 链轮、 滚针 轴承、 油泵壳体进行网格划分， 通过定义相接触部件之间为接触关系将他们装配在一 起； 摩擦衬片、 钢片的网格划分方法与步骤S3中相同； 为施加边界条件和载荷方便， 需要建立两个刚体单元： 以支撑轴几何中心线上一点为 主点， 以挡板1没有定义接触关系且靠近内径侧单元节点为 从点建立第三刚体单元RBE2； 以 支撑轴几何中心线上其他点为主点， 以油泵壳体远离离合器摩擦片一侧端面单元节点为从 点建立第四刚体单 元RBE2； S5、 施加离合器系统装配有限元模型的边界条件： 一是约束步骤S4中定义的第三刚体单元RBE2主点沿支撑轴轴向自由度以外的自由度； 二是约束步骤S4中定义的第四刚体单 元RBE2主点的所有自由度； S6、 施加离合器系统装配有限元模型 载荷2： 载荷2为压力， 其施加在第三刚体单元RBE2的主点上， 方向沿支撑轴中心线方向， 使摩 擦片承受压力； S7、 定义离合器系统装配有限元模型计算工况： 计算工况由步骤S5中的边界条件和步骤S6中的载荷2组成； S8、 进行离合器系统装配有限元分析： 按照步骤S7中定义的计算工况， 考虑几何非线性计算离合器系统的压力 ‑变形关系曲 线， 根据所得曲线可在产品开发前期无样品状态下确定电机转速等性能参数， 有效实现离 合器摩擦片的结合与分离控制。 2.如权利要求1所述的一种湿式离合器压力与变形关系曲线计算方法， 其特征在于， 所 述步骤S1中， 采用离合器摩擦片压缩性能试验测试推导摩擦衬片材料名义应力 ‑应变数据 的步骤包括： ①将一定数量的摩擦片摞在一 起装卡在试验机上， 各摩擦片的摩擦衬片相互对正； ②多次缓慢加压测试并实时记录下摩擦片的压力 ‑变形曲线， 当前后两次压力 ‑变形曲 线较一致时停止； ③取最后一 次试验获得的摩擦片压力 ‑变形曲线， 根据钢片、 摩擦衬片的初始接触面积 和初始厚度计算出摩擦衬片的材 料名义应力 ‑应变数据。 3.如权利要求2所述的一种湿式离合器压力与变形关系曲线计算方法， 其特征在于， 所 述根据钢片、 摩擦衬片的初始接触面积和初始厚度计算出摩擦衬片的材料名义应力 ‑应变 数据的计算公式为： 权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115221649 A 3