[发明专利]用于干式离合器的温度-摩擦综合建模方法

摘要

一种用于干式离合器的温度‑摩擦综合建模方法，属于离合器技术领域。本发明的目的是考虑AMT干式离合器在不同工作状态下的主要热过程，以及受温度影响的动态摩擦过程，提供一种基于AMESim高级建模与仿真平台的用于干式离合器的温度‑摩擦综合建模方法。本发明将离合器整体模型分成离合器工作状态判断模块、离合器热量产生模块以及离合器动态摩擦模块进行建模。本发明所述的建模方法采用了汽车厂商广泛应用的高级建模与仿真软件AMESim作为平台，进行建模方法研究和仿真验证，利于方法的应用和推广。为以此模型为基础的估计、控制器开发和控制参数预调整等各种研究奠定良好的基础，对离合器的设计，分析和改进具有一定的指导意义及应用价值。

主权项

1.一种用于干式离合器的温度‑摩擦综合建模方法，其特征在于：将离合器整体模型分成离合器工作状态判断模块、离合器热量产生模块以及离合器动态摩擦模块；①离合器工作状态判断模块：离合器的工作状态判断模块输入为离合器主动部分转速ωm，从动部分转速ωc，以及由执行机构提供的离合器主从动盘之间的范围为0～1的压紧力信号FN，0表示无压紧力作用，1表示最大的压紧力信号，FN的大小与离合器执行机构的位置有关，通过对离合器执行机构的控制来实现对FN的调整；②离合器热量产生模块：设离合器滑磨时的滑磨功无损失地全部转化成热能，在t0～tf的滑磨时间内，产生的热量Qgen为：故而产生的热流量表示为：热量产生模型的输入为：ω_m，ω_c，离合器滑磨状态信号，以及由离合器动态摩擦模型输出的离合器传递转矩M_c，输出为③离合器热量交换模块：是由滑磨热量分配；离合器壳内空气与飞轮、压盘、离合器壳的对流换热；离合器飞轮及压盘轴向热传导；离合器壳体与外部空气对流及辐射换热；离合器内空气温度估计五个子模型构成：a、滑磨热量分配子模型：结合式(1)～(2)得，在一个滑磨过程内传递到飞轮和压盘的总热量均如下式所示：飞轮和压盘得到的滑磨热流量表示为：式中Q_cp、Q_cf分别表示压盘和飞轮在滑磨时间t₀～t_f内产生的总热量，分别表示二者的滑磨热流量；b、离合器壳内空气与飞轮、压盘、离合器壳的对流换热子模型：根据牛顿冷却定律，对流换热强度，即热流量表示为：式中，分别为飞轮和壳内空气对流换热热流量，以及压盘和壳内空气对流换热热流量；h₁，h₂分别为飞轮和壳内空气的强迫对流换热系数以及压盘和壳内空气的强迫对流换热系数，A₁，A₂分别为壳内空气与飞轮、压盘的换热面积，T_f，T_p分别为飞轮和压盘的摩擦表面温度，T_airt为壳内空气温度；c、离合器飞轮及压盘轴向热传导子模型：导热截面A，相距d的两点之间的热流量为：式中，表示飞轮轴向热传导热流量；α为材料的热传导系数，T_fn，T_ff分别为飞轮近摩擦面温度与远摩擦面处的温度；d、离合器壳体与外部空气对流及辐射换热子模型：对流换热热流量表示为：式中，表示离合器壳体和壳外空气对流换热热流量，h₅为二者的强迫对流换热系数，A₅为二者对流换热面积，T_air为壳外空气温度，T_box离合器壳体温度；得到离合器壳体与离合器壳外部空气的辐射换热热流量：式中，表示离合器壳体和壳外空气辐射换热热流量，κ为辐射系数，正比于壳体材料黑度和辐射换热面积，σ＝5.67*10^‑8W/m²/K⁴为斯蒂芬玻尔兹曼常数；e、离合器内空气温度估计子模型：壳内空气温度由下式计算得到：式中，T_{in_airi}为离合器壳内空气初始温度，m_airi为离合器壳内空气质量，C_airi为空气比热容，Q_airi是空气的热交换热量，是空气的热交换热量变化率；④离合器动态摩擦模块：由lugre建模方法，搭建的离合器动态摩擦模型表达如下：其中，v为广义的速度，在这里v＝ωm‑ωc代表离合器主从动部分的相对运动速度，Z为接触面之间的鬃毛平均物理偏移量，g(v)是反映stribeck效应的模型，Mfric为摩擦力矩，σ0是鬃毛的等效刚度，σ1是鬃毛等效阻尼系数，σ2是粘性摩擦系数。