基于Stribeck效应高线速摩擦副热弹变形振动机理研究

The project is studied primary on some key technologies for thermoelastic distortion vibration theory of friction pairs of clutch of heavy load vehicle transmission system, based on Stribeck effect on high line speed friction. The prolem will be very important to capability and life of friction system. By analyzing friction disk surface structural characteristics, using theory of contact mechanics, and computing interference measure upon different contact states, micro-normal units contact mathematic model of thermal distorsion friction pairs can be built. Using mathematic statistics and normalization, parameters of micro-model may be transferred to parameters of macro-mathematic model, and then the maro-contact mathematic model is built. By simulating and analysing characteristics, the contact theory of between two friction surfaces is disclosed on high line speed friction based on Stribeck effect. So colligating above all the simulation results, vibration mathematic model that can expressed some micro-characteristics will be able to be built. At last, the vibration characteristics will be obtained by simulation by some important parameters and some well effective vibration control methods will be obtained. At same time, for verifying simulation results, vibration experiment of friction pairs of clutch will be tested on conditions of various rotational speed and press. By using above technology, some problems, for example, thermoelastics distortion vibration and life of friction system etc., could be solved efficiently, and expected low load and small system vibration also could be improved for some well vibration control means. So, this project is significant to advance deeply research and design of friction system, and forcefully supply theory and technology support on the future friction elements of high power heavy load vehicle transmission system.

大功率重载车辆传动湿式摩擦元件摩滑过程中，当速度大于某一临界值时，摩擦表面会产生Stribeck效应非稳定性热弹耦合变形，在高线速摩滑作用下，带有负斜率特征的摩擦副必然会产生强非线性振动现象，这将严重影响摩擦系统的性能和寿命。本项目考虑摩擦副热弹变形具有的典型微观特征，从微观力学角度出发，分析接触表面热变形结构特征，应用接触力学理论，计算不同接触状态下的干涉量，建立微观力学单元接触数学模型，通过微观和宏观参数间的转换，建立宏观接触数学模型，经仿真分析，揭示摩擦副高线速摩滑过程在Stribeck效应下接触机理，获得能反映微观特征的宏观振动模型，通过关键参数对振动特性影响分析及振动实验测试，验证模型的准确性，并提出有效改善振动的控制方法。通过本项技术研究，能够解决在高线速摩滑作用下，摩擦元件热弹变形引起的振动问题，这对减小摩擦系统振动和降低动载，实现高效和高精度动态设计，具有建设性指导意义。

大功率重载车辆传动湿式摩擦元件摩滑过程中，当速度大于某一临界值时，摩擦表面会产生Stribeck效应非稳定性热弹耦合变形，在高线速摩滑作用下，带有负斜率特征的摩擦副必然会产生强非线性振动现象，这将严重影响摩擦系统的性能和寿命。本项目考虑摩擦副热弹变形具有的典型微观特征，从微观力学角度出发，分析接触表面热变形结构特征，应用接触力学理论，计算不同接触状态下的干涉量，建立微观力学单元接触数学模型，通过微观和宏观参数间的转换，建立宏观接触数学模型，经仿真分析，揭示摩擦副高线速摩滑过程在Stribeck效应下接触机理，获得能反映微观特征的宏观振动模型，通过关键参数对振动特性影响分析及振动实验测试，验证模型的准确性，并提出了有效改善振动的控制方法。.主要成果：（1）考虑了摩擦副微观热变形接触特征和粘弹性接触特性，获得了微观和宏观间的转换关系，建立了轴向振动数学模型，揭示了摩擦副摩滑过程法向接触机理；（2）得到了摩擦副结构曲率半径和摩擦系数两参数对振动特性的影响规律，以及不同轴向压力参数对摩擦扭矩具有Stribeck效应负阻尼特性的影响规律，提出了有效改善振动的控制方法。（3）研究成果已应用于在研某型号军用车辆XX0B变速离合器摩擦副结构设计，解决了以往摩擦副振动控制量不足或过量问题，提高了控制效率，节约了生产成本。该型号车辆综合传动装置现已部分装备我国现役军用车辆中，并出口泰国、巴基斯坦等国。.通过本项技术研究，能有效减小摩擦系统振动和降低动载，解决了在高线速摩滑作用下，摩擦元件热弹变形引起的振动问题，这对减小摩擦系统振动和降低动载，实现摩擦元件的高效和高精度动态设计，减轻系统重量和缩小体积，提高车辆传动系统综合性能，为未来我国大功率高速重载车辆传动系统摩擦元件的型号项目研制，提供有力的理论依据和技术支撑。