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基于ABAQUS的湿式离合器摩擦副温度场有限元模拟
摘要
湿式离合器摩擦副的温度分布对于其正常工作至关重要。本文采用ABAQUS有限元软件对湿式离合器摩擦副的温度场进行了模拟和分析。首先建立了三维湿式离合器模型，并确定了其摩擦副的几何特征和材料参数。然后利用ABAQUS软件进行求解，得到了湿式离合器摩擦副的温度分布及其变化规律。最后，通过对模拟结果的分析，探讨了影响湿式离合器摩擦副温度分布的因素和优化策略。研究表明，湿式离合器摩擦副的温度分布主要受到输入功率、离合器材料及润滑液等因素的影响，通过优化这些因素可以有效提高离合器的工作性能。
关键词：ABAQUS；湿式离合器；摩擦副；温度场；有限元模拟
Abstract
Thetemperaturedistributionofthefrictionpairinwetclutchiscrucialforitsnormaloperation.Inthispaper,thetemperaturefieldofthefrictionpairinwetclutchwassimulatedandanalyzedbyusingABAQUSfiniteelementsoftware.Firstly,athree-dimensionalmodelofthewetclutchwasestablished,andthegeometriccharacteristicsandmaterialparametersofthefrictionpairweredetermined.Then,theABAQUSsoftwarewasusedtosolvetheproblemandobtainthetemperaturedistributionanditsvariationlawofthefrictionpairinwetclutch.Finally,throughtheanalysisofthesimulationresults,thefactorsaffectingthetemperaturedistributionofthefrictionpairinwetclutchandoptimizationstrategieswerediscussed.Theresearchshowsthatthetemperaturedistributionofthefrictionpairinwetclutchismainlyaffectedbyinputpower,clutchmaterialandlubricant,andtheworkingperformanceoftheclutchcanbeeffectivelyimprovedbyoptimizingthesefactors.
Keywords:ABAQUS;wetclutch;frictionpair;temperaturefield;finiteelementsimulation
1.引言
湿式离合器是汽车和工程机械等动力传输系统中常用的一种机械传动装置，其根据需求调整输出扭矩和速度。在车辆启动、换挡、加速和减速等过程中，离合器需要承受较大的力矩和摩擦热，导致其工作温度升高。如果离合器工作温度过高，会导致离合器片和钢片烧结、变形、老化等，从而降低离合器的工作性能和使用寿命。
因此，了解湿式离合器摩擦副的温度分布特征对于进行离合器设计、选择合适的材料和润滑条件以及优化离合器的工作性能具有重要意义。在现有研究中，运用有限元分析方法模拟湿式离合器摩擦副的温度分布已成为热点问题。因其能够大大降低实验研究成本和提高研究效率，因此成为了研究湿式离合器温度场的有效手段。
本文以ABAQUS软件为平台，采用有限元方法对湿式离合器摩擦副的温度场进行了模拟分析，并对模拟结果进行了详细的解释和分析，探讨了影响湿式离合器摩擦副温度分布的因素和优化策略。
2.湿式离合器摩擦副几何特征和材料参数的确定
为了能够对湿式离合器摩擦副的温度场进行准确的模拟分析，需明确其几何特征和材料参数。本文选取了一款日产汽车旗下的小型SUV车型的离合器摩擦副作为模型，该车型采用四轮驱动，离合器材料为纸质摩擦片和钢质片的组合，润滑液为ATF（自动变速箱油）。
离合器摩擦副的几何特征和材料参数采用前人研究和实验数据，具体如下：
（1）钢片和纸质摩擦片的材料参数
钢片的材料参数为：弹性模量E=200GPa，泊松比μ=0.3，热传导率k=50W/(m·K)，密度ρ=7.8g/cm^3。纸质摩擦片的材料参数为：弹性模量E=2GPa，泊松比μ=0.45，热传导率k=0.4W/(m·K)，密度ρ=1.3g/cm^3。
（2）摩擦副的几何特征
摩擦副的内径为r1=44.5mm，外径为r2=125mm，厚度为d=2.5mm。摩擦片和钢