分动器热弹性不稳定性临界速度的预测和扭矩控制方法技术

本发明专利技术公开了分动器热弹性不稳定性临界速度的预测和扭矩控制方法，包括以下步骤：S1、建立分动器油膜厚度变形特性模型，获得油膜总扰动变形量δ

【技术实现步骤摘要】
分动器热弹性不稳定性临界速度的预测和扭矩控制方法


[0001]本专利技术涉及分动器扭矩控制领域，特别是分动器热弹性不稳定性临界速度的预测和扭矩控制方法。

技术介绍

[0002]分动器是四驱汽车的关键部件，如何快速精准的实现前后轴、左右轮的扭矩分配决定了汽车在恶劣工况下的脱困能力。而分动器内部的摩擦副由于摩擦生热产生了热弹性不稳定性现象，如何判定热弹性不稳定发生的临界速度对防止分动器扭矩传递过热失效有着至关重要的作用。

技术实现思路

[0003]为解决
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出分动器热弹性不稳定性临界速度的预测和扭矩控制方法，利用热弹性不稳定性理论，研究分动器摩擦副表面润滑油膜厚度变化趋势，获得了由热弹性不稳定性导致摩擦片发生润滑油膜厚度变化的基本过程，实现了对分动器热弹性不稳定性临界速度的预测，以保证四驱传递系统的准确控制。
[0004]本专利技术提出分动器热弹性不稳定性临界速度的预测和扭矩控制方法，包括以下步骤：
[0005]S1、建立分动器油膜厚度变形特性模型，获得油膜总扰动变形量δ
′
；
[0006]S2、基于油膜总扰动变形量δ
′
建立热弹性不稳定性模型，获取热弹性不稳定性的临界速度；
[0007]S3、建立分动器扭矩模型，获得分动器总扭矩T。
[0008]优选地，步骤S1中，建立分动器油膜厚度变形特性模型的具体过程为：
[0009]S11、获得润滑油压引起的油膜表面变形量δ
h
′
；
[0010]获取接触压力引起的油膜表面变形量δ
c
′
；
[0011]获取热弹性应力引起的弹性变形量δ
t
′
h
；
[0012]S12、所述分动器油膜厚度变形特性模型为：δ'＝δ
h
'+δ
c
'+δ
t
'
h
。
[0013]优选地，步骤S11中，获得润滑油压引起的油膜表面变形量δ
h
′
具体过程为：
[0014]S1111、获取总的润滑油膜厚度h；
[0015]S1112、基于总的润滑油膜厚度h，获取粗糙表面扰动引起的润滑油压p'
h
；
[0016]S1113、基于粗糙表面扰动引起的润滑油压p'
h
，获得润滑油压引起的表面变形δ
h
′
。
[0017]优选地，S1111中，总的润滑油膜厚度h的计算公式为：
[0018]h＝h0+h
′
；
[0019]h'＝h1sinΩ(x
‑
vt)+h2cosΩ(x
‑
vt)；
[0020]其中，h0表示中心润滑油膜的厚度；h
′
表示润滑油膜的表面波；h1表示表面波的正弦振幅，h2表示表面波的余弦振幅；x表示x轴方向上的油膜变化量；v表示波速；Ω表示波数；t表示摩擦片和对偶钢片的结合时间。
[0021]优选地，S1112中，粗糙表面扰动引起的润滑油压p'
h
的计算公式为：
[0022][0023]其中，η表示润滑油动力黏度；z表示z轴方向上的油膜变化量；ω表示摩擦片和对偶钢片的相对转速差；σ表示摩擦片粗糙度均方根值；φ
p
表示压力流量；φ
s
表示剪切流量；φ
c
表示接触系数，即：
[0024]φ
p
＝1
‑
0.9e
‑
0.56H for H＞0.5
[0025][0026][0027]计算出粗糙表面扰动引起的润滑油压p'
h
为：
[0028][0029]其中，
[0030]其中，H0＝h0/σ。
[0031]优选地，S1113中，润滑油压引起的表面变形δ
h
′
的计算公式为：
[0032][0033]其中，E表示弹性模量。
[0034]优选地，步骤S11中，获取接触压力引起的油膜表面变形量δ
c
′
的具体过程为：
[0035]步骤S1121、获取粗糙接触压力P
c
，P
c
的计算公式为：
[0036]P
c
＝E
c
(A
r
/A
n
)＝E
c
A
c
[0037]其中，表示摩擦片实际接触面积；表示理论接触面积；表示比例因子；A
c
表示摩擦片实际接触面积A
r
与理论接触面积A
n
的比值，A
c
的计算公式为：
[0038][0039]其中，ρ表示粗糙峰点密度；γ表示粗糙峰点曲率半径；
[0040]步骤S1122、基于粗糙接触压力P
c
，获取接触压力引起的油膜表面变形量δ
c
′
，δ
c
′
的计算公式为：
[0041][0042]优选地，步骤S11中，获取热弹性应力引起的弹性变形量δ
t
′
h
的具体过程为：
[0043]步骤S1131、摩擦片表面应力的热弹性方程为：
[0044][0045]其中，
▽2表示拉普拉斯算子；ψ表示位移势能；V表示泊松比；α表示热膨胀系数；T'
表示扰动温度，T'的计算公式为：
[0046]T'＝T
o
e
βt
e
‑
ξy
sin(Ωx+ny
‑
Ωvt)；
[0047]其中，β表示为温度变化的空间指数，T0表示室温；ξ表示沿y方向的温度空间指数，n表示y方向的波数，ξ和n的计算公式为：
[0048][0049]其中，κ表示材料的扩散率；v表示波速；
[0050]使用表面的零法向位移，位移势能ψ的计算公式为：
[0051]ψ＝e
βt
e
‑
Ωy
(AsinX
s
+BcosX
s
)+e
βt
e
‑
ξy
(CsinX
s
+DcosX
s
)；
[0052]其中：y表示y轴方向上的油膜变化量；X
s
＝Ω(x
‑
vt)；
[0053][0054]步骤S1132、基于摩擦片表面应力的热弹性方程，获取摩擦片表面上的热应力τ
yy
|
y＝0
，τ
yy
|
y＝0
的计算公式为：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.分动器热弹性不稳定性临界速度的预测和扭矩控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立分动器油膜厚度变形特性模型，获得油膜总扰动变形量δ
′
；S2、基于油膜总扰动变形量δ
′
建立热弹性不稳定性模型，获取热弹性不稳定性的临界速度；S3、建立分动器扭矩模型，获得分动器总扭矩T。2.如权利要求1所述的分动器热弹性不稳定性临界速度的预测和扭矩控制方法，其特征在于，步骤S1中，建立分动器油膜厚度变形特性模型的具体过程为：S11、获得润滑油压引起的油膜表面变形量δ
′
h
；获取接触压力引起的油膜表面变形量δ
′
c
；获取热弹性应力引起的弹性变形量δ
′
th
；S12、所述分动器油膜厚度变形特性模型为：δ'＝δ'
h
+δ'
c
+δ'
th
。3.如权利要求2所述的分动器热弹性不稳定性临界速度的预测和扭矩控制方法，其特征在于，步骤S11中，获得润滑油压引起的油膜表面变形量δ
′
h
具体过程为：S1111、获取总的润滑油膜厚度h；S1112、基于总的润滑油膜厚度h，获取粗糙表面扰动引起的润滑油压p'
h
；S1113、基于粗糙表面扰动引起的润滑油压p'
h
，获得润滑油压引起的表面变形δ
′
h
。4.如权利要求3所述的分动器热弹性不稳定性临界速度的预测和扭矩控制方法，其特征在于，S1111中，总的润滑油膜厚度h的计算公式为：h＝h0+h
′
；h'＝h1sinΩ(x
‑
vt)+h2cosΩ(x
‑
vt)；其中，h0表示中心润滑油膜的厚度；h
′
表示润滑油膜的表面波；h1表示表面波的正弦振幅，h2表示表面波的余弦振幅；x表示x轴方向上的油膜变化量；v表示波速；Ω表示波数；t表示摩擦片和对偶钢片的结合时间。5.如权利要求3所述的分动器热弹性不稳定性临界速度的预测和扭矩控制方法，其特征在于，S1112中，粗糙表面扰动引起的润滑油压p'
h
的计算公式为：其中，η表示润滑油动力黏度；z表示z轴方向上的油膜变化量；ω表示摩擦片和对偶钢片的相对转速差；σ表示摩擦片粗糙度均方根值；φ
p
表示压力流量；φ
s
表示剪切流量；φ
c
表示接触系数，即：其中，H＝h/σ；计算出粗糙表面扰动引起的润滑油压p'
h
为：
其中，其中，H0＝h0/σ。6.如权利要求3所述的分动器热弹性不稳定性临界速度的预测和扭矩控制方法，其特征在于，S1113中，润滑油压引起的表面变形δ
′
h
的计算公式为：其中，E表示弹性模量。7.如权利要求2所述的分动器热弹性不稳定性临界速度的预测和扭矩控制方法，其特征在于，步骤S11中，获取接触压力引起的油膜表面变形量δ
c
′
的具体过程为：步骤S1121、获取粗糙接触压力P
c
，P
c
的计算公式为：P
c
＝E
c
(A
r
/A
n
)＝E
c
A
c
其中，A
r
表示摩擦片实际接触面积；A
n
表示理论接触面积；E
c
表示比例因子；A
c
表示摩擦片实际接触面积A
r
与理论接触面积A
n
的比值，A
c

【专利技术属性】
技术研发人员：王钰明，李洪亮，赵爱国，陈黎卿，张辉，刘健，李锋，张权，顾添翼，陈文文，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：