車輛溼式離合器用旋轉密封優化設計方法
2023-12-09 02:38:46 4
車輛溼式離合器用旋轉密封優化設計方法
【專利摘要】本發明屬於車輛傳動裝置的密封工程化設計【技術領域】，具體涉及一種旋轉密封參數的優化設計方法。車輛溼式離合器用旋轉密封優化設計方法，它包括以下步驟：A.建立旋轉密封的通用槽型形線描述方程；B.選定設計變量為優化對象，根據設計變量允許的取值範圍，設定其邊界約束條件；C.確定目標函數；D.優化計算；本發明對旋轉密封端面進行流體動力潤滑優化設計，使旋轉密封端面產生較強的流體動壓力，以減小摩擦磨損，提高密封槽的工作性能和使用壽命。
【專利說明】車輛溼式離合器用旋轉密封優化設計方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於車輛傳動裝置的密封工程化設計【技術領域】，具體涉及一種車輛溼式離合器用旋轉密封參數的優化設計方法。
【背景技術】
[0002]在車輛傳動領域，旋轉密封是一種特殊形式的端面動密封，作為關鍵元件，它廣泛應用於變速器等內包含有液壓控制的旋轉執行部件中，如溼式離合器、制動器以及液力變矩器。這些部件一般都會存在一個或多個旋轉密封來使壓力油液從靜止件流入旋轉軸中進行動力傳遞，並保證系統油壓。旋轉密封的性能直接影響到傳動裝置的整體性能，其一旦發生密封失效，會導致傳動裝置的整體故障。其失效形式多是密封端面的嚴重磨損，這種磨損失效取決於摩擦對偶面的潤滑狀態。
[0003]高功率密度是車輛傳動的發展趨勢，而提高轉速，降低傳遞的力矩是提高傳動裝置功率密度的有效措施。伴隨傳動裝置工作轉速的提高，其對溼式離合器和制動器用旋轉密封的工作轉速也提出了更高的要求。然而，工作轉速的提高必然使旋轉密封摩擦副承受的PV值升高，極可能導致磨損加劇，使用壽命和可靠性降低，因此旋轉密封應具有高PV值性能方能完成傳動系統的設計目標。
[0004]另外，在乘用車領域，隨著消費者對於車輛駕駛的簡單性、平順性、舒適性要求的提高和汽車技術的不斷發展，傳統的手動變速器逐漸淘汰，自動變速器，無級變速器，雙離合變速器將佔有越來越大的市場份額，各企業與研究機構圍繞其展開的研究也越來越多。提高傳動裝置效率，減少功率損失，提高傳動裝置可靠性成為其研究重點之一。其中的旋轉密封作為液壓動力傳遞的關鍵元件，在自動變速器中需要維持2.5MPa的油壓，在CVT中壓力則高達8MPa，轉速最大可以達到7500r/min，軸直徑達到80mm，密封系統最大會有幾千瓦的摩擦功率損失。一方面影響傳動裝置效率，另一方面這一部分損失的功率使密封系統承受較高的熱應力，嚴重情況下導緻密封失效，引發動力裝置故障。
[0005]總體來看，高速高壓是汽車動力系統設計的發展趨勢。高性能旋轉密封是未來車輛傳動系統中不可或缺的元件，為了提高旋轉密封的工作性能，改善潤滑狀態，減小摩擦功率損失，減少磨損，提高可靠性與工作壽命，針對旋轉密封的優化設計就顯得尤為重要。相關的研究成果，在軍事和民用領域都有廣闊的應用前景和實用價值。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是:提出一種車輛溼式離合器用旋轉密封優化設計方法，從而使旋轉密封端面產生較強的流體動壓力。
[0007]本發明的技術方案是:車輛溼式離合器用旋轉密封優化設計方法，其特徵在於，它包括以下步驟: [0008]A.建立旋轉密封的通用槽型形線描述方程；
[0009]在旋轉密封的初始槽型形線0° = f(r)°上選取離散點％、..,?)，其中A位於旋轉密封內圓，P位於旋轉密封外圓，Pl冗相鄰兩點沿旋轉密封半徑方向間距相
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[0010]B.針對旋轉密封，將包括槽數N、槽深hg、周向槽臺比δ 0、徑向槽壩比δρ螺旋角α的端面槽型設計參數，以及槽型設計參數奶，朽，…，代，作為優化對象Χ3Ρ:
[0011]
【權利要求】
1.車輛溼式離合器用旋轉密封優化設計方法，其特徵在於，它包括以下步驟: A.建立旋轉密封的通用槽型形線描述方程； 在旋轉密封的初始槽型形線9° = f(r)°上選取離散點凡°、式^=人2,..,?)，其中％位於旋轉密封內圓，Α?立於旋轉密封外圓，Po、相鄰兩點沿旋轉密封半徑方向間距相等；令P0k在各自所在的圓周上任意移動一定角度灼認=厶2,後得到形線關鍵點K',依次對P:、Pt中相鄰的兩個點使用三次樣條插值方法得到η分段的最多三次的多項式函數曲線，通過多項式函數曲線建立槽型形線描述曲線； B.針對旋轉密封，將包括槽數N、槽深hg、周向槽臺比δ0、徑向槽壩比δρ螺旋角α的端面槽型設計參數，以及槽型設計參數奶，朽，…，A，作為優化對象Xjp:X =、N，hg,(%, Sr, α, φ] ,φ2,...,φη)Τ 根據設計參數允許的取值範圍，設定其邊界約束條件，即:
2.如權利要求1中所述的車輛溼式離合器用旋轉密封優化設計方法，其特徵在於，步驟D的具體方法為: Dl:令槽型設計參數灼，朽，.…叭都等於O，即所有形線關鍵點都位於初始槽型形線θ°= f(r)°上，以端面槽型設計變量中的槽數N、槽深hg、周向槽臺比δ0、徑向槽壩比δρ螺旋角α為本階段優化對象，根據邊界約束條件，以(-F1Jmin為目標函數進行參數優化，完成對槽數N、槽深hg、周向槽臺比δ 0、徑向槽壩比δρ螺旋角α的優化； D2:將Dl中的優化結果作為優化初值，以槽型設計參數奶，灼，…，氕為優化目標，根據邊界約束條件，以(-F1Jmin為目標，對步驟A中建立的槽型形線描述方程進行參數優化計算，進而完成對槽型形線參數的優化。
3.如權利要求1中所述的車輛溼式離合器用旋轉密封優化設計方法，其特徵在於，步驟B中，若針對部分設計參數進行優化，則將其它的設計參數設定為定值。
4.如權利要求1、2或3所述的車輛溼式離合器用旋轉密封優化設計方法，其特徵在於，所述初始槽型形線選 定為螺旋槽。
【文檔編號】G06F17/50GK103955581SQ201410186943
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月5日 優先權日:2014年5月5日
【發明者】魏超, 胡紀濱, 陶文錦, 陳國明 申請人:北京理工大學