車輛濕式離合器用旋轉(zhuǎn)密封優(yōu)化設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于車輛傳動裝置的密封工程化設(shè)計【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)密封參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計方法。車輛濕式離合器用旋轉(zhuǎn)密封優(yōu)化設(shè)計方法，它包括以下步驟：A.建立旋轉(zhuǎn)密封的通用槽型形線描述方程；B.選定設(shè)計變量為優(yōu)化對象，根據(jù)設(shè)計變量允許的取值范圍，設(shè)定其邊界約束條件；C.確定目標(biāo)函數(shù)；D.優(yōu)化計算；本發(fā)明對旋轉(zhuǎn)密封端面進(jìn)行流體動力潤滑優(yōu)化設(shè)計，使旋轉(zhuǎn)密封端面產(chǎn)生較強(qiáng)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】車輛濕式離合器用旋轉(zhuǎn)密封優(yōu)化設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于車輛傳動裝置的密封工程化設(shè)計【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種車輛濕式離合器用旋轉(zhuǎn)密封參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在車輛傳動領(lǐng)域，旋轉(zhuǎn)密封是一種特殊形式的端面動密封，作為關(guān)鍵元件，它廣泛應(yīng)用于變速器等內(nèi)包含有液壓控制的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行部件中，如濕式離合器、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(zhuǎn)密封來使壓力油液從靜止件流入旋轉(zhuǎn)軸中進(jìn)行動力傳遞，并保證系統(tǒng)油壓。旋轉(zhuǎn)密封的性能直接影響到傳動裝置的整體性能，其一旦發(fā)生密封失效，會導(dǎo)致傳動裝置的整體故障。其失效形式多是密封端面的嚴(yán)重磨損，這種磨損失效取決于摩擦對偶面的潤滑狀態(tài)。
[0003]高功率密度是車輛傳動的發(fā)展趨勢，而提高轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速的提高，其對濕式離合器和制動器用旋轉(zhuǎn)密封的工作轉(zhuǎn)速也提出了更高的要求。然而，工作轉(zhuǎn)速的提高必然使旋轉(zhuǎn)密封摩擦副承受的PV值升高，極可能導(dǎo)致磨損加劇，使用壽命和可靠性降低，因此旋轉(zhuǎn)密封應(yīng)具有高PV值性能方能完成傳動系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)。
[0004]另外，在乘用車領(lǐng)域，隨著消費(fèi)者對于車輛駕駛的簡單性、平順性、舒適性要求的提高和汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的手動變速器逐漸淘汰，自動變速器，無級變速器，雙離合變速器將占有越來越大的市場份額，各企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)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(diǎn)之一。其中的旋轉(zhuǎn)密封作為液壓動力傳遞的關(guān)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(dá)8MPa，轉(zhuǎn)速最大可以達(dá)到7500r/min，軸直徑達(dá)到80mm，密封系統(tǒng)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(tǒng)承受較高的熱應(yīng)力，嚴(yán)重情況下導(dǎo)致密封失效，引發(fā)動力裝置故障。
[0005]總體來看，高速高壓是汽車動力系統(tǒng)設(shè)計的發(fā)展趨勢。高性能旋轉(zhuǎn)密封是未來車輛傳動系統(tǒng)中不可或缺的元件，為了提高旋轉(zhuǎn)密封的工作性能，改善潤滑狀態(tài)，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(zhuǎn)密封的優(yōu)化設(shè)計就顯得尤為重要。相關(guān)的研究成果，在軍事和民用領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景和實(shí)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是:提出一種車輛濕式離合器用旋轉(zhuǎn)密封優(yōu)化設(shè)計方法，從而使旋轉(zhuǎn)密封端面產(chǎn)生較強(qiáng)的流體動壓力。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:車輛濕式離合器用旋轉(zhuǎn)密封優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，它包括以下步驟: [0008]A.建立旋轉(zhuǎn)密封的通用槽型形線描述方程；
[0009]在旋轉(zhuǎn)密封的初始槽型形線0° = f(r)°上選取離散點(diǎn)％、..,?)，其中A位于旋轉(zhuǎn)密封內(nèi)圓，P位于旋轉(zhuǎn)密封外圓，Pl冗相鄰兩點(diǎn)沿旋轉(zhuǎn)密封半徑方向間距相
等；令片在各自所在的圓周上任意移動一定角度％0=人后得到形線關(guān)鍵盧A依次
對冗、Ρ?中相鄰的兩個點(diǎn)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(shù)曲線，通過多項式函數(shù)曲線建立槽型形線描述曲線；
[0010]B.針對旋轉(zhuǎn)密封，將包括槽數(shù)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(shè)計參數(shù)，以及槽型設(shè)計參數(shù)奶，朽，…，代，作為優(yōu)化對象Χ3Ρ:
[0011]
【權(quán)利要求】
1.車輛濕式離合器用旋轉(zhuǎn)密封優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，它包括以下步驟: A.建立旋轉(zhuǎn)密封的通用槽型形線描述方程； 在旋轉(zhuǎn)密封的初始槽型形線9° = f(r)°上選取離散點(diǎn)凡°、式^=人2,..,?)，其中％位于旋轉(zhuǎn)密封內(nèi)圓，Α?立于旋轉(zhuǎn)密封外圓，Po、相鄰兩點(diǎn)沿旋轉(zhuǎn)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(rèn)=厶2,后得到形線關(guān)鍵點(diǎn)K',依次對P:、Pt中相鄰的兩個點(diǎn)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(shù)曲線，通過多項式函數(shù)曲線建立槽型形線描述曲線； B.針對旋轉(zhuǎn)密封，將包括槽數(shù)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(shè)計參數(shù)，以及槽型設(shè)計參數(shù)奶，朽，…，A，作為優(yōu)化對象Xjp:X =、N，hg,(%, Sr, α, φ] ,φ2,...,φη)Τ 根據(jù)設(shè)計參數(shù)允許的取值范圍，設(shè)定其邊界約束條件，即:

2.如權(quán)利要求1中所述的車輛濕式離合器用旋轉(zhuǎn)密封優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，步驟D的具體方法為: Dl:令槽型設(shè)計參數(shù)灼，朽，.…叭都等于O，即所有形線關(guān)鍵點(diǎn)都位于初始槽型形線θ°= f(r)°上，以端面槽型設(shè)計變量中的槽數(shù)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(yōu)化對象，根據(jù)邊界約束條件，以(-F1Jmin為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，完成對槽數(shù)N、槽深hg、周向槽臺比δ 0、徑向槽壩比δρ螺旋角α的優(yōu)化； D2:將Dl中的優(yōu)化結(jié)果作為優(yōu)化初值，以槽型設(shè)計參數(shù)奶，灼，…，氕為優(yōu)化目標(biāo)，根據(jù)邊界約束條件，以(-F1Jmin為目標(biāo)，對步驟A中建立的槽型形線描述方程進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化計算，進(jìn)而完成對槽型形線參數(shù)的優(yōu)化。
3.如權(quán)利要求1中所述的車輛濕式離合器用旋轉(zhuǎn)密封優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，步驟B中，若針對部分設(shè)計參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，則將其它的設(shè)計參數(shù)設(shè)定為定值。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的車輛濕式離合器用旋轉(zhuǎn)密封優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，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(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】魏超, 胡紀(jì)濱, 陶文錦, 陳國明 申請人:北京理工大學(xué)