隨著近幾十年來汽車工業迅猛的發展，汽車已成為人們生活中不可或缺的交 通工具。從最開始簡單地代步工具，到如今實現機械、電子、計算機高度集成化 的科技產品，人們對汽車產品也提岀越來越高的要求。國內外諸多汽車企業、科 研院所相繼在提高車輛的動力性、經濟性、安全性等方面開展了深入的研究。在傳動系統方面，相繼有：液力自動變速器(AutomaticTransmission,簡稱AT)、 機械式自動變速器(Automatic Mechanical Transmission,簡稱AMT)、無級自動變 速器(Continuously Variable Transmission,簡稱CVT)以及雙離合器自動變速器 (Dual Clutch Transmission,簡稱DCT)⑴等新型變速器推向市場。

液力自動變速器AT是由布置在前端的液力變矩器和布置在后端的行星齒輪 組以及一套液壓控制系統組成。其基本工作原理是當車輛起步時，發動機提供的 動力先通過液力變矩器實現減速增扭，再通過行星齒輪組選取合適的速比，最終 將動力傳遞到車橋上。目前，液力自動變速器是國外車輛中使用最多的一種變速 器，美國采用液力自動變速器的乘用車已達90%〔2],德國ZF研發出“9AT”型 液力自動變速器，其具有速比范圍廣，自重較輕等優點，使用該型變速器之后車 輛的燃油經濟性得到很大提高。AT中，液力變矩器有減速增扭的作用，從而使 "具有很好的起步性能，適用于頻繁起步的城市公交，但是其缺點是變速器傳 動效率相對較低，結構復雜，成本也較高。

機械式自動變速器AMT,簡單來說是在普通機械式變速器MT的基礎上增 加了一套電控操縱裝置，從而實現變速器的自動換擋。由于完全釆用機械傳動， 所以其傳動效率很高，而且成本低廉、結構簡單。目前在乘用車領域，AMT主 被要被應用在小型車或微型車上。

無級自動變速器CVT通過改變主、從動錐輪傳遞扭矩的節圓半徑來改變傳 動比，可以使發動機始終處在經濟轉速區域內運行，大大改善了燃油經濟性。車 輛加速時無需切斷動力，而且是無級變速，傳遞動力非常平穩，駕駛舒適性非常 明顯。但其傳動由金屬鋼帶實現，所以金屬鋼帶的可靠性要求很高，成本也相對 傳統AT較高。

目前汽車上主要釆用的雙離合自動變速器主要分為濕式和干式兩種類型。濕式離合器是處于密封環境下工作的，冷卻油能夠不斷的帶走大部分熱量，因此工 作溫度相對較低，工作性能穩定，所以濕式離合器的摩擦片的使用壽命比干式的 要高4到6倍，工作壽命也更長。但是，濕式離合器的摩擦系數會比干式離合器 的要低些，因為油膜會減低摩擦系數，但是也可以通過增加摩擦片表面壓力來解 決，濕式離合器大多數是使用多片式離合器。

濕式離合器的優缺點如下所示：

• 由于工作環境有液體存在，并且與外界沒有接觸，因此工作性能比較平穩。
• 離合器上的摩擦片片數數量多少與活塞對其產生的壓緊力大小，會影響結 合時離合器產生的力矩。通過增加或者減少摩擦片的片數，在不影響其徑向的尺 寸大小的情況下，就可以增加或者減小離合器產生的摩擦力矩。
• 由于離合器的工作環境是處于冷卻液中，冷卻液能夠吸收部分的熱量，所 以摩擦片的冷卻散熱效果較好，同時也能夠很好的吸收熱能，但是，如果在高溫 的情況下，對偶鋼片吸收的熱量較多，如果厚度沒有達到一定的要求，此時容易 發生翹曲變形等現象，會影響摩擦副的穩定性。
• 由于離合器中存在冷卻液，溫度過高會引起冷卻液物理特性方面的變化, 比如粘度等因素，這會影響結合時產生的摩擦系數，對動力的傳遞產生一定的影 響。

濕式離合器的摩擦片最顯著的特征是摩擦片表面開有一定形狀的溝槽，這些 溝槽根據不同的使用要求可以分為不同的形狀與大小。溝槽的主要作用有兩個： 一是當油經過摩擦表面時，可以對摩擦表面進行冷卻與潤滑，同時油液還能夠帶 走結合過程中產生的廢屑，能夠很好的保護摩擦副；二是能夠提高摩擦系數，這 是因為摩擦片表面有油槽的存在，越復雜的油槽產生的摩擦系數越大。由于濕式 離合器摩擦組件浸在冷卻油中，在離合器工作時，由于旋轉作用，冷卻油必然會 產生離心力。因此，當離心力的作用的時候，力的作用會迫使冷卻液經過輸入軸, 然后源源不斷的通過摩擦片表面的溝槽，從內徑端甩到外徑端，由于外徑端與離 合器合體相接近，最后從殼體上的出口處把油液排出。這個過程中冷卻液會帶走 大部分熱量，這使離合器能夠具有更長的的使用壽命［5與。當活塞開始擠壓摩擦 副的時候，主從動摩擦片之間會形成0.1~0.3mm厚度的油膜，這層油膜會保護摩 擦材料和鋼板，減小了他們之間的剛性摩擦，使摩擦系數變得穩定。

選擇摩擦材料時，既要根據實際情況考慮到使用方面的需要，又要兼顧生產 成本。因此，比較理想的摩擦材料應滿足以下要求⑺：

• 在不增加離合器結構尺寸的情況下，使摩擦片的摩擦系數高且穩定，能 夠給離合器提供較大并且可靠的結合力矩；
• 盡可能使靜摩擦系數與動摩擦系數相近，以保證在接合的時候，不會產 生太大的沖擊，換擋平順；
• 接合過程中，能夠在比較頻繁的磨擦中，盡量減少磨損量；
• 能夠承受較大的比壓和扭矩，具有良好的機械強度；
• 不對外界環境產生污染，生產與加工方便，能夠滿足一定的使用時間方 面的要求。

當前金屬型材料與非金屬型材料是摩擦材料使用的兩種主要材料。當摩擦襯 面材料帶有金屬性質，比如鋼對粉末冶金，鋼對鋼，鋼對青銅，則是金屬型的。 當摩擦襯面材料如石棉對紙，石墨對樹脂，塑料合成物等，則是非金屬型的。非金屬的對偶鋼片的材料可以使用鋼和鑄鐵罔。和非金屬性摩擦材料的摩擦片相 比，金屬性摩擦材料的摩擦片的優點具有較強的導熱性。本文所選用的均是銅基 材料的摩擦片。

摩擦片上的油槽的不同形狀與結構對其性能會產生一定的影響，比如對其甩 油能力以及摩擦副傳遞扭矩的能力。甩油能力的大小會直接影響到摩擦副的摩擦 系數，同時，摩擦片的散熱情況也與油槽有著密不可分的關系。因此，在實際的 設計過程中，應該根據實際不同的情況來設計與使用不同的油槽結構。最常見的 幾種油槽形式有：L徑向槽，2.螺旋槽，3.螺旋半徑槽，4.方形槽，5.弧形菱狀槽, 6.太陽射線槽［9】，如圖1.2所示。

(4) (5) (6)

圖1.2摩擦片六種油槽型式

Fig. 1.2 Six types of the wet clutch groove structures

徑向槽1供油到摩擦表面較容易，由于離心力的作用，冷卻液流動較快，冷 卻液利用率高，磨損量不大，但是由于油道簡單，摩擦系數小。

螺旋槽2由于油道比較復雜有較高的摩擦系數值。但冷卻油流經摩擦面的阻 力大，容易出現流量不足的現象，油在摩擦面油槽內停留的時間較長，因而冷卻 效果差。

螺旋徑向槽3是螺旋槽和徑向槽的綜合，各種性能指標都較好。在較小磨損 和有效冷卻條件下，可獲得大的摩擦系數值。

方格槽4和雙圓弧槽5摩擦片的摩擦系數比螺旋徑向槽摩擦片的摩擦系數值 小些，但是可保證有足夠的冷卻油流過，并在每個油槽交叉點處產生渦流而使冷 卻效果得以進一步加強,所以冷卻效果較好。