(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111641261.8 (22)申请日 2021.12.2 9 (71)申请人 武汉科技大 学 地址 430081 湖北省武汉市青山区和平大 道947号 (72)发明人 张琳　魏超　严运兵　许小伟　 邹俊逸　蒙华　唐学权　 (74)专利代理 机构 武汉华强专利代理事务所 (普通合伙) 42237 代理人 温珊姗 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/04(2006.01)G06N 3/12(2006.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/06(2020.01) G06F 111/08(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种湿式离合器摩擦片表面沟槽槽型形线 优化方法 (57)摘要 本发明提供了一种湿式离合器摩擦片表面 沟槽槽型形线优化方法， 包括如下步骤： 步骤1、 对摩擦片表面油槽槽型形线进行参数化建模； 步 骤2、 选取设计变量， 定约束条件， 基于优化目标， 构建湿式离合器宽速低带排优化 设计模型； 步骤 3、 通过优化算法搜索寻优， 得到设计变量优化最 优解。 得到优化后的湿式离合器摩擦片表面结 构。 应用本发 明方法得到的湿式离合器在空载工 况下低速阶段摩擦副间隙旋转流场维持全油膜 润滑的临界转速明显下降， 高速阶段摩擦副的碰 摩频率显著降低， 本发明方法显著降低了空载湿 式离合器 宽速范围带排 转矩。 权利要求书3页 说明书9页 附图2页 CN 114254440 A 2022.03.29 CN 114254440 A 1.一种湿式离合器摩擦片表面沟槽槽型形线优化方法， 其特征在于， 包括如下具体步 骤： 步骤1、 对摩擦片表面油槽 槽型形线进行参数化建模； 步骤2、 选取摩擦片油槽结构参数、 槽型形线参数和摩擦副工作参数为设计变量， 并设 定相应的约束 条件， 以低速工况时的峰值带排转矩以及高速工况时最高转速下的总带排转 矩尽量小为优化目标， 构建湿式离合器宽 速低带排优化设计模型； 步骤3、 通过最优拉丁超立方试验设计、 椭圆基神经网络近似模型和多岛遗传算法搜索 寻优， 得到设计 变量优化 最优解。 2.如权利要求1所述的一种湿式离合器摩擦片表面沟槽槽型形线优化方法， 其特征在 于： 还包括步骤4、 对优化后的湿式离合器宽速范围带排转矩进行试验测量， 验证优化方法 的有效性。 3.如权利要求1所述的一种湿式离合器摩擦片表面沟槽槽型形线优化方法， 其特征在 于： 所述步骤1具体包括构造油槽槽型形线参数化模型， 获取油槽槽型形线的参数化表达 式， 首先在槽型形线上选取有限个离散点设为Pi， 下标i为离散点编号， 并获取各个点在摩 擦片表面柱坐标系中的坐标， 然后采用三次样条插值函数拟合油槽槽型形线， 根据三弯矩 构造法， 得到如下三次样条插值多 项式： 其中， r为拟合后的槽 型形线的径向坐标， ri与ri+1分别为第i个与第i+1个离散点的径向 坐标， r的变 化范围为ri到ri+1， θ 为拟合后的槽型形线的周向坐 标， θi与 θi+1分别为第i个与第 i+1个离散点的周向坐标， θ 的变化范围为θi到θi+1， i指离散点的序号其取值由事先设定； 设 油槽槽型形线上各个离散点Pi沿径向r方向等距分布， 间距记 为Δr； Mi为曲线在Pi点处的二 阶导数值， 即弯 矩值； 假设三次样条曲线有自然边界条件， 即曲线首尾两端点处 的二阶导数值为0， 根据三弯 矩方程可计算得到插值 点的M矩阵： 其中， 在油槽槽型形线 的构造过程中， 首先将形线上各离散点的坐标代入式(3)求得d矩阵， 再将d矩阵代入式(2)得到弯矩矩阵M， 最后将矩阵M代入式(1)即得到三次样条插值拟合的 不规则槽型 形线的函数表达式； 在寻优过程中， 保持离散点Pi的径向坐标ri不变， 仅在周向坐标方向上改变一定角度 φi， 得到寻优后的离散点Pinew， 其位置坐标为(rinew, θinew)， 获得优化后的所有离散点的坐 标后， 通过三次样条插值拟合多项式(1)求得新槽型形线的函数表达式， 优化后的槽型形线权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114254440 A 2各离散点坐标与初始位置的关系如下： 特别地， 由于周期 性边界条件， 设置摩擦片内半径ri上的离散点P0在寻优过程中的位置 坐标不发生变化； 根据上述寻优方法， 油槽槽型形线的优化问题即转化为了槽型形线离散点周向坐标偏 移量[φ1,φ2,φ3,φ4]的数值优化问题。 4.如权利要求3所述的一种湿式离合器摩擦片表面沟槽槽型形线优化方法， 其特征在 于： 所述步骤2中选取的湿式离合器摩擦副优化设计参数分为以下三类： 摩擦片油槽结构参 数： 包括油槽数量Ng、 油槽槽深hg、 表征槽宽的周向槽台比δc＝θg/θp和表征槽区内外半径占 摩擦片内外半径比例的径向槽坝比δr＝(rg‑ri)/(ro‑ri)； 摩擦片槽型形线参数： 即油槽形线 上4个离散点在周向的偏移角度φi(i＝1‑4)； 摩擦副工作参数， 包括润滑油流量μ、 供油流 量Q和摩擦副间隙h0， 一共选取了1 1个独立参数作为优化设计 变量， 表示如下： 5.如权利要求4所述的一种湿式离合器摩擦片表面沟槽槽型形线优化方法， 其特征在 于： 所述步骤2中设计约束条件的具体过程为： 在摩擦副多参数优化设计过程中， 将优化设 计变量取值的相互关系和取值大小限制在一定的范围内， 并对摩擦片表面有效接触面积系 数 ψ进行限制， 前述限制条件即为优化设计过程中的约束条件， 表示如下： gi(X)≤0,i＝1～24    (6) 其中， 各个约束函数gi(X)的定义如下： 其中： Ng—槽数； Ngmax—最大槽数； Ngmin—最小槽数； hg—槽深； hgmax—最大槽深； hgmin— 最小槽深； δc—周向槽台比； δcmax—最大周向槽台比； δcmin—最小周向槽台比； δr—径向槽坝 比； δrmax—最大径向槽坝比； δrmin—最小径向槽坝比； —周向角度偏移量； —最大周 向角度偏 移量； —最小周向角度偏 移量； μ—润滑油粘度； μmax—最大润滑油粘度； μmin— 最小润滑油粘度； Q—润滑油流量； Qmax—最大润滑油流量； Qmin—最小润滑油流量； h0—摩擦 副间隙； h0max—最大摩擦副间隙； h0min—最小摩擦副间隙； ψ—有效摩擦面积系数； ψmax—最大 有效摩擦面积系数； ψmin—最小有效摩擦面积系数。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114254440 A 3