摩擦片作为离合器的关键部件,一旦出现故障或失效,会降低离合器可靠性及使用寿命,甚至造成整个车辆传统系统故障,因此对摩擦片可靠性问题进行研究及解决,具有重要工程应用意义。在当今新一轮科技革命即将来临的时代,传统基于粉末冶金烧结工艺的摩擦片摩擦材料制造方法逐渐难以满足现代车辆更高的性能要求,而制造技术正在不断革新发展。摩擦片的主要失效形式为摩擦层磨损率过高和摩擦层脱落等。针对这一问题,本文首先通过熔覆快速成型工艺技术的研究,深入分析摩擦材料成分分布均匀性以及摩擦材料与基板材料的结合作用关系,依据TEI(Thermoelastic Instability)理论和热机耦合有限元等方法和手段,建立了仿真模型,进行了仿真模拟分析;其次,重新优化并设计了摩擦片沟槽结构,通过仿真分析,获得了最优结构参数;最后,为验证仿真结果的正确性,针对摩擦材料熔覆成型技术的制备、强度和熔覆性能等问题,进行了研究和探讨,并对熔覆实验件进行了结构优化及相关性能试验,包括:熔覆成型制备试验、SEM电镜试验、热弹性滑摩试验和齿轮冲击损伤试验。研究结果表明:摩擦材料熔覆成型工艺改善了铜基粉末冶金摩擦材料各组分的分布情况,并且由于成型温度要高于粉末冶金工艺温度,摩擦材料与基板材料冶金结合更牢固,有效降低了极端条件下摩擦材料的脱落概率。然而,新型工艺在某些技术方面,依然存在着一些不足之处,如垂直于熔覆熔道的方向,摩擦材料受热不均匀的现象也十分明显,同时熔覆温度较高的局部区域,引起的快速升温与降温过程会造成C夹杂、分层和基板翘曲变形较大等明显缺陷;仿真温度场变化规律和滑摩后的温度分布,均与实际试验相符合,依据仿真结果分析,并综合离合器整体方案考虑,针对摩擦片沟槽结构的优化是可行的,最佳的特征参数为N=8,θ=5°,h=0.4mm,B=0.24mm;此外,本文还提出了摩擦片齿轮非线性损伤的定量评价机制,经试验测试验证,在碰撞应力为强非线性的情况下,依然具有较好的计算疲劳损伤能力和寿命预测能力。