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变速系统作为传动系统的重要组成部分,长期以来被视为技术创新的重点方向。变速器在换挡同步阶段,同步器的摩擦同步时间很短,但此过程中由于摩擦热的存在,摩擦锥面的摩擦系数会发生改变,从而影响变速器的换挡品质。本课题以锁环式同步器为研究对象,通过理论分析、仿真计算和试验研究相结合的方法,借助有限元软件ANSYS Workbench分析了同步器同步过程摩擦锥面温度场的变化规律;研制了一种同步器摩擦磨损试验平台,通过试验深入研究了同步器同步过程摩擦表面温度场的变化规律;初步分析了摩擦锥面的摩擦系数变化规律,为建立同步器同步过程摩擦系数补偿控制策略进而提升换挡品质奠定了基础。本课题研究的具体工作包括以下几方面内容:(1)研究了同步器同步过程摩擦生热理论。概述了传热学的理论基础,分析了热量传递的三种基本形式,确定了同步器同步过程中热量传递的方式为热传导和热对流;建立了通用式导热微分方程,确定了求解同步器同步过程导热微分方程的补充条件;确定了同步器同步过程热-结构耦合分析的求解方法。(2)建立了同步器同步过程热-结构耦合分析有限元模型。通过三维软件CATIA建立了同步器三维模型,在保证计算精度的前提下,简化了该三维模型;根据实际同步器材料类型,确定了同步器模型材料参数,选择了分析单元类型,对模型进行了六面体网格划分;根据热-结构耦合理论基础与实际工作条件,确定了热边界条件与机械载荷边界条件。(3)研究了同步器摩擦对偶面工作温升的影响因素及规律。通过已经建立的同步器有限元模型,完成了不同工况下同步器同步过程热-结构耦合分析,初步研究了同步器同步过程温度场的变化规律,同时分别定性分析了载荷和转速对同步器同步过程中温度最大值的影响。(4)完成了同步器同步过程试验研究。针对同步器的换挡工作过程,研制了一种同步器摩擦磨损试验平台,通过试验平台研究了不同工况下同步器同步过程的温度场分布规律。试验测试结果表明,同步器同步过程中换挡力每增加50N,同步环摩擦表面最高温度值上升约为1.85℃;同步过程同步器两端的转速差每增加200r/min,同步环摩擦表面最高温度值上升约为2.1℃。对比试验结果与仿真结果,误差在11%左右,验证了仿真结果的准确性。通过试验初步分析了同步器同步过程摩擦锥面摩擦系数的变化规律,为建立同步器同步过程摩擦系数补偿控制策略奠定了基础,对提高自动变速器的换挡控制精度具有重要的意义。