最新建立离合器接合分离模型Word格式.docx
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转矩的大小由摩擦力提供的最大值下降到某个值，该值可以使系统的两个部分以相同的转速旋转。
图1参数表示离合器系统
以下是分析和建模过程中的变量介绍：
输入转矩（发动机转矩）
两个摩擦盘之间的轴向力
发动机惯性力矩；
变速器（传动装置）惯性力矩
发动机阻尼率；
传动装置（汽车一侧的离合器）阻尼率
运动摩擦系数；
静止摩擦系数
发动机角速度；
输入轴角速度
离合器片（从动盘）摩擦表面内，外半径
等效半径
通过离合器传递的转矩
用来维持锁紧的离合器所需要的摩擦转矩
方程组1：
耦合系统状态方程推导得：
（1-1）
（1-2）
方程组2：
离合器的最大转矩可以表示成其内外半径，摩擦特性和轴向力的函数，如下所示：
（对于非金属材料的当量半径）
方程组3：
当离合器处于滑动态时，摩擦系数取动摩擦系数，最大动摩擦转矩方向和滑动方向相反。
方程式可表示成：
方程组4：
当离合器处于接合状态时，发动机的角速度和输入轴的角速度相等。
即
并将该式代入方程组1中，得到：
方程组5：
解方程组1和4，当离合器处于锁紧状态时，通过离合器传递的转矩可表达成：
方程组6：
若
的值超过最大静摩擦力
，离合器会从滑动态转换到接合状态。
锁紧状态最大静摩擦力为：
下图表示了离合器整个运行状态：
图2状态转移图
两个模型之间的切换要小心处理，以保证新模型的初始状态与切换前模型的结束状态一致。
1.当处于滑移状态时，如果主从盘转速相等，且保持离合器接合所需要的摩擦扭矩小于最大静摩擦扭矩，则切换到接合态；
2.当处于接合态时，如果保持离合器接合所需要的摩擦扭矩大于最大静摩擦扭矩（即最大静摩擦扭矩也不足以传递如此大的扭矩），则切换到滑摩态；
3.切换动作除了决定于上述两条件，还决定于系统的当前状态（滑摩或接合），即决定于FSM（有限状态机）。
4.当滑摩时，离合器所传递的扭矩是最大动摩擦扭矩。
此时使用动摩擦系数。
（分离态属于滑摩态的特例，此时Fn=0，Tfmaxk=0）
5.当接合时，离合器所传递的扭矩是离合器保持接合的摩擦扭矩即Tf。
6.最大静摩擦扭矩Tfmaxs使用静摩擦系数计算，仅用在判断状态切换的条件中。
7.离合器保持接合的摩擦扭矩（即Tf）对滑摩态和接合态而言，其计算公式完全相同。
接合/分离的有限状态机（FSM）：
2建模
2.1分离状态建模（slipping）
根据方程式推导，分离状态时方程可写成：
（2-1）
（2-2）
（2-3）
公式（2-1）-（2-3）可按下面图形进行模型搭建
图3分离状态simulink模型图
在对分离状态（即slipping）进行建模中，出现From/Goto基本模块，模块用于信号的跳转，表示信号来源和去向。
在上述goto部分，应将tagvisibility定义成global，即全局变量。
否则运行结果有误。
该模型用EnableSystem即使能子系统搭建，其模型的特点为当使能端口的控制信号为正时，子系统则可执行；
否则，子系统不执行。
图4分离状态使能子系统模型图
2.2接合状态建模（Locked）
根据方程式推导，接合状态方程可写成：
（2-4）
公式（2-4）可按下列图形构建模型：
该模型中的goto模块也应将tagvisibility定义成全局变量，即global。
图5接合状态simulink模型图
该模型也同样按照Enabledsystem即使能子系统搭建，子系统图形如下所示：
图6接合状态使能子系统模型图
2.3状态逻辑模型建模
根据适当的静摩擦系数和动摩擦系数，计算求解出动摩擦力和静摩擦力。
根据下列公式进行搭建模型：
（2-5）
根据上述有限状态机（FSM）的表格，利用组合逻辑模块combinatoriallogic（如图7所示）和记忆模块memory创建分离/接合有限状态机模块，即如下图所示：
图7接合有限状态机模块
当处于接合态（locked）时，如果保持离合器接合所需要的摩擦扭矩大于最大静摩擦扭矩（即最大静摩擦扭矩也不足以传递如此大的扭矩），则切换到滑摩态（slipping）。
根据此条件搭建模型图如下所示：
（2-6）
图8接合态到分离态条件模型图
当处于滑摩态（slipping）时，如果主从盘转速相等，且保持离合器接合所需要的摩擦扭矩小于最大静摩擦扭矩，则切换到接合态（locked）。
即：
（2-7）
（2-8）
该模型搭建中运用到逻辑运算模块（logicaloperator），选择其运算形式为And，即两个或者多个要求同时满足时，输出为1。
该模型搭建中还运用到HitCrossing即过零监测非线性特征模块，检测输入从指定方向上到达或者通过指定点。
图9分离态到接合态条件模型图
将上述三组子系统组合起来即可得到状态逻辑模型图，即如下所示：
图10状态逻辑模型图
2.4动静摩擦力模型构建
静摩擦力和动摩擦力公式如下所示：
（2-9）
（2-10）
图11动静摩擦力模型图
将以上四个部分的模型图组合起来即可得到整个离合器系统接合/分离的模型图：
图12整个离合器系统接合/分离模型图
图形中横线上的蓝色部分是在输出的线上点击右键出现signalproperities，在对话框中输入signalname，并勾选logsignaldata和testpoint两个选项所得。
3输入相关参数并运行结果
3.1编写程序输入相关参数
根据已知Fn和Tin图像，还有相应的已知量即
输入下述程序：
t1=（0:
0.5:
10）'
;
%time0~10s,时间间隔为0.5s
d1=[0,0.4,0.8,1.2,1.6,1.6,1.6,1.6,1.6,1.6,1.6,1.2,0.8,0.4,0,0,0,0,0,0,0];
d2=[2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0];
Fn=[t1,d1'
];
Tin=[t1,d2'
%FrictionModelparameter
R=1;
%FrictionModelLogicparameter
Ie=1;
Iv=5;
be=2;
bv=1;
muk=1;
mus=1.5;
%输入已知的相关参数
set（0,'
ShowHiddenHandles'
'
On'
）
set（gcf,'
menubar'
figure'
）%输入这两条语句，使得scope输出图像，可输入横坐标，纵坐标名称
根据上述程序写入commendwindow即命令窗口后，即得到了workspace的输入量。
将simulink模型部分与Fromworkspace接合起来，再运行该模型。
3.2图像显示结果
根据上述模型运行结果，得到几组图形。
图13Fn、Tin输入图形
图14Tfmaxk、Tfmaxs输出图形
图15we、wv、w输出图象
图16Locked,Lockup,Unlock输出图像
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