随着近几十年来汽车工业迅猛的发展，汽车已成为人们生活中不可或缺的交 通工具。从最开始简单地代步工具，到如今实现机械、电子、计算机高度集成化 的科技产品，人们对汽车产品也提岀越来越高的要求。国内外诸多汽车企业、科 研院所相继在提高车辆的动力性、经济性、安全性等方面开展了深入的研究。在传动系统方面，相继有：液力自动变速器(AutomaticTransmission,简称AT)、 机械式自动变速器(Automatic Mechanical Transmission,简称AMT)、无级自动变 速器(Continuously Variable Transmission,简称CVT)以及双离合器自动变速器 (Dual Clutch Transmission,简称DCT)⑴等新型变速器推向市场。

液力自动变速器AT是由布置在前端的液力变矩器和布置在后端的行星齿轮 组以及一套液压控制系统组成。其基本工作原理是当车辆起步时，发动机提供的 动力先通过液力变矩器实现减速增扭，再通过行星齿轮组选取合适的速比，最终 将动力传递到车桥上。目前，液力自动变速器是国外车辆中使用最多的一种变速 器，美国采用液力自动变速器的乘用车已达90%〔2],德国ZF研发出“9AT”型 液力自动变速器，其具有速比范围广，自重较轻等优点，使用该型变速器之后车 辆的燃油经济性得到很大提高。AT中，液力变矩器有减速增扭的作用，从而使 "具有很好的起步性能，适用于频繁起步的城市公交，但是其缺点是变速器传 动效率相对较低，结构复杂，成本也较高。

机械式自动变速器AMT,简单来说是在普通机械式变速器MT的基础上增 加了一套电控操纵装置，从而实现变速器的自动换挡。由于完全釆用机械传动， 所以其传动效率很高，而且成本低廉、结构简单。目前在乘用车领域，AMT主 被要被应用在小型车或微型车上。

无级自动变速器CVT通过改变主、从动锥轮传递扭矩的节圆半径来改变传 动比，可以使发动机始终处在经济转速区域内运行，大大改善了燃油经济性。车 辆加速时无需切断动力，而且是无级变速，传递动力非常平稳，驾驶舒适性非常 明显。但其传动由金属钢带实现，所以金属钢带的可靠性要求很高，成本也相对 传统AT较高。

目前汽车上主要釆用的双离合自动变速器主要分为湿式和干式两种类型。湿式离合器是处于密封环境下工作的，冷却油能够不断的带走大部分热量，因此工 作温度相对较低，工作性能稳定，所以湿式离合器的摩擦片的使用寿命比干式的 要高4到6倍，工作寿命也更长。但是，湿式离合器的摩擦系数会比干式离合器 的要低些，因为油膜会减低摩擦系数，但是也可以通过增加摩擦片表面压力来解 决，湿式离合器大多数是使用多片式离合器。

湿式离合器的优缺点如下所示：

• 由于工作环境有液体存在，并且与外界没有接触，因此工作性能比较平稳。
• 离合器上的摩擦片片数数量多少与活塞对其产生的压紧力大小，会影响结 合时离合器产生的力矩。通过增加或者减少摩擦片的片数，在不影响其径向的尺 寸大小的情况下，就可以增加或者减小离合器产生的摩擦力矩。
• 由于离合器的工作环境是处于冷却液中，冷却液能够吸收部分的热量，所 以摩擦片的冷却散热效果较好，同时也能够很好的吸收热能，但是，如果在高温 的情况下，对偶钢片吸收的热量较多，如果厚度没有达到一定的要求，此时容易 发生翘曲变形等现象，会影响摩擦副的稳定性。
• 由于离合器中存在冷却液，温度过高会引起冷却液物理特性方面的变化, 比如粘度等因素，这会影响结合时产生的摩擦系数，对动力的传递产生一定的影 响。

湿式离合器的摩擦片最显著的特征是摩擦片表面开有一定形状的沟槽，这些 沟槽根据不同的使用要求可以分为不同的形状与大小。沟槽的主要作用有两个： 一是当油经过摩擦表面时，可以对摩擦表面进行冷却与润滑，同时油液还能够带 走结合过程中产生的废屑，能够很好的保护摩擦副；二是能够提高摩擦系数，这 是因为摩擦片表面有油槽的存在，越复杂的油槽产生的摩擦系数越大。由于湿式 离合器摩擦组件浸在冷却油中，在离合器工作时，由于旋转作用，冷却油必然会 产生离心力。因此，当离心力的作用的时候，力的作用会迫使冷却液经过输入轴, 然后源源不断的通过摩擦片表面的沟槽，从内径端甩到外径端，由于外径端与离 合器合体相接近，最后从壳体上的出口处把油液排出。这个过程中冷却液会带走 大部分热量，这使离合器能够具有更长的的使用寿命［5与。当活塞开始挤压摩擦 副的时候，主从动摩擦片之间会形成0.1~0.3mm厚度的油膜，这层油膜会保护摩 擦材料和钢板，减小了他们之间的刚性摩擦，使摩擦系数变得稳定。

选择摩擦材料时，既要根据实际情况考虑到使用方面的需要，又要兼顾生产 成本。因此，比较理想的摩擦材料应满足以下要求⑺：

• 在不增加离合器结构尺寸的情况下，使摩擦片的摩擦系数高且稳定，能 够给离合器提供较大并且可靠的结合力矩；
• 尽可能使静摩擦系数与动摩擦系数相近，以保证在接合的时候，不会产 生太大的冲击，换挡平顺；
• 接合过程中，能够在比较频繁的磨擦中，尽量减少磨损量；
• 能够承受较大的比压和扭矩，具有良好的机械强度；
• 不对外界环境产生污染，生产与加工方便，能够满足一定的使用时间方 面的要求。

当前金属型材料与非金属型材料是摩擦材料使用的两种主要材料。当摩擦衬 面材料带有金属性质，比如钢对粉末冶金，钢对钢，钢对青铜，则是金属型的。 当摩擦衬面材料如石棉对纸，石墨对树脂，塑料合成物等，则是非金属型的。非金属的对偶钢片的材料可以使用钢和铸铁罔。和非金属性摩擦材料的摩擦片相 比，金属性摩擦材料的摩擦片的优点具有较强的导热性。本文所选用的均是铜基 材料的摩擦片。

摩擦片上的油槽的不同形状与结构对其性能会产生一定的影响，比如对其甩 油能力以及摩擦副传递扭矩的能力。甩油能力的大小会直接影响到摩擦副的摩擦 系数，同时，摩擦片的散热情况也与油槽有着密不可分的关系。因此，在实际的 设计过程中，应该根据实际不同的情况来设计与使用不同的油槽结构。最常见的 几种油槽形式有：L径向槽，2.螺旋槽，3.螺旋半径槽，4.方形槽，5.弧形菱状槽, 6.太阳射线槽［9】，如图1.2所示。

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图1.2摩擦片六种油槽型式

Fig. 1.2 Six types of the wet clutch groove structures

径向槽1供油到摩擦表面较容易，由于离心力的作用，冷却液流动较快，冷 却液利用率高，磨损量不大，但是由于油道简单，摩擦系数小。

螺旋槽2由于油道比较复杂有较高的摩擦系数值。但冷却油流经摩擦面的阻 力大，容易出现流量不足的现象，油在摩擦面油槽内停留的时间较长，因而冷却 效果差。

螺旋径向槽3是螺旋槽和径向槽的综合，各种性能指标都较好。在较小磨损 和有效冷却条件下，可获得大的摩擦系数值。

方格槽4和双圆弧槽5摩擦片的摩擦系数比螺旋径向槽摩擦片的摩擦系数值 小些，但是可保证有足够的冷却油流过，并在每个油槽交叉点处产生涡流而使冷 却效果得以进一步加强,所以冷却效果较好。