CN114254440A - 一种湿式离合器摩擦片表面沟槽槽型形线优化方法 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
技术领域
本发明属于车辆离合器摩擦片技术领域，具体涉及一种湿式离合器摩擦片表面沟槽槽型形线优化方法。
背景技术
湿式离合器是车辆液力传动系统的核心部件，其广泛应用于重载军用车辆、工程机械传动装置以及乘用车自动变速箱中。当湿式离合器处于空载状态，摩擦片与钢片存在转速差时，摩擦副间隙润滑油液的粘性剪切作用不可避免会对摩擦片/钢片产生阻力矩，此外，当离合器达到某临界转速时，在系统扰动及流体力作用下，摩擦片和钢片会发生碰撞摩擦(以下简称碰摩)，产生碰摩阻力矩，这两种阻力矩均称为带排转矩(drag torque)。带排转矩会消耗发动机的功率，降低液力传动系统效率，且摩擦片与钢片的碰摩现象会随着离合器转速的升高而不断加剧，此时离合器不仅大量消耗发动机功率，还面临热损坏失效的风险，危害车辆传动系统的可靠性。伴随现阶段高速驱动电机在车辆传动装置中的引入以及传动装置对功率密度要求的不断提高，湿式离合器的工作转速也在不断升高，离合器的带排转矩问题日益突出，然而，目前还没有能有效降低空载湿式离合器宽速范围带排转矩的具体技术方案。
本发明拟根据前期对空载湿式离合器宽速范围摩擦副的带排动力学行为与控制方法的研究，通过优化设计提出一种湿式离合器摩擦片表面沟槽槽型形线优化方法，通过该方法的得到的摩擦片表面结构，可有效降低空载湿式离合器宽速范围带排转矩、提升我国车辆自动换挡传动装置的性能、提高传动装置功率密度、增强车辆机动性。
发明内容
为实现如下技术目的：(1)降低空载湿式离合器低速阶段的粘性剪切带排转矩值；(2)降低空载湿式离合器高速阶段的碰摩带排转矩值。本发明针对空载湿式离合器宽速范围的带排转矩问题，根据摩擦副流固耦合碰摩动力学模型，采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法，获得了湿式离合器宽速范围带排转矩的影响因素，确定了优化变量，建立了优化设计模型，最后求解优化模型得到了宽速低带排转矩的摩擦片表面优化槽型，大幅降低了空载湿式离合器宽速范围带排转矩。本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：
一种湿式离合器摩擦片表面沟槽槽型形线优化方法，包含：(1)对摩擦片表面油槽槽型形线参数化建模；(2)湿式离合器宽速低带排摩擦副多参数优化设计；(3)得到优化后的湿式离合器摩擦片表面结构。具体步骤为：
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，得到了设计变量优化最优解。
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。
所述步骤1中需要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Pi new，其位置坐标为(ri new,θi new)。获得优化后的所有离散点的坐标后，即可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。
所述步骤2中选取的湿式离合器摩擦副优化设计参数主要分为以下三类：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11个独立参数作为优化设计变量，表示如下：
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，不仅要达到减小计算规模的目的，还要考虑到摩擦片表面油槽的可加工性、湿式离合器的工作性能需求以及实际工程经验，故而要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。除此之外，还需要考虑湿式离合器传递转矩和润滑散热性能的要求，油槽占摩擦片表面积的比例过大或者过小都不利于离合器的正常工作，占比过大会降低摩擦副接合的有效摩擦面积，降低离合器传递转矩的能力，而占比过小会导致离合器散热润滑性能降低，因此需要对摩擦片表面有效接触面积系数ψ进行限制，这一系列的限制条件即为优化设计过程中的约束条件，可表示如下：
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；Ng max—最大槽数；Ng min—最小槽数；hg—槽深；hg max—最大槽深；hg min—最小槽深；δc—周向槽台比；δc max—最大周向槽台比；δc min—最小周向槽台比；δr—径向槽坝比；δr max—最大径向槽坝比；δr min—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。
所述步骤2中优化目标的具体确定过程为：选取离合器低速工况时的峰值带排转矩Ts以及高速工况时最高工作转速下的总带排转矩T为考察指标，以低速段峰值带排转矩Ts以及高速段最高转速时总带排转矩T尽量小为优化目标，为了提高计算效率，将多目标优化问题转化为单目标优化问题，此优化问题的目标函数表示如下：
min f(X)＝Ts·T (8)
所述步骤3中各优化设计变量最优解的求解具体过程如下：
将所述11个优化设计变量分为三组，分别放在三个阶段里单独进行优化，每个阶段会得到所选设计变量的最优解，第一阶段为摩擦片油槽结构参数的优化，以(Ng,hg,δc,δr)为设计变量，给其余7个优化参数分别赋值，其中，油槽槽型形线参数φ1-4＝0，摩擦副工作参数μ＝0.091Pa·s、Q＝15L/min、h0＝0.5mm；第二阶段为摩擦片槽型形线参数的优化，以槽型形线上4个离散点在周向的偏移角度(φ1,φ2,φ3,φ4)为设计变量，将第一阶段优化得到的摩擦片油槽结构参数值作为本阶段的优化初值，此外，摩擦副工作参数μ、Q和h0的值保持不变；第三阶段为摩擦副工作参数的优化，以(μ,Q,h0)为设计变量，将第一阶段优化得到的摩擦片油槽结构参数值以及第二阶段优化得到的摩擦片槽型形线参数值作为本阶段的优化初值。每个阶段的优化方法如下：首先采用最优拉丁超立方设计方法生成了包含150组试验样本点的设计空间，将各样本点依次代入多摩擦副流固耦合碰摩动力学模型和宽速带排转矩模型，得到不同参数组合条件下目标函数的响应结果；接着对参数组中的各变量进行敏感度分析，即可确定各变量对目标函数的影响；然后采用椭圆基神经网络模型，根据前面试验设计得到的样本数据，建立目标函数的近似模型，用来描述摩擦副参数与目标函数之间的数学关系；最后采用多岛遗传算法进行搜索寻优，优参数设置为：子群数为10，岛数代数为10，总进化代数为30，交叉概率为0.8，变异概率为0.01，岛间迁移率为0.2，迁移间隔代数为5。
将得到的11个设计变量的最优解代入摩擦副流固耦合碰摩动力学模型，根据宽速带排转矩模型求得优化目标函数值，将11个设计变量的随机解代入所求得的目标函数值与最优解求得的目标函数值作对比，验证前面三个阶段所得到的设计变量的最优解是否为真实最优解，随后输出湿式离合器摩擦副参数优化的最优结果。
所述步骤4的具体验证过程如下：根据得到的湿式离合器摩擦副参数最优解，得到优化后的湿式离合器摩擦片表面结构，通过数值模拟，对待优化结构的摩擦副间隙旋转流场的等效粘度，以及摩擦副的碰摩特性进行仿真分析，并将带径向通槽和带优化结构的湿式离合器宽速范围带排转矩进行对比，验证本发明设计方法的可行性。
本发明具有如下优点：
1、应用本发明方法得到的湿式离合器摩擦副间隙旋转流场维持全油膜润滑的临界转速显著下降，且流场等效粘度明显减小，说明本发明显著降低了湿式离合器低速阶段的粘性剪切带排转矩。
2、虽然应用本发明的湿式离合器的碰摩临界转速降低，但是摩擦副的碰摩频率和轴向碰摩力均显著减小，总体上本发明显著降低了湿式离合器高速阶段的碰摩带排转矩。
附图说明
图1为优化后的湿式离合器摩擦片表面结构；
图2为采用曲线插值法对任意油槽槽型形线进行参数化表示及寻优的示意图(阴影部分为槽区)；
图3为摩擦副多参数优化设计模型求解流程图；
图4为带径向通槽与带优化结构的湿式离合器宽速范围带排转矩仿真值和试验值随转速变化对比曲线；
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，如图2所示，采用曲线插值法对任意油槽槽型形线进行参数化表示及寻优的示意图(阴影部分为槽区)，其中，rg为摩擦片表面槽区的外半径，θp(θp＝2π/Ng)为摩擦片一个周期结构对应的圆周角，θg为槽区对应的圆周角，Pi为给定的油槽槽型形线离散点，下标i为离散点编号，槽型形线上第i个离散点Pi在柱坐标系中的坐标为(ri,θi)，为方便建模，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，然后根据各离散点坐标，采用插值方法得到槽型形线的表达式。
本发明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，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。
由图2可知，本发明在摩擦片表面槽区的径向方向选取5个等距分布的离散点Pi(i＝0-4)来构造槽型形线，其中，点P0和P4分别在摩擦片表面槽区的内半径ri(即摩擦片内半径)和外半径rg上。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Pi new，其位置坐标为(ri new,θi new)。获得优化后的所有离散点的坐标后，即可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。
为了得到湿式离合器宽速低带排摩擦副多参数优化设计的最优解，本发明提供了一种优化设计方法，其优化设计的流程如图3所示。本发明选取的湿式离合器摩擦副优化设计参数主要分为以下三类：(1)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)；(2)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)；(3)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。这11个参数的优化均需通过参数优化设计子程序实现，子程序采用的是基于近似模型的优化设计方法，其运行的具体流程如下：
将11个优化设计变量分为三组，分别放在三个阶段里单独进行优化，每个阶段会得到所选设计变量的最优解。第一阶段为摩擦片油槽结构参数的优化，以(Ng,hg,δc,δr)为设计变量，给其余7个优化参数分别赋值，其中，油槽槽型形线参数φ1～4＝0，摩擦副工作参数μ＝0.091Pa·s、Q＝15L/min、h0＝0.5mm；第二阶段为摩擦片槽型形线参数的优化，以图1中槽型形线上4个离散点在周向的偏移角度(φ1,φ2,φ3,φ4)为设计变量，将第一阶段优化得到的摩擦片油槽结构参数值作为本阶段的优化初值，此外，摩擦副工作参数μ、Q和h0的值保持不变；第三阶段为摩擦副工作参数的优化，以(μ,Q,h0)为设计变量，将第一阶段优化得到的摩擦片油槽结构参数值以及第二阶段优化得到的摩擦片槽型形线参数值作为本阶段的优化初值。优化过程涉及到的摩擦副几何尺寸、工况参数与设计参数约束条件如表2所示。每个阶段的优化方法如下：首先采用最优拉丁超立方设计方法生成了包含150组试验样本点的设计空间，将各样本点依次代入多摩擦副流固耦合碰摩动力学模型和宽速带排转矩模型，得到不同参数组合条件下目标函数的响应结果；接着对参数组中的各变量进行敏感度分析，即可确定各变量对目标函数的影响；然后采用椭圆基神经网络模型，根据前面试验设计得到的样本数据，建立目标函数的近似模型，用来描述摩擦副参数与目标函数之间的数学关系；最后采用多岛遗传算法进行搜索寻优，优参数设置为：子群数为10，岛数代数为10，总进化代数为30，交叉概率为0.8，变异概率为0.01，岛间迁移率为0.2，迁移间隔代数为5。
每个阶段经过优化后得到的椭圆基神经网络近似模型误差与参数最有结果如表3、表4、表5、表6、表7、表8所示。
经过上面三个阶段的参数优化，得到的湿式离合器宽速低带排优化设计的最优解如表1所示，为了验证本章提出的优化设计方法的有效性，在设计空间内随机选取5组可行设计变量，与最优解进行了对比。结果表明，具有油槽结构参数、槽型形线参数以及工作参数最优解的湿式离合器的粘性剪切带排转矩峰值Ts和最高转速下的总带排转矩T均显著小于随机解下的湿式离合器所对应的值。优化后的湿式离合器摩擦片表面几何形状如图1所示(图中白区域为槽区)。
为了验证提出的优化设计方法的有效性，在设计空间内随机选取5组可行设计变量，即5组随机解(如表9所示)，与最优解进行对比。将得到的11个设计变量的最优解代入摩擦副流固耦合碰摩动力学模型，根据宽速带排转矩模型可求得优化目标函数值，将11个设计变量的随机解代入所求得的目标函数值与最优解求得的目标函数值作对比。结果表明，具有油槽结构参数、槽型形线参数以及工作参数最优解的湿式离合器的粘性剪切带排转矩峰值Ts和最高转速下的总带排转矩T均显著小于随机解下的湿式离合器所对应的值。随后输出湿式离合器摩擦副参数优化的最优结果，如表1所示。优化后的湿式离合器摩擦片表面几何形状如图1所示(图中白区域为槽区)。
根据表1得到的湿式离合器摩擦副参数最优解，得到了优化后的湿式离合器摩擦片表面结构如图1所示。通过数值模拟，对待优化结构的摩擦副间隙旋转流场的等效粘度，以及摩擦副的碰摩特性进行仿真分析，并将带径向通槽和带优化结构的湿式离合器宽速范围带排转矩进行对比，结果如图4所示，表明优化后的湿式离合器宽速范围带排转矩显著降低，验证了本发明设计方法的可行性。
其中：Ng-槽数；hg-槽深；δc-周向槽台比；δr-周径向槽坝；
-周向角偏移量；μ-润滑油粘度；Q-润滑油流量；h0-摩擦副间隙。
表2摩擦副几何尺寸、工况参数与设计参数约束条件表
表3油槽结构参数的椭圆基神经网络近似模型误差表
表4油槽结构参数优化结果
表5槽型形线参数的椭圆基神经网络近似模型误差表
表6槽型形线参数优化结果
表7槽型形线参数的椭圆基神经网络近似模型误差表
表8槽型形线参数优化结果
表9最优解验证表
本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。
Claims (8)
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Pi new，其位置坐标为(ri new,θi new)，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11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。
6.如权利要求5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中优化目标的具体确定过程为：选取离合器低速工况时的峰值带排转矩Ts以及高速工况时最高工作转速下的总带排转矩T为考察指标，以低速段峰值带排转矩Ts以及高速段最高转速时总带排转矩T尽量小为优化目标，将多目标优化问题转化为单目标优化问题，此优化问题的目标函数表示如下：
minf(X)＝Ts·T (8)。
7.如权利要求6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3中各优化设计变量最优解的求解具体过程如下：
将所述11个优化设计变量分为三组，分别放在三个阶段里单独进行优化，每个阶段会得到所选设计变量的最优解，第一阶段为摩擦片油槽结构参数的优化，以(Ng,hg,δc,δr)为设计变量，给其余7个优化参数分别赋值，其中，油槽槽型形线参数φ1-4＝0，摩擦副工作参数μ＝0.091Pa·s、Q＝15L/min、h0＝0.5mm；第二阶段为摩擦片槽型形线参数的优化，以槽型形线上4个离散点在周向的偏移角度(φ1,φ2,φ3,φ4)为设计变量，将第一阶段优化得到的摩擦片油槽结构参数值作为本阶段的优化初值，此外，摩擦副工作参数μ、Q和h0的值保持不变；第三阶段为摩擦副工作参数的优化，以(μ,Q,h0)为设计变量，将第一阶段优化得到的摩擦片油槽结构参数值以及第二阶段优化得到的摩擦片槽型形线参数值作为本阶段的优化初值；
每个阶段的优化方法如下：首先采用最优拉丁超立方设计方法生成了包含150组试验样本点的设计空间，将各样本点依次代入多摩擦副流固耦合碰摩动力学模型和宽速带排转矩模型，得到不同参数组合条件下目标函数的响应结果；接着对参数组中的各变量进行敏感度分析，确定各变量对目标函数的影响；然后采用椭圆基神经网络模型，根据前面试验设计得到的样本数据，建立目标函数的近似模型，用来描述摩擦副参数与目标函数之间的数学关系；最后采用多岛遗传算法进行搜索寻优，优参数设置为：子群数为10，岛数代数为10，总进化代数为30，交叉概率为0.8，变异概率为0.01，岛间迁移率为0.2，迁移间隔代数为5；
将得到的11个设计变量的最优解代入摩擦副流固耦合碰摩动力学模型，根据宽速带排转矩模型求得优化目标函数值，将11个设计变量的随机解代入所求得的目标函数值与最优解求得的目标函数值作对比，验证前面三个阶段所得到的设计变量的最优解是否为真实最优解，随后输出湿式离合器摩擦副参数优化的最优结果。
8.如权利要求2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4的具体验证过程如下：根据得到的湿式离合器摩擦副参数最优解，得到优化后的湿式离合器摩擦片表面结构，通过数值模拟，对待优化结构的摩擦副间隙旋转流场的等效粘度，以及摩擦副的碰摩特性进行仿真分析，并将带径向通槽和带优化结构的湿式离合器宽速范围带排转矩进行对比，验证设计方法的可行性。
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