近年來(lái),隨著新能源汽車的發(fā)展,以電機(jī)驅(qū)動(dòng)的新能源汽車減速器已成為變速器企業(yè)競(jìng)相研發(fā)的傳動(dòng)齒輪箱之一。齒輪副作為汽車傳動(dòng)齒輪箱的關(guān)鍵零部件之一,其傳遞效率對(duì)整車的傳動(dòng)效率、動(dòng)力性能以及燃油經(jīng)濟(jì)性具有決定性影響。齒輪副的傳遞效率主要與齒輪傳遞過(guò)程中所受的功率損耗有關(guān),齒輪副的攪油損失是齒輪副在油浴中旋轉(zhuǎn)受到潤(rùn)滑油的阻力作用產(chǎn)生的功率損失,在高速低載工況下,齒輪副的攪油損失占齒輪傳動(dòng)總功率損耗的重要部分。然而,國(guó)內(nèi)外對(duì)齒輪副在高轉(zhuǎn)速下的動(dòng)態(tài)能耗特性展開深入研究的成果并不多,由于齒輪副攪油損失受諸多因素的影響,其中包括潤(rùn)滑油參數(shù)、齒輪幾何參數(shù)及工況參數(shù)的影響,且各影響因素之間關(guān)系復(fù)雜,求解非常困難,同時(shí)現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)公式適用范圍有限。本課題正是針對(duì)現(xiàn)階段新能源汽車減速器高速化發(fā)展過(guò)程中,齒輪副攪油損失引起的效率問(wèn)題而展開,基于移動(dòng)粒子半隱式法(MPS)建立了多因素影響下的齒輪副流固耦合分析模型,并對(duì)模型進(jìn)行了求解,獲得了齒輪攪油損失仿真計(jì)算結(jié)果,同時(shí)設(shè)計(jì)并搭建了齒輪副攪油損失測(cè)試臺(tái)架對(duì)齒輪副攪油損失進(jìn)行試驗(yàn)研究以及模型驗(yàn)證,從而對(duì)多因素影響下的齒輪副攪油損失及潤(rùn)滑油瞬態(tài)分布情況進(jìn)行深入研究,研究結(jié)果對(duì)新能源汽車減速器的開發(fā)和優(yōu)化具有重要工程指導(dǎo)意義。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:1.研究了齒輪副攪油損失的產(chǎn)生機(jī)理和關(guān)鍵影響參數(shù),對(duì)國(guó)內(nèi)外學(xué)者們基于大量試驗(yàn)提出的攪油損失經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行了深入研究,得到了幾種典型攪油損失計(jì)算模型的適用范圍,并從齒輪副攪油損失產(chǎn)生的機(jī)理出發(fā),對(duì)齒輪副攪油損失計(jì)算模型進(jìn)行了研究,同時(shí)對(duì)各計(jì)算模型進(jìn)行了對(duì)比分析。2.對(duì)移動(dòng)粒子半隱式法的基本原理及算法等相關(guān)理論進(jìn)行了研究,確定了影響齒輪副攪油損失的齒輪寬度、螺旋角、轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑油粘度和密度、浸油深度等關(guān)鍵參數(shù),基于MPS方法對(duì)各參數(shù)影響下的齒輪副的動(dòng)態(tài)能耗特性建立了流固耦合分析模型,并以其中一個(gè)典型算例的仿真結(jié)果為例,分析了不同轉(zhuǎn)速下,齒輪箱內(nèi)潤(rùn)滑油的瞬態(tài)飛濺情況和速度矢量分布,獲取了飛濺潤(rùn)滑過(guò)程中齒輪副隨轉(zhuǎn)速變化的攪油功率損失,然后對(duì)齒輪副攪油損失臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證,證明了基于MPS的齒輪副攪油損失仿真模型的有效性。3.設(shè)計(jì)并搭建了一種多功能齒輪攪油損失試驗(yàn)裝置,并基于臺(tái)架試驗(yàn)工況及試驗(yàn)方法,進(jìn)行不同轉(zhuǎn)速、浸油深度、潤(rùn)滑油(不同粘度和密度)、齒寬、螺旋角等參數(shù)影響下的齒輪副攪油功率損失試驗(yàn)研究。試驗(yàn)研究表明:隨著輸入軸轉(zhuǎn)速的提高,齒輪副的攪油損失不斷增加,且轉(zhuǎn)速越高,其攪油損失的增長(zhǎng)趨勢(shì)越明顯;齒輪的浸油深度越高,潤(rùn)滑油粘度和密度越高,齒輪寬度、螺旋角越大,齒輪副的攪油損失越大;通過(guò)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn),在相同輸入轉(zhuǎn)速下潤(rùn)滑油的粘度和密度對(duì)齒輪副攪油損失的影響最大,其次是齒輪螺旋角,然后是齒輪寬度和齒輪浸油深度。4.基于所建的MPS流固耦合仿真分析模型,分析了不同齒寬、不同螺旋角、不同浸油深度、不同溫度下不同潤(rùn)滑油粘度和密度等參數(shù)影響下齒輪箱內(nèi)潤(rùn)滑油飛濺情況及速度矢量分布;研究了高速工況不同影響參數(shù)下齒輪副攪油功率損失的變化規(guī)律;綜合分析各影響參數(shù)對(duì)齒輪副攪油功率損失的影響規(guī)律。研究表明:齒輪副在高轉(zhuǎn)速下的攪油損失非常大;潤(rùn)滑油的溫度、粘度和密度對(duì)齒輪副攪油功率損失的影響較為顯著;齒輪螺旋角對(duì)齒輪副攪油功率損失的影響主要體現(xiàn)在其線速度上;齒輪的浸油深度和齒寬對(duì)齒輪副攪油功率損失的影響則較小。為實(shí)際工程應(yīng)用中減速箱攪油損失的研究提供了參考。
【學(xué)位單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U469.7;TH132.41
【部分圖文】：

重慶理工大學(xué)碩士學(xué)位論文轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)齒輪箱內(nèi)部的流體分布情況，通過(guò)該試驗(yàn)研究了不同潤(rùn)溫度、同齒輪幾何形狀、不同的齒輪浸油深度對(duì)齒輪攪油損失的影響，并提驗(yàn)公式。另外 C. Changenet 等還搭建了單對(duì)齒的力矩實(shí)驗(yàn)臺(tái)架如圖 1.的攪油力矩證明了用單個(gè)齒輪攪油的疊加計(jì)算齒輪嚙合時(shí)候的拖拽力

重慶理工大學(xué)碩士學(xué)位論文轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)齒輪箱內(nèi)部的流體分布情況，通過(guò)該試驗(yàn)研究了不同潤(rùn)溫度、同齒輪幾何形狀、不同的齒輪浸油深度對(duì)齒輪攪油損失的影響，并提驗(yàn)公式。另外 C. Changenet 等還搭建了單對(duì)齒的力矩實(shí)驗(yàn)臺(tái)架如圖 1.的攪油力矩證明了用單個(gè)齒輪攪油的疊加計(jì)算齒輪嚙合時(shí)候的拖拽力

圖 2.1 輪副攪油參數(shù)的定義設(shè)齒輪箱里的潤(rùn)滑油為不可壓縮液體，即假設(shè)潤(rùn)滑密度保響，而實(shí)際情況下潤(rùn)滑油的粘度會(huì)隨溫度變化。進(jìn)一步假力變化對(duì)潤(rùn)滑油粘度和密度的影響可以忽略不計(jì)。同時(shí)，與攪油損失無(wú)關(guān)，即無(wú)論是在嚙合區(qū)還是接觸區(qū)壓力的總中。假設(shè)，潤(rùn)滑油沿著齒輪圓周切向方向的速度( )dpiv 和齒輪圓獻(xiàn)[14]中的連續(xù)性方程定義( ) ( ) ( )1[ ] 0r rdpi dpi dpiv v vr r r 向的運(yùn)動(dòng)方程[49]為( ) ( ) ( ) ( ) 2( )2 ( ) ( )( )2 2[ ]1[ 2 ]r rrdpi dpi dpi dpidpirdpi rdpiidpiv v v vvr r rpv vvr r
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