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基于计算流体动力学(CFD)的重卡变速箱齿轮润滑仿真研究
| 论文题名： | 基于计算流体动力学(CFD)的重卡变速箱齿轮润滑仿真研究 |
| 关键词： | 重卡变速器;齿轮润滑;两相流润滑;润滑油粘度;计算流体动力学 |
| 摘要： | 重卡变速器由于传递功率大、档位齿轮多、支撑结构复杂等特点，齿轮在啮合传动过程中齿面间将会发生滚动和滑动同时存在的复杂运动现象，摩擦产生的热量如果不能及时散发出去，则可能引起齿轮表面出现热胶和磨损等失效形式，最终导致传动效率大大降低甚至传动失效等危险状况。因此对重卡变速器齿轮润滑进行分析有着重要的意义。 本文首先通过查阅文献了解国内外齿轮润滑的研究发展现状，选择了基于计算流体动力学（CFD）仿真分析法作为基本研究方法；然后，将重卡变速器简化为单级齿轮飞溅润滑模型，综合考虑润滑油在齿轮箱体内部的运动分布状况、齿轮表面润滑状况以及齿轮周围润滑油速度矢量和压力分布等进行仿真分析；随后，以重卡变速器实际运行工况为切入点，分析了齿轮转速、齿轮箱倾角和润滑油粘度值等对齿轮润滑效果的影响；最后，将单级齿轮扩展为两级齿轮飞溅润滑模型，通过仿真获得齿轮箱体内部润滑油的运动状态、齿轮表面润滑油比例云图、以及齿轮表面的压力云图等关键流场信息，并对这些信息进行了综合分析和评估。 基于上述仿真研究过程，得出结论分述如下： （1）单级齿轮飞溅润滑结果中，润滑油在润滑箱体内最终将呈现“混沌”分布的状态，很好的体现了飞溅润滑方式的特点。润滑油在齿轮啮合区的比例值比较高，啮合区域内的润滑油分布充分，能够保证良好的润滑状态。润滑油在齿轮周围的速度矢量分布符合圆周运动规律，润滑油在进入啮合区和离开啮合区的最大区别体现在这两个部位齿轮表面的相对压力值一个呈现最大正压，而另外一个则呈现最大负压。 （2）从重卡变速器实际运行工况这一研究点切入，得出不同转速提供给润滑油的动量不相同，低转速时润滑油聚集在齿轮周围无法覆盖整个润滑面，高转速齿轮获得的动量增加，润滑油更容易而且更快地飞溅到齿轮周围的区域。齿轮箱倾角会影响箱体内部齿轮的浸油深度，而浸油深度又影响到搅油效率和润滑效果。润滑油的粘度值也会影响齿轮的搅油效率。 （3）针对两级齿轮飞溅润滑模型分析，得出齿轮位置对润滑油分布影响较大，而且润滑油直接进入啮合区润滑和从啮合齿轮两侧进入啮合区润滑的方式存在差异。对比了单级齿轮和两级齿轮内部润滑油运动状况，发现不同的齿轮位置对润滑油运动和分布将会存在影响。对于未浸没到润滑油中的齿轮，只要通过合理设计其位置，仍然会得到良好的润滑。 |
| 作者： | 郭鹏 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 王宏宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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