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基于MPS法的齿轮搅油损失仿真与实验研究
| 论文题名： | 基于MPS法的齿轮搅油损失仿真与实验研究 |
| 关键词： | 汽车传动系统;减速器;齿轮搅油损失;移动粒子半隐式法 |
| 摘要： | 减速器作为汽车传动系统的主要组成部分，提高其传动效率对延长减速器使用寿命和优化动力系统配置等方面有着重要意义。减速器功率损失主要包括齿轮搅油损失、部件间机械摩擦损耗以及其他旋转部件的搅油功率损失。研究表明，在车辆高速行驶过程中，齿轮搅油损失占总功率损失比重较大，且润滑油参数、行驶工况以及结构参数均对齿轮搅油损失有较大影响。当前，对于流固耦合问题，国内外学者一般采用网格数值仿真方法进行研究，但该方法操作复杂，容易发生数值扩散以及仿真时间较长等问题。随着移动粒子半隐式法（MPS）的迅速发展，该方法弥补了网格法的缺陷，已逐渐成为主要研究方法。本文基于国内外对于齿轮搅油损失的研究，以MPS法为主要研究方法，建立齿轮搅油模型，对箱体内润滑油流态进行分析并计算搅油损失值，通过齿轮搅油实验验证MPS法的可靠性。同时，探究各因素对搅油损失的规律，具体研究内容与结果如下： （1）建立了基于MPS法的单齿轮搅油流固耦合模型，对箱体内润滑油流态以及速度矢量分布进行分析，计算不同转速下齿轮搅油损失，与实验结果作对比，验证了基于MPS法的单齿轮搅油模型的可靠性。此外，对不同齿轮宽度、齿顶圆直径、螺旋角以及齿顶圆直径下的齿轮搅油模型进行仿真，探究各因素对搅油损失的影响规律。结果表明，随着齿宽、齿顶圆直径以及减重孔直径的增加，齿轮搅油损失也随之增加；螺旋角对于齿轮搅油损失影响较小，可以忽略不计。 （2）建立了基于MPS法的齿轮副搅油模型，计算搅油损失，并通过实验数据验证了该模型准确性。研究转向对齿轮副搅油损失与泵油损失的影响，分析啮合区域油液流态与速度矢量分布。结果表明，主动轮顺时针旋转时，啮合区油液较少，此时搅油损失略大于两齿轮单独搅油损失之和，齿轮副泵油损失较小；主动轮逆时针旋转时，啮合区域油量充沛，此时搅油损失远大于两齿轮单独搅油损失之和，产生较大泵油损失。 （3）设计了齿轮副搅油实验方法，将齿轮副搅油损失从齿轮箱功率损失中剥离，排除有载功耗、风阻损失以及其他功率损失的影响。研究转速、浸油深度以及润滑油密度对搅油损失的影响，并通过响应面分析法研究各因素对搅油损失影响大小。研究发现：转速、浸油深度以及润滑油密度均对搅油损失有显著影响，且呈现正相关，各因素对搅油损失的影响大小顺序为转速＞润滑油密度＞浸油高度。 |
| 作者： | 宁斌 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 王斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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