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减速箱齿轮搅油损失仿真与实验研究
| 论文题名： | 减速箱齿轮搅油损失仿真与实验研究 |
| 关键词： | 汽车减速箱;齿轮搅油损失;箱体几何结构;仿真分析 |
| 摘要： | 汽车减速箱作为汽车传动系统能耗的主要部件，其传动效率在整车中占重要地位，而降低减速箱功率损耗、优化减速箱的传动结构，对提高减速箱使用寿命与能源使用率有着重大意义。研究发现，齿轮搅油损失在减速箱损耗中占有较大比重，但对于齿轮搅油损失的研究多集中于转速、齿轮与润滑油参数以及温度等方面；箱体几何结构亦为一重要影响因素，却少有说明此因素与齿轮搅油损失关系的研究。本文采用MPS流体仿真与实验结合研究的方法，以箱体几何结构、齿轮转速、转向、浸油深度为主要研究参数，构建不同的流体模型并搭建齿轮搅油实验装置，对不同因素影响的齿轮搅油模型进行仿真与实验分析。具体研究内容如下： （1）总结了基于箱体结构的齿轮搅油实验研究，确定箱体几何结构为影响齿轮搅油损失的关键因素之一与本文的研究方向点；建立基于齿轮厚度为变量的MPS齿轮副搅油固液耦合模型，获得了齿轮搅油扭矩损失结果与润滑油流态及速度分布规律并进行实验验证。结果表明：MPS流体仿真速度矢量分布基本符合流体连续性假说，仿真与实验的润滑油分布基本吻合，两者的搅油损失误差在9%以内进而验证MPS法的可靠度；同时表明齿轮搅油损失随着齿轮厚度的增大而增加。 （2）建立不同填充物与不同减速箱空间尺寸的齿轮副搅油模型，分析同一转速下不同MPS模型的齿轮搅油流态与速度分布，绘制以仿真结果为基础的搅油损失数据图。结果表明隔板对润滑油的波动具有抑制作用，由于减少齿轮搅动的润滑油流量进而降低齿轮搅油扭矩损失；其中竖隔板因数量及位置的不同，结果也不相同。对于箱体壁距离对齿轮搅油损失的影响，箱体壁在轴向与径向离齿轮越近，齿轮搅油扭矩损失越小。 （3）建立实验装置三维模型、绘制零件图并进行加工、选择电器元件型号、设计数据采集系统与电路，在此基础上搭建了一种齿轮搅油损失实验装置；其次，依据实验方法与实验目的，在不同转速下试验了齿轮转向、浸油高度、横隔板、竖隔板对齿轮搅油损失的影响；经过分析实验数据得出：随着转速的提高，齿轮搅油损失不断增大，基本符合线性关系；齿轮搅油损失随着浸油深度的增加而增加；其余因素不变，横隔板模型的搅油损失比无隔板模型更低；但其余条件不变且同种横隔板模型下，逆时针转向的搅油损失比顺时针的更低。其余因素不变，单对竖隔板模型的搅油损失相比无隔板模型变化并不明显；双对竖隔板模型更低于无隔板模型的齿轮搅油损失。 |
| 作者： | 王交龙 |
| 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： | 2021 |
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