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电动汽车减速器润滑流场特性分析与性能优化
| 论文题名： | 电动汽车减速器润滑流场特性分析与性能优化 |
| 关键词： | 电动汽车;减速器;润滑流场;性能优化 |
| 摘要： | 电动汽车是汽车工业未来发展的主要方向，高效节能已成为电动汽车的核心要求。以电机集中驱动型式的电动汽车齿轮减速器作为电动汽车传动系统的关键部件，其功率损耗直接决定了传动效率。特别地，在浸油润滑的高转速工况下，搅油损失占总功率损失的比率更高，这与减速器的设计息息相关。与此同时，电机高转速给轴承的润滑带来挑战。因此，开展电动汽车减速器润滑流场的特性分析和性能优化的相关研究，以进一步提高电动汽车减速器的工作性能。 本文以电动汽车减速器作为研究对象，从电动汽车在实际工况运行时产生的节能与润滑问题的视角开展研究，采用LBM（lattice Boltzmann method，格子玻尔兹曼方法）对减速器的内部流场进行了模拟计算，并开展试验进行验证，研究结果为电动汽车减速器润滑流场的性能优化提供技术支撑。本文开展如下工作： （1）基于LBM建立了FZG（Forschungsstelle für Zahnr?der und Getriebebau，齿轮与传动研究中心）效率齿轮试验台中的齿轮减速器的数值模型，并进行了仿真计算，得到了不同工况下齿轮减速器内的油液分布和搅油损失扭矩，其中基于LBM的搅油损失扭矩结果与已发表的试验结果之间的相对误差的最小值仅为2%，验证了LBM在齿轮减速器内流场中的油液流动状态和搅油损失研究中具有可行性。 （2）利用高输入转速的减速器试验台，开展了不同工况下减速器搅油功率损失的试验研究，得到了搅油功耗的试验数据，并与模拟结果进行了对比，再次验证了LBM在齿轮减速器搅油损失的研究中具有可行性，为进一步分析电动汽车减速器的润滑流场提供了充分的实现条件。 （3）以电动汽车减速器作为研究对象，基于LBM建立了减速器润滑流场的数值模型并进行了仿真计算，探究了不同输入转速、油液高度和油温对电动汽车减速器内部流场的油液分布和搅油损失扭矩的影响机制。其中输入转速为7500r/min以及搅油齿数为92时，油液高度的加倍即40mm上升至80mm，会导致搅油损失扭矩提高8.4倍。此外，分析了不同工况下的轴承截面流量，针对轴承的润滑效果进行评价。 （4）基于建立的电动汽车减速器润滑流场的数值模型，以减速器输出轴斜齿轮的螺旋角、模数和齿宽为影响因素开展正交试验，获得了输出轴斜齿轮的几何参数对电动汽车减速器主要性能指标的影响水平。此外，以轴承润滑效果及输出轴搅油损失扭矩为设计优化目标，得到了相应的优化方案，最后通过引入综合评价法对轴承润滑效果及输出轴搅油损失扭矩进行双目标优化，确定了最佳优化方案，提高了电动汽车减速器的润滑性能。 |
| 作者： | 龚琦 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 宫燃 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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