近年來,隨著新能源汽車的發(fā)展,以電機驅(qū)動的新能源汽車減速器已成為變速器企業(yè)競相研發(fā)的傳動齒輪箱之一。齒輪副作為汽車傳動齒輪箱的關(guān)鍵零部件之一,其傳遞效率對整車的傳動效率、動力性能以及燃油經(jīng)濟性具有決定性影響。齒輪副的傳遞效率主要與齒輪傳遞過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總功率損耗的重要部分。然而,國內(nèi)外對齒輪副在高轉(zhuǎn)速下的動態(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,同時現(xiàn)有的經(jīng)驗公式適用范圍有限。本課題正是針對現(xiàn)階段新能源汽車減速器高速化發(fā)展過程中,齒輪副攪油損失引起的效率問題而展開,基于移動粒子半隱式法(MPS)建立了多因素影響下的齒輪副流固耦合分析模型,并對模型進行了求解,獲得了齒輪攪油損失仿真計算結(jié)果,同時設(shè)計并搭建了齒輪副攪油損失測試臺架對齒輪副攪油損失進行試驗研究以及模型驗證,從而對多因素影響下的齒輪副攪油損失及潤滑油瞬態(tài)分布情況進行深入研究,研究結(jié)果對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。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:1.研究了齒輪副攪油損失的產(chǎn)生機理和關(guān)鍵影響參數(shù),對國內(nèi)外學(xué)者們基于大量試驗提出的攪油損失經(jīng)驗公式進行了深入研究,得到了幾種典型攪油損失計算模型的適用范圍,并從齒輪副攪油損失產(chǎn)生的機理出發(fā),對齒輪副攪油損失計算模型進行了研究,同時對各計算模型進行了對比分析。2.對移動粒子半隱式法的基本原理及算法等相關(guān)理論進行了研究,確定了影響齒輪副攪油損失的齒輪寬度、螺旋角、轉(zhuǎn)速、潤滑油粘度和密度、浸油深度等關(guān)鍵參數(shù),基于MPS方法對各參數(shù)影響下的齒輪副的動態(tài)能耗特性建立了流固耦合分析模型,并以其中一個典型算例的仿真結(jié)果為例,分析了不同轉(zhuǎn)速下,齒輪箱內(nèi)潤滑油的瞬態(tài)飛濺情況和速度矢量分布,獲取了飛濺潤滑過程中齒輪副隨轉(zhuǎn)速變化的攪油功率損失,然后對齒輪副攪油損失臺架試驗結(jié)果與仿真結(jié)果進行了對比驗證,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)計并搭建了一種多功能齒輪攪油損失試驗裝置,并基于臺架試驗工況及試驗方法,進行不同轉(zhuǎn)速、浸油深度、潤滑油(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研究。試驗研究表明: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,其攪油損失的增長趨勢越明顯;齒輪的浸油深度越高,潤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;通過對比研究發(fā)現(xiàn),在相同輸入轉(zhuǎn)速下潤滑油的粘度和密度對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、不同溫度下不同潤滑油粘度和密度等參數(shù)影響下齒輪箱內(nèi)潤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;潤滑油的溫度、粘度和密度對齒輪副攪油功率損失的影響較為顯著;齒輪螺旋角對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齒輪副攪油功率損失的影響則較小。為實際工程應(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)動時齒輪箱內(nèi)部的流體分布情況，通過該試驗研究了不同潤溫度、同齒輪幾何形狀、不同的齒輪浸油深度對齒輪攪油損失的影響，并提驗公式。另外 C. Changenet 等還搭建了單對齒的力矩實驗臺架如圖 1.的攪油力矩證明了用單個齒輪攪油的疊加計算齒輪嚙合時候的拖拽力

重慶理工大學(xué)碩士學(xué)位論文轉(zhuǎn)動時齒輪箱內(nèi)部的流體分布情況，通過該試驗研究了不同潤溫度、同齒輪幾何形狀、不同的齒輪浸油深度對齒輪攪油損失的影響，并提驗公式。另外 C. Changenet 等還搭建了單對齒的力矩實驗臺架如圖 1.的攪油力矩證明了用單個齒輪攪油的疊加計算齒輪嚙合時候的拖拽力

圖 2.1 輪副攪油參數(shù)的定義設(shè)齒輪箱里的潤滑油為不可壓縮液體，即假設(shè)潤滑密度保響，而實際情況下潤滑油的粘度會隨溫度變化。進一步假力變化對潤滑油粘度和密度的影響可以忽略不計。同時，與攪油損失無關(guān)，即無論是在嚙合區(qū)還是接觸區(qū)壓力的總中。假設(shè)，潤滑油沿著齒輪圓周切向方向的速度( )dpiv 和齒輪圓獻[14]中的連續(xù)性方程定義( ) ( ) ( )1[ ] 0r rdpi dpi dpiv v vr r r 向的運動方程[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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本文編號：2879424