基于CFD的齿轮箱搅油损失仿真优化及实验研究

发布时间：2022-07-20 13:30

　　齿轮传动机构作为电动汽车减速器的主要组成部分,其传动效率是衡量齿轮传动功耗损失的重要技术指标,随着现代机械装置传动效率的提高,齿轮的搅油损失逐渐成为了传动损失的重要组成部分。齿轮转动过程中,润滑油与齿面接触产生摩擦阻力,进而导致了热量堆积,加快了齿轮磨损,缩短了齿轮使用寿命。因此,为齿轮机构提供较为完善的润滑系统是非常必要的。通过实验方法虽然可以直接对齿轮搅油损失影响因素进行分析,但是其成本较大,且不能详细的分析内部润滑油流动情况。随着CFD仿真技术的成熟,采用数值仿真方法,可以弥补实验方法的不足。本文基于国内外减速器等传动装置的研究背景,重点对齿轮传动过程中搅油损失影响因素进行仿真分析和实验验证,从而实现齿轮传动节能。具体研究内容如下:（1）针对浸油润滑状态下的齿轮传动工况,建立齿轮箱内流域数值仿真模型。应用该模型分析了不同转速和转向下齿轮外圆面、啮合区油液的飞溅变化,以及啮合点处的压力变化规律,并计算出齿轮阻力矩及搅油损失。（2）结合流体力学π定理以及减速箱浸油润滑工况,以齿轮转速、半径以及润滑油粘性系数作为3个基本物理量纲,以及齿高、油液体积等6个派生量纲,结合数值仿真确定各量纲... 

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 课题来源与研究背景
        1.1.2 课题研究目的与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 主要研究内容
第二章 CFD理论模型分析
    2.1 数值计算方法
    2.2 模型网格划分
        2.2.1 壁面边界层与壁面函数
        2.2.2 近壁区网格处理
        2.2.3 网格质量
    2.3 湍流模型
        2.3.1 湍流模型理论分析
        2.3.2 齿轮箱内流域湍流分析
    2.4 VOF两相流模型
    2.5 动网格理论
        2.5.1 守恒型动网格流场方程
        2.5.2 网格再生法
    2.6 Simple算法
    2.7 本章小结
第三章 基于CFD的齿轮搅油损失仿真分析
    3.1 齿轮箱三维模型建立及网格划分
        3.1.1 齿轮箱三维模型
        3.1.2 齿轮箱内流域网格模型划分
    3.2 数值仿真的前处理设置
        3.2.1 压力及瞬态模型设置
        3.2.2 两相流模型设置
        3.2.3 动网格模型设置
        3.2.4 其他边界条件设置
    3.3 齿轮搅油仿真结果分析
        3.3.1 齿轮箱内流域流态仿真分析
        3.3.2 齿轮泵油仿真分析
        3.3.3 齿轮啮合处压力分析
        3.3.4 齿轮搅油损失仿真计算
    3.4 本章小结
第四章 基于量纲分析的齿轮搅油损失理论模型
    4.1 量纲基本原理
        4.1.1 量纲理论
        4.1.2 量纲和谐原理
        4.1.3 流体力学π定理
    4.2 齿轮副搅油损失影响参数的量纲分析
        4.2.1 齿轮副搅油瞬态假设
        4.2.2 齿轮副搅油损失物理模型
    4.3 齿轮副搅油损失计算公式
        4.3.1 齿轮副搅油损失理论模型
        4.3.2 齿轮副搅油损失普遍公式
    4.4 本章小结
第五章 齿轮搅油损失实验及公式验证
    5.1 实验目的及台架简介
        5.1.1 实验目的
        5.1.2 实验台架设计
    5.2 实验过程及结果分析
        5.2.1 实验过程
        5.2.2 实验数据及公式验证
    5.3 基于正交试验法的齿轮搅油损失优化
        5.3.1 正交实验法概述
        5.3.2 各参数下齿轮搅油损失优化
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文与科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]雷达天线座减速机构低温搅油阻力矩研究[J]. 陈诚.  现代雷达. 2017(11)
[2]车轴齿轮箱搅油润滑热平衡技术[J]. 马贵叶,张祖智,吴超,郭婷.  工业技术创新. 2017(05)
[3]高速列车齿轮箱润滑性能优化与热平衡温度分析[J]. 刘杰,刘世军,徐文博,王峰,郭鹏辉.  机械传动. 2017(04)
[4]外啮合齿轮泵搅油损失的研究[J]. 唐敬来,邓斌,王国志,于兰英.  机械传动. 2016(12)
[5]单齿搅油功率损失试验研究与分析[J]. 王叶枫,沈方岩,刘怡伶,陈辛波.  机电一体化. 2016(07)
[6]基于有限元分析的直齿轮搅油损失计算及实验验证[J]. 梁文宏,刘凯,崔亚辉.  工程力学. 2016(05)
[7]雾化气体淬火过程耦合流场数值模拟及实验研究[J]. 李自良,程赫明,王利,李建云,侯立军,侯杰.  材料导报. 2016(04)
[8]一种角度可变型齿轮箱搅油损失试验机的设计及测试[J]. 陈晟伟,姜淑忠.  润滑与密封. 2015(09)
[9]基于齿面移动法的齿轮飞溅润滑性能数值分析与验证[J]. 彭钱磊,桂良进,范子杰.  农业工程学报. 2015(10)
[10]直齿轮搅油功率损失的实验研究[J]. 梁文宏,刘凯,崔亚辉.  实验力学. 2015(02)

博士论文
[1]基于VOF与湍流模型的闸下非恒定急变流试验与数值模拟研究[D]. 牟献友.内蒙古农业大学 2010

硕士论文
[1]安全阀泄放过程CFD数值模拟与排量计算分析[D]. 颜勤伟.浙江工业大学 2015
[2]电动汽车轮边减速器齿轮搅油损失研究与分析[D]. 王飞.安徽理工大学 2015
[3]渐开线齿轮与双圆弧齿轮传动效率的研究[D]. 李晓庆.长安大学 2014
[4]环形燃烧室贫油熄火极限研究[D]. 张曦.哈尔滨工程大学 2013
[5]大型立式超精密车床液体静压推力轴承设计及性能研究[D]. 张刚强.中南大学 2012



本文编号：3664090