某双离合自动变速器产热与传热仿真建模与分析
发布时间：2021-12-23 18:59
车用变速器在传动过程中,轴承、齿轮等运动件由于摩擦将产生一定的功率损失,这部分损失的功率以热量的形式释放出来,若变速器润滑系统不能及时将热量带走,就会使润滑油温度升高,润滑性能下降,导致运动副过度磨损,变速器传动效率下降等。因此,了解变速器的产热与温度分布状况,是合理设计变速器润滑系统,提高元件工作寿命,维持变速器高效率工作的必要环节。所做工作及主要结论如下:（1）通过对比分析与计算,确定了各热源产热量计算方法并分析了变速器运转及结构因素对各热源产热量的影响规律。结果表明,齿轮模数、齿轮转速和轴承转速分别对齿轮啮合损失、齿轮搅油损失和轴承摩擦损失的影响最大。（2）根据双离合自动变速器的结构特点,对传动系统输入轴、中间轴和输出轴上的齿轮和轴承受力进行了分析,并基于AMESim软件建立了轴承受力计算模型。针对AMESim软件自带轴承模块在轴承产热计算中所用公式精度低、不适用于变工况瞬态计算的局限性,根据所确定的轴承产热计算方法,并应用AMESim软件的二次开发功能建立了圆锥滚子轴承和深沟球轴承产热计算模型。在此基础上,建立了包括产热计算、轴承受力计算、热量分配和档位控制的变速器产热仿真模型...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
齿轮旋转状态Fig.1.1Therotationstateofgears
重庆大学硕士学位论文10数学模型，并应用有限差分方法对模型进行了数值求解，得到了齿轮箱的温度场分布情况，总结了温度场的分布规律，并通过实验验证了模型的正确性。图1.3功率损失占比Fig.1.3Proportionofeachpowerloss周廷美等人[50]针对汽车传动系统在运行时温度过高问题，建立了变速器热网络模型，分析了各类热损失源和导热与换热热阻的计算方法。通过软件编程，对变速器的温度场进行了仿真计算，最后利用实验台架测试了润滑油温度，以润滑油温度为标准验证了该变速器热分析模型的准确性。刘杰和刘世军[51]基于热网络理论建立了高速列车变速器的热分析模型，研究了箱体材料的导热系数、输入转速和润滑油粘度对变速器热平衡温度的影响。结果表明，各节点的温度随箱体导热系数增大而降低，随输入转速和润滑油粘度的增加而升高。综上所述，国内外学者利用不同的方法对变速器传热性能做了大量研究，所使用的方法各有优缺点和适用情况。对于传动系统和箱体结构较为复杂的变速器而言，实验法较难全面获得热状态参数，有限元法受限于计算资源不能模拟复杂模型，而热网络法则能够很好的建立复杂变速器整体模型，并获得任意时刻与部位的热状态参数。1.3本文主要研究内容本文以某双离合自动变速器为研究对象，基于热网络理论建立变速器的内部产热与整体传热耦合仿真模型，对其在稳态和瞬态过程中的产热与传热进行了仿真分析，主要的工作内容如下：①通过对比分析与计算，确定了各热源产热量计算方法并分析了变速器运转及结构因素对各热源产热量的影响规律。②根据双离合自动变速器的结构特点，对传动系统输入轴、中间轴和输出轴上的齿轮和轴承受力进行了分析，并基于AMESim软件建立了轴承受力计算模型。
重庆大学硕士学位论文26图3.1DCT变速器传动示意图Fig.3.1SchematicdiagramofDCTtransmission3.2DCT传动系统力学分析轴承损失分为与载荷有关和与载荷无关两部分，因此在计算轴承与载荷有关的产热量时需要已知施加在轴承上的载荷大校DCT齿轮传动系统结构复杂，需根据受力关系建立轴承和齿轮的受力数学模型，下面以DCT三档传动为例，分别计算输入轴、中间轴和输出轴上的轴承载荷。3.2.1输入轴轴承受力分析①径向力分析三档工作时，输入轴上的受力如图3.2所示。图中，r1为输入轴三档齿轮的节圆半径；Fia、Fit、Fir、Mia分别为输入轴上三档主动齿轮受到的轴向力、圆周力、径向力和轴向力产生的附加弯矩；A、B、C、D分别为前球轴承、后球轴承、前滚针轴承和后滚针轴承所在的位置，ACD段、CDB段分别为偶数档输入轴和奇数档输入轴；l1、l2、l3、l4分别为前球轴承到前滚针轴承的距离、前滚针轴承到后滚针轴承的距离、后滚针轴承到后球轴承的距离、后滚针轴承到齿轮啮合点的距离。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于热网络法的高速列车齿轮箱热平衡温度计算分析[J]. 刘杰,刘世军. 机车电传动. 2018(03)
[2]基于移动粒子半隐式法的齿轮搅油损失分析与试验验证[J]. 李晏,皮彪,王叶枫,刘林晶,陈辛波. 同济大学学报(自然科学版). 2018(03)
[3]直齿圆柱齿轮啮合效率的计算与分析[J]. 杨世平,范辉,朱广辉. 机械传动. 2017(02)
[4]高速齿轮箱稳态热分析综述[J]. 葛世祥,刘之镭,吴鲁纪,杨林杰,岗海明. 机械传动. 2016(06)
[5]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)
[6]基于摩擦影响的渐开线直齿圆柱齿轮温度场分析[J]. 李宝良,毕琳,陶雪娟. 机械传动. 2015(04)
[7]混合弹流润滑下人字齿轮系统动态啮合效率研究[J]. 王峰,方宗德,王侃伟. 振动与冲击. 2014(16)
[8]基于热网络法的汽车变速器热平衡分析[J]. 周廷美,何庆,周浩,巫绍宁. 机械传动. 2014(03)
[9]角接触球轴承摩擦力矩特性研究[J]. 邓四二,李兴林,汪久根,滕弘飞. 机械工程学报. 2011(05)
[10]基于时变载荷的齿轮摩擦功率损失计算研究[J]. 许翔,杨定富,索文超,刘刚. 工程设计学报. 2010(03)
硕士论文
[1]多系统耦合的湿式双离合器热特性分析[D]. 周艺.重庆大学 2018
[2]变速器搅油功率损失仿真及影响因素分析[D]. 沈林.重庆大学 2018
[3]深沟球轴承发热瞬态有限元仿真研究[D]. 邓钦文.重庆大学 2017
本文编号：3549010
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
齿轮旋转状态Fig.1.1Therotationstateofgears
重庆大学硕士学位论文10数学模型，并应用有限差分方法对模型进行了数值求解，得到了齿轮箱的温度场分布情况，总结了温度场的分布规律，并通过实验验证了模型的正确性。图1.3功率损失占比Fig.1.3Proportionofeachpowerloss周廷美等人[50]针对汽车传动系统在运行时温度过高问题，建立了变速器热网络模型，分析了各类热损失源和导热与换热热阻的计算方法。通过软件编程，对变速器的温度场进行了仿真计算，最后利用实验台架测试了润滑油温度，以润滑油温度为标准验证了该变速器热分析模型的准确性。刘杰和刘世军[51]基于热网络理论建立了高速列车变速器的热分析模型，研究了箱体材料的导热系数、输入转速和润滑油粘度对变速器热平衡温度的影响。结果表明，各节点的温度随箱体导热系数增大而降低，随输入转速和润滑油粘度的增加而升高。综上所述，国内外学者利用不同的方法对变速器传热性能做了大量研究，所使用的方法各有优缺点和适用情况。对于传动系统和箱体结构较为复杂的变速器而言，实验法较难全面获得热状态参数，有限元法受限于计算资源不能模拟复杂模型，而热网络法则能够很好的建立复杂变速器整体模型，并获得任意时刻与部位的热状态参数。1.3本文主要研究内容本文以某双离合自动变速器为研究对象，基于热网络理论建立变速器的内部产热与整体传热耦合仿真模型，对其在稳态和瞬态过程中的产热与传热进行了仿真分析，主要的工作内容如下：①通过对比分析与计算，确定了各热源产热量计算方法并分析了变速器运转及结构因素对各热源产热量的影响规律。②根据双离合自动变速器的结构特点，对传动系统输入轴、中间轴和输出轴上的齿轮和轴承受力进行了分析，并基于AMESim软件建立了轴承受力计算模型。
重庆大学硕士学位论文26图3.1DCT变速器传动示意图Fig.3.1SchematicdiagramofDCTtransmission3.2DCT传动系统力学分析轴承损失分为与载荷有关和与载荷无关两部分，因此在计算轴承与载荷有关的产热量时需要已知施加在轴承上的载荷大校DCT齿轮传动系统结构复杂，需根据受力关系建立轴承和齿轮的受力数学模型，下面以DCT三档传动为例，分别计算输入轴、中间轴和输出轴上的轴承载荷。3.2.1输入轴轴承受力分析①径向力分析三档工作时，输入轴上的受力如图3.2所示。图中，r1为输入轴三档齿轮的节圆半径；Fia、Fit、Fir、Mia分别为输入轴上三档主动齿轮受到的轴向力、圆周力、径向力和轴向力产生的附加弯矩；A、B、C、D分别为前球轴承、后球轴承、前滚针轴承和后滚针轴承所在的位置，ACD段、CDB段分别为偶数档输入轴和奇数档输入轴；l1、l2、l3、l4分别为前球轴承到前滚针轴承的距离、前滚针轴承到后滚针轴承的距离、后滚针轴承到后球轴承的距离、后滚针轴承到齿轮啮合点的距离。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于热网络法的高速列车齿轮箱热平衡温度计算分析[J]. 刘杰,刘世军. 机车电传动. 2018(03)
[2]基于移动粒子半隐式法的齿轮搅油损失分析与试验验证[J]. 李晏,皮彪,王叶枫,刘林晶,陈辛波. 同济大学学报(自然科学版). 2018(03)
[3]直齿圆柱齿轮啮合效率的计算与分析[J]. 杨世平,范辉,朱广辉. 机械传动. 2017(02)
[4]高速齿轮箱稳态热分析综述[J]. 葛世祥,刘之镭,吴鲁纪,杨林杰,岗海明. 机械传动. 2016(06)
[5]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)
[6]基于摩擦影响的渐开线直齿圆柱齿轮温度场分析[J]. 李宝良,毕琳,陶雪娟. 机械传动. 2015(04)
[7]混合弹流润滑下人字齿轮系统动态啮合效率研究[J]. 王峰,方宗德,王侃伟. 振动与冲击. 2014(16)
[8]基于热网络法的汽车变速器热平衡分析[J]. 周廷美,何庆,周浩,巫绍宁. 机械传动. 2014(03)
[9]角接触球轴承摩擦力矩特性研究[J]. 邓四二,李兴林,汪久根,滕弘飞. 机械工程学报. 2011(05)
[10]基于时变载荷的齿轮摩擦功率损失计算研究[J]. 许翔,杨定富,索文超,刘刚. 工程设计学报. 2010(03)
硕士论文
[1]多系统耦合的湿式双离合器热特性分析[D]. 周艺.重庆大学 2018
[2]变速器搅油功率损失仿真及影响因素分析[D]. 沈林.重庆大学 2018
[3]深沟球轴承发热瞬态有限元仿真研究[D]. 邓钦文.重庆大学 2017
本文编号：3549010
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