汽车后桥准双曲面齿轮搅油阻力优化

以降低某汽车后桥准双曲面齿轮搅油阻力为目的,基于VOF(Volume of Fluid)两相流模型及标准k-ε湍流模型建立了汽车后桥三维数值模型,分析了后桥准双曲面齿轮搅油功率损失机理;提出了将准双曲面齿轮由螺栓连接改为去除螺栓结构并在其两侧面增加挡板以减少搅油阻力的方法.通过Fluent仿真,对改进前后汽车后桥准双曲...     

齿轮副高速搅油阻力矩理论计算与试验研究

效率是新能源汽车传动系统的重要研究内容之一,准确的齿轮副搅油阻力矩模型是提高传动系统效率水平的一大助力.不考虑风阻的影响,提出直齿轮副高速搅油阻力矩理论计算模型.依据高速齿轮运转时与润滑油的接触情况,把齿轮搅油阻力矩分为齿轮端面摩擦阻力矩、周面摩擦阻力矩与啮合区域挤压阻力矩三部分.运用流体动力学理论与摩擦学原理推导出单...     

考虑啮合刚度随机扰动的斜齿轮系统分岔特性研究

为了研究时变啮合刚度的随机扰动对斜齿轮传动系统动力学的影响,基于牛顿定律,建立单对6自由度斜齿轮传动系统的随机动力学模型并进行无量纲化处理。结合系统的分岔图、庞加莱映射图、李雅普诺夫指数图、相图和时间历程曲线图,对考虑啮合刚度随机扰动的斜齿轮传动系统的分岔特性进行分析。数值仿真分析结果表明,斜齿轮的时变啮合刚度在不断增大时,斜齿轮传动系统逐渐从周期运动通过倍化分岔变为混沌运动;随机扰动的增大使系统分岔特性发生变化,提前分岔进入混沌,对系统产生本质影响,故在设计时需选择合理参数,保证系统稳定性。     

采煤机摇臂齿轮传动系统搅油损失分析

为降低采煤机摇臂齿轮传动系统功率损耗,针对采煤机摇臂齿轮传动系统存在的搅油损失问题,基于1 200 kW采煤机摇臂齿轮传动结构的主要组成及特点,分析了齿轮功率损耗对润滑油池油液的影响,提出了计算单级齿轮搅油损失的两种方法,并分别用这两种方法计算了采煤机摇臂齿轮单级齿轮搅油损失。结果表明:这两种单级齿轮搅油损耗量的计算方式相似,均能够用于采煤机截割齿轮传动体系的搅油损耗量的计算;随着摇臂摆角与初始浸油深度的增大,搅油损失也都随着增大。     

齿轮传动搅油功率损失的研究进展

齿轮搅油损失(Oil churning losses)对传动系统的润滑性能、传动平稳性和节能经济性有着显著的影响。研究齿轮搅油损失的预测和控制方法,对传动系统的优化设计和节能减排有着重要意义。研究表明:高速工况下的搅油损失可达减/变速箱功率总损失的50%以上,且齿轮搅油损失随润滑环境、几何结构和运动工况条件变化显著。搅油损失机理复杂,涉及因素多,探索齿轮系搅油损失机理和掌握搅油能耗特性的变化规律,是国内外研究的难点和热点。至今已有大量齿轮搅油损失建模研究和应用,但主要都是针对某一特定工况或传动条件下的研究,鲜有全面的、完善的理论来分析搅油损失,因此对齿轮搅油损失进行全面的论述和总结很有必要。结合国内外的研究进展,从理论、仿真和试验三方面来综述齿轮搅油损失各影响因素的定性和定量研究,重点分析了搅油损失建模方法及应用场合,并指出了降低搅油损失的方法。     

齿轮传动系统搅油损失的试验研究

对单齿轮传动箱体的搅油损失进行了深入的研究,通过对搅油损失进行的试验,探讨了搅油损失与转速、静态浸深及油温之间的规律.并根据试验数据拟合得到了单齿轮搅油功率损失计算公式.     

多功能齿轮搅油功率损耗实验装置及实验方法研究

搅油损失在浸油润滑齿轮传动装置功耗中所占比重较大,是导致润滑失效的主要因素之一。为精确预测不同工况下齿轮的搅油损失,设计一种新型搅油功率损耗测量的多功能试验装置,并介绍针对不同齿形齿轮的搅油损失、圆盘与齿轮对搅油损失和非标准直齿轮的搅油损失的实验方法。该装置可用于不同齿形齿轮、非标准直齿轮的搅油损失试验研究,来考察齿轮尺寸变化或其他因素对搅油损失的影响;用于齿轮与圆盘的搅油实验,来推导出啮合区产生的搅油损失。     

基于MPS法的齿轮啮合区不同浸油程度下搅油损失仿真分析*

为探究异构减速箱齿轮啮合区浸油程度对搅油损失的影响规律,采用移动粒子半隐式法(MPS)对8种异构减速箱搅油模型以及基于不同转向、齿轮啮合区不同浸油程度条件的搅油模型进行模拟仿真。结果表明:啮合区浸油程度与油液波动、速度以及搅油损失成正相关,顺时针比逆时针转向下齿轮啮合区搅油量更大,转向与浸油程度的变化均引起啮合区油量变化从而导致齿轮啮合损失变化;浸油程度变化也会致使齿轮阻力损失变化,表明搅油总损失的大小主要受参数变化的影响,且齿轮啮合损失和阻力损失各自所占比重随参数而改变,需对单一或多变量具体分析。     

随机外干扰下齿轮传动系统的混沌振动分析

为了考察输入力矩的随机扰动对系统动力学的影响,综合考虑由扭矩波动引起的低频外激励、齿轮阻尼比、齿侧间隙、激励频率和啮合刚度的随机扰动因素,根据牛顿定律建立单对三自由度直齿齿轮传动系统的随机动力学方程。利用系统的分岔图、相图、时间历程图、Poincaré 映射图、李雅普诺夫指数和功率谱图分析齿轮传动系统在齿轮激励频率变化下的动力学特性,并分析输入力矩引起的随机外扰动对系统分岔特性的影响。数值仿真表明：随机非光滑齿轮传动系统存在着丰富的倍周期分岔现象;随着齿轮激励频率的增大,齿轮传动系统先通过周期倍化分岔从周期运动到混沌运动,再通过逆周期倍化分岔从混沌运动通向周期运动;随着输入力矩随机扰动的增大,会对系统的随机分岔区域和系统动力学特性产生本质影响。     

齿轮系统非线性动力学特性分析

综合考虑齿侧间隙、时变啮合刚度、综合啮合误差等因素,建立了直齿轮副单自由度非线性动力学模型,并利用变步长Runge-Kutta法对单自由度运动微分方程进行了数值求解。结合系统的分岔图、相图、Poincaré映射图以及FFT频谱图,分析了系统在参数变化时的动力学特性,得到了系统的混沌运动规律。结合齿轮的动载荷历程,得到了齿轮啮合冲击状态在非冲击、单边冲击以及双边冲击状态之间变化时变化过程与系统参数之间的关系。     

基于有限元分析的斜齿轮搅油功率损失测算及实验验证

引入流体力学的两相流理论、轴流风机和径流风机的动量定理,对单个斜齿轮的搅油功率损失进行了有限元数值估算。考虑流体的黏性、密度,齿轮的螺旋角、模数、齿数、转速,周边工作温度,箱体尺寸,重力加速度和润滑油浸没深度等参数的影响,使用有限元流体力学软件Fluent对多组不同参数斜齿轮的三维搅油流场和搅油功率损失进行了数值仿真。进一步通过实验数据对数值仿真结果的部分参数进行了验证和比对,证明了中低转速条件下可以使用仿真的方法预估搅油功率损失的数值。研究结果也为后续啮合状态下的斜齿轮组搅油功率损失的数值计算提供了方法依据和理论参考。     

基于流体动力学的斜齿轮副搅油功率损失分析

在高速工况下,搅油损失在总功率损失中占很大比重,研究齿轮搅油功率损失对于提高传动效率具有重要意义。提出一种基于流体动力学的能够计算斜齿轮副搅油功率损失的计算模型,该模型采用将斜齿轮沿接触线划分为若干个薄直齿轮的方法计算斜齿轮副的搅油损失;将齿轮副搅油功率损失分为周面搅油功率损失、端面搅油功率损失以及啮合区挤压功率损失三部分,分析浸油深度、转速、螺旋角、齿宽、模数对搅油损失的影响以及各部分搅油损失占总搅油损失的比重。结果表明：搅油损失随着浸油深度、转速、螺旋角、齿宽、模数的增大而增大,其中转速、齿宽和模数对搅油损失的影响较大,浸油深度和螺旋角对搅油损失的影响较小;啮合区挤压功率损失在整个搅油功率损失中占最大比重。     

齿轮搅油功率损失与减速器传动效率分析

针对某型号纯电动汽车的减速器,基于ParticleWorks软件对齿轮搅油功率损失进行了分析,探究了齿轮搅油功率损失的特性。运用正交实验法就影响齿轮搅油功率损失的因素进行了极差分析,得到齿轮搅油功率损失主要影响因素依次为转速、齿轮油运动黏度、浸油深度、齿数、齿宽、齿轮螺旋角以及压力角,并研究了各个因素的具体影响灵敏度。通过ParticleWorks以及Romax软件构建了减速器传动效率分析模型并进行了减速器传动效率实验,通过实验与传动效率仿真的对比分析,验证了仿真模型的可行性与准确性,为研究纯电动汽车减速器的传动效率提供了一种新的手段。     

多因素条件下单级齿轮系统的非线性特性

考虑啮合刚度、齿侧间隙和轴承支撑间隙等因素,运用集中质量法建立了三自由度直齿圆柱齿轮副弯扭耦合非线性振动模型,并据此研究了各参数对齿轮系统非线性振动特性的影响。结果表明：齿侧间隙一定时,随着频率的升高,系统由周期运动通过激变直接进入混沌,然后又由混沌通过激变变为周期运动;在周期运动中,系统经过倍周期分岔,由双周期运动变为四周期运动,然后又通过逆倍周期分岔,由四周期运动变为双周期运动,之后又由双周期运动变为单周期运动;不同的输入转频条件下,间隙变化使系统表现出不同分岔特性,在某些特定频率下,间隙变化只增加系统响应能量变化,并不改变其动力学特性。     

考虑PMSM转子偏心作用的EV动力传动系统非线性扭振特性分析

针对在路面激励,系统阻尼以及惯性负载作用下,纯电动汽车（Electric vehicle,EV）动力传动系统呈现复杂的非线性扭转振动特性,造成EV动力传动系统失稳的问题,考虑永磁同步电机（Permanent magnet synchronous motor,PMSM）制造和安装引起的静态偏心和路面激励引起的动态偏心的影响,建立EV动力传动系统非线性扭振模型,求解并分析无扰动Hamilton系统的平衡点,采用控制变量法分别研究路面激励波动,系统阻尼渐变以及惯性负载跃变对EV动力传动系统非线性扭振特性的影响,得到EV动力传动系统失稳的具体途径和机理。研究表明：分别取路面激励f₁、系统阻尼μ₁及惯性负载m₁作为单一变量,当f₁ < 0.23,μ₁ > 0.2或0 < m₁ < 0.3时,EV动力传动系统表现为稳定的一周期运动;当0.23 < f₁ < 0.52,0 < μ₁ < 0.2或0.3 < m₁ < 0.5时,EV动力传动系统由倍周期分岔通往混沌运动;当0.52 < f₁ < 0.62或0.5 < m₁ < 0.6时,EV动力传动系统由混沌运动转变为三周期运动;随着路面激励f₁或惯性负载m₁的进一步增大,即0.62 < f₁ < 0.8或0.6 < m₁ < 0.85时,EV动力传动系统表现为倍周期运动与混沌运动交替的运动状态,而随着系统阻尼μ₁进一步增大,即μ₁ > 0.2时,系统始终表现为稳定的一周期运动。     

两级定轴齿轮分岔与混沌特性研究

为研究两级定轴齿轮传动系统的混沌振动控制,建立了包含时变啮合刚度、齿侧间隙和综合啮合误差等非线性因素的两级齿轮无量纲动力学方程,利用数值方法进行求解,获得系统的分岔图及Poincáre截面,研究系统随激励频率变化的过渡过程,并分析啮合阻尼比对系统分岔与混沌特性的影响。结果表明:两级齿轮系统的过渡过程表现为激变过渡及阵发周期过渡,阻尼的大小会改变混沌区域的大小,两级齿轮在运动过程中同时发生激变,二级齿轮在分岔点的激变相对平稳。     

汽车后桥准双曲面齿轮搅油损失数值模拟及其减阻研究

为探究某乘用车后桥搅油功率损失,基于VOF(Volume of Fluid)两相流模型及RNG k-ε湍流模型,建立了包括被动锥齿轮及差速器壳等旋转部件的后桥三维数值模型.研究齿轮转速、温度及螺栓结构对后桥内部的瞬态流场分布、动压力分布及搅油功率损失的影响规律.据此提出将螺栓连接齿轮改为沉头螺栓齿轮的结构优化方案,并通过台架效率试验验证数值模拟及结构优化的正确性.研究结果表明:搅油功率损失随转速的增加而急剧增大、随温度的增加而减小,其中转速的影响较大;螺栓导致流场紊乱,导致额外的搅油功率;结构优化后能有效降低搅油功率损失,使得后桥传动效率约提高(1～1.1)％.     

平稳随机激励下随机参数齿轮副的动力可靠性分析

将一对啮合齿轮等效为单自由度随机振动系统,研究随机参数齿轮副在平稳随机激励下的动力可靠度的求解方法。从其平稳随机响应的表达式出发,同时考虑齿轮物理参数、几何尺寸的随机性,利用求解随机变量数字特征的矩法和代数综合法,导出随机参数齿轮副在平稳随机激励下位移及其导数响应的数字特征,再由动力可靠度的公式导出随机参数齿轮副动力可靠度的均值和方差的计算公式。通过与MonteCarlo方法结果的比较,验证文中方法的可行性和有效性。     

一种新式齿轮箱搅油损失试验机的设计及测试

介绍数种国内外学者在研究齿轮箱搅油损失时所使用的试验机的结构及设计思路。针对其中存在的机身笨重,齿轮箱部分无法实现角度变换等问题,设计一种新型的角度可变型多用途试验机。实际测试表明,所设计的试验机具有良好的可操作性,可用于模拟各种工况进行实验,并特别适合进行同齿轮箱角度相关的搅油损失实验研究; 通过在齿轮箱内加入不同的填充物改变齿轮箱内壁的形状,可用于研究内壁形状对搅油损失的影响。     

高速动车组齿轮箱内部流场仿真分析及搅油损失计算

为精确、快速地获取操作过程中高速列车齿轮箱中复杂内部流场的真实运动和分布状态,通过合理简化高速动车组驱动齿轮箱的三维模型,采用运动粒子仿真(Moving Particle Simulation,MPS)开展仿真分析.基于箱体内部油液不同瞬时分布状态,研究正、反转工况、油液浸没深度和润滑油黏度等参数对齿轮箱内部流场分布的...