【摘 要】
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随着能源危机的日益加重,减少能源损耗已成为当今的热门话题之一,电动汽车便凭借其低碳环保的优点脱颖而出。目前,电动汽车减速器越来越向高速方向发展。由于转速越大,搅油损失占总损失的比重越大,严重影响高速工况下传动系统的传动效率。针对搅油损失在高速工况下占比较大的问题,国内外很多学者开始对搅油损失展开研究。本文的主要研究内容及结论如下:(1)基于流体力学建立了斜齿轮副搅油损失计算模型。目前国内外齿轮副搅
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随着能源危机的日益加重,减少能源损耗已成为当今的热门话题之一,电动汽车便凭借其低碳环保的优点脱颖而出。目前,电动汽车减速器越来越向高速方向发展。由于转速越大,搅油损失占总损失的比重越大,严重影响高速工况下传动系统的传动效率。针对搅油损失在高速工况下占比较大的问题,国内外很多学者开始对搅油损失展开研究。本文的主要研究内容及结论如下:(1)基于流体力学建立了斜齿轮副搅油损失计算模型。目前国内外齿轮副搅油损失理论研究相对较少,尤其是斜齿轮副。为此,本文基于流体力学提出了一种能够计算斜齿轮副搅油损失的计算模型。齿轮副的搅油损失分包含周面搅油功率损失、端面搅油功率损失以及啮合区挤压功率损失三部分。啮合区挤压功率损失的计算是本文的重点和难点之一。将斜齿轮副沿接触线分割为多个小薄片,每一个小薄片都近似为一个直齿轮副,所有薄直齿轮副的啮合区挤压功率损失之和即为斜齿轮副的啮合区挤压功率损失。每一个薄直齿轮副啮合区的挤压功率损失由流体力学的连续性方程、伯努利原理和动量守恒原理计算得出。运用MATLAB软件编写计算程序,分析转速、浸油深度、齿宽、螺旋角和模数对搅油损失的影响,同时分析了周面搅油功率损失、端面搅油功率损失和啮合区挤压功率损失在总搅油功率损失中所占的比重。分析结果表明:转速、浸油深度、齿宽、螺旋角和模数越大,搅油损失越大。其中,转速和模数对搅油损失有较大影响,而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总搅油损失中所占比重最大,其次是端面搅油功率损失,周面搅油功率损失所占比重最小。(2)建立考虑润滑油粘温关系的斜齿轮副搅油损失计算模型。搅油损失计算模型大都基于恒温、恒粘度的假设。然而在实际的搅油过程中润滑油的温度和粘度是动态变化的,因此将润滑油的粘温关系加入到计算模型中。齿轮搅油损失的功率转化为热量,热量经过润滑油与箱体以及箱体与外界空气的对流换热最终到达外界环境。经过齿轮搅油产热和箱体散热的综合作用,在某一温升下,产热量与散热量相等,此时系统达到热平衡状态。运用MATLAB编写计算程序,经过循环迭代得出达到平衡时润滑油的温度和粘度,进而计算出平衡时的搅油损失。计算浸油深度和温度耦合、齿宽与温度耦合、螺旋角与温度耦合、模数与温度耦合下的搅油功率损失,并将计算结果与未考虑润滑油粘温关系的计算结果对比。结果表明:考虑润滑油粘温关系的搅油损失低于未考虑润滑油粘温关系的搅油损失,且浸油深度、齿宽、螺旋角、模数越大,两种情况下的功率值相差越大。(3)运用移动粒子半隐式法(MPS)仿真分析斜齿轮副的搅油损失。将MPS仿真结果与理论结果做了对比;并分析不同转速、浸油深度、齿宽、螺旋角下的搅油损失和润滑油分布;同时分析主动齿轮和从动齿轮搅油损失的大小以及各自随时间的变化规律。分析结果表明:仿真结果与理论结果具有较好的一致性;转速、浸油深度、齿宽、螺旋角越大,齿轮搅起的润滑油量越多,产生的搅油损失越大;主动齿轮搅起的润滑油先到达啮合区,后期啮合区的润滑主要依靠从动齿轮搅起的润滑油;从动齿轮的搅油损失大于主动齿轮的搅油损失,主动齿轮的搅油损失随时间先是急剧下降,随后趋于平稳,从动齿轮的搅油损失随时间先是增加,但增加的幅度相比主动齿轮减少的幅度较缓和,随后趋于平稳。
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