【摘 要】
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近年来,随着汽车产业的高度发展,汽车变速器作为汽车的核心零部件之一,其技术发展也在不断更新进步。汽车变速器越来越朝着高效化、高速化、轻量化、一体化方向发展。这对变速器齿轮的设计及工作要求也越来越严格,提高齿轮传动的效率,减少变速器的发热量,提高齿轮的疲劳寿命和疲劳强度,仍然是需要继续深入研究的课题。本文从斜齿轮副啮合原理出发,以某款汽车双离合自动变速器常啮合一挡齿轮副为研究对象,根据所设计的试验台
【基金项目】
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国家重点研发计划(2018YFE0207000);
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近年来,随着汽车产业的高度发展,汽车变速器作为汽车的核心零部件之一,其技术发展也在不断更新进步。汽车变速器越来越朝着高效化、高速化、轻量化、一体化方向发展。这对变速器齿轮的设计及工作要求也越来越严格,提高齿轮传动的效率,减少变速器的发热量,提高齿轮的疲劳寿命和疲劳强度,仍然是需要继续深入研究的课题。本文从斜齿轮副啮合原理出发,以某款汽车双离合自动变速器常啮合一挡齿轮副为研究对象,根据所设计的试验台齿轮箱,建立了完备的功率损失数学模型,包括斜齿轮啮合热功率损失,选用轴承热功率损失,搅油及风阻热功率损失,其中齿轮啮合热功率损失占比最大。并研究了在转速变化范围内各部分功率损失随转速的变化规律。滑动摩擦因数作为齿轮啮合热功率损失计算的关键输入参数之一,精确化其取值能提高仿真的可靠性。本文基于弹流润滑理论编制Fortran计算程序进行弹流润滑膜厚及压力的计算,并综合考虑齿轮运转时润滑状态的多态性,建立了改进的滑动摩擦因数计算模型。在完成光滑齿面膜厚形状及油膜压力分布基础上,引入了实际使用齿轮副表面粗糙度以及自动变速器常用的三种润滑油品为变量,计算得到了滑动摩擦因数结果,通过摩擦磨损实验对仿真准确性进行了验证。基于有限元与传热学理论,对渐开线斜齿圆柱齿轮进行了温度场的仿真分析与计算,将建立的热功率损失计算模型结果作为输入摩擦热,得到了齿轮稳态温度场分布规律,为探究不同润滑条件对温度场的影响差异。以不同润滑油品及不同齿面强化处理工艺为变量,计算得出的滑动摩擦因数为温度场输入条件。同时将温度场仿真结果作为热载荷输入,与齿轮副的应力场进行耦合计算,探究了齿轮啮合温度场与应力场的相互作用规律,温度场增加了齿轮对啮合应力值。为探究实际运行工况下斜齿轮副的热功率损失及温度场分布规律,设计搭建了模拟实际汽车自动变速器运行工况的齿轮箱试验台,计算了试验齿轮箱的齿轮啮合功率损失,进行了不同润滑油品润滑条件下不同运行工况的试验台架齿轮副热功率损失实验,试验中采集了温度场数据,研究了试验得到的温度场分布规律,温度在齿轮对表面不均匀分布并受润滑条件的影响。与有限元仿真结果进行了对比分析。
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