提高汽车传动效率、降低燃油消耗是提升汽车产品品质的关键目标之一,汽车主减速器搅油损失作为汽车总能耗的主要组成部分一直是国内外研究重点。本文以汽车后桥主减速器被动齿轮为研究对象,通过PLIC-VOF算法编程计算、Fluent数值仿真分析、台架实验相结合的方式对齿轮搅油损失机理及能耗特性进行了深入探究。(1)基于PLIC-VOF自由面算法建立了二维圆盘搅油损失计算模型,采用以交错网格法为基础的有限差分法对控制方程进行离散求解,编制二维PLIC-VOF算法对二维圆盘搅油损失计算模型进行数值计算。并利用Fluent分别对二维齿轮和圆盘搅油过程进行了仿真分析,通过对比三种计算模型的流场分布与阻力矩随转速变化特征,验证了二维圆盘计算模型能有效反映齿轮搅油过程的主要特征,PLIC-VOF算法适用于计算低速状态下的齿轮搅油功率损失。进而详细分析了转速、浸油深度、油液粘度对齿轮搅油功率损失的影响规律,研究表明在中速状态下,油液粘度对齿轮搅油功率损失的影响最大。(2)考虑到齿轮侧面以及端面对流动结构的影响,进一步建立了基于三维PLIC-VOF算法的齿轮搅油计算模型。同时建立了三维齿轮搅油仿真模型,并采用Fluent软件中的Realizable k-ε湍流模型与VOF模型对三维齿轮搅油仿真模型进行数值模拟,探明了三维齿轮搅油流动结构。由于PLIC-VOF计算模型未考虑齿形等结构的影响,齿轮搅油损失计算结果比仿真结果略小。(3)设计了带透明桥壳的后桥系统并搭建了相关实验台架,进行了不同转速、浸油深度、油液粘度下的齿轮搅油功率损失实验研究。实验结果与三维计算模型相比,各影响因素下的齿轮搅油功率损失变化趋势与实验结果吻合,但三维计算模型未考虑齿轮啮合等因素的影响导致各单点计算结果数值偏小。本文基于PLIC-VOF自由面算法对二维和三维模型齿轮搅油损失进行深入的理论研究,并结合Fluent仿真分析、实验研究,分析了不同转速、浸油深度、油液粘度下的齿轮搅油损失变化规律以及流场分布,为齿轮搅油损失机理的探究提供理论支撑,对降低汽车油耗有着十分重要的现实意义。