车辆传动装置润滑系统旋转油道内流体流动状态研究

摘要

在汽车先进传动系统中，齿轮、离合器和行星排等主要零部件工作性能的好坏，直接影响到传动系统的正常运转，而润滑不良是导致零部件损坏、机械故障屡见不鲜的重要原因。旋转油道作为润滑油的输运机构，是汽车先进传动系统的重要组成部分。由于旋转油道高速旋转，可能带来润滑油无法正常供油的问题。所以，本文针对上述问题，以车辆传动装置中的旋转润滑油道为研究对象，采用计算流体力学的方法，分析润滑油道内流体的流动状态，探究旋转轴转速、入口压力、油液温度和油道结构等因素对旋转润滑油道内流场的影响规律，为结构设计提供技术支持，从而实现精确稳定供油。 论文首先建立了润滑系统旋转油道的流体计算域模型，为了保证计算精确，将润滑油道内的密封系统单独建模，考虑了油液泄漏对旋转油道内流场的影响。利用网格交界面将润滑油道中静止与旋转区域的流体计算域连接起来，通过数值模拟，获取润滑油在主油道内的流动特征，得到了油道内流场的速度矢量图、压力云图和速度流线图，并对不同工况下旋转油道的出口流量进行对比分析，获得了不同位置出口的出油量及其影响规律。 为了更完善地对旋转油道的流体特性进行分析，同时为油道的设计效果提供验证，自主设计并搭建了高速旋转润滑油道试验台，获取不同转速和油压下润滑油道各出口流量数据及其规律变化曲线，通过对比试验数据与仿真结果，充分验证了旋转润滑油道模拟方法的合理性与正确性。 在上述模拟方法的基础上，考察了某新型传动装置旋转润滑油道各出油孔的出油量，并验证了当前结构的设计效果。建立了新型旋转润滑结构的流体计算域，该新型润滑油道包含输出轴油道、轴缝油道和涡轮轴油道。通过计算流体力学的方法，探究不同挡位、不同涡轮轴转速下润滑油道内流体的流动状态，并对输出轴出口处流量以及整体润滑油道的4 组出口流量进行影响机制研究。结合该新型传动装置主要零部件的实际润滑需求，对不满足润滑要求的出口管道提出结构优化方案，并通过多组结构优化方案的数值模拟结果，最终确立最优方案，使得所有出口的出油量均满足额定润滑需求。

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