双离合器自动变速器油轨的流场模拟及其润滑效果评价

湿式双离合器自动变速器蠕动控制及性能分析张友皇【摘要】文章首先提出对蠕动控制的需求,基于此需求进行基于目标车速的PI蠕动控制策略的设计和蠕动切换策略的设计,然后对蠕动控制性能指标进行了识别和定义,最后通过实车调试对软件策略进行验证,验证结果表明蠕动控制策略能够满足需求也能达到性能指标的要求.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2017(000)015【总页数】3页(P159-161)【关键词】双离合器自动变速器;蠕动;性能【作者】张友皇【作者单位】安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心,安徽合肥 230601【正文语种】中文【中图分类】U462.1CLC NO.:U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)15-159-03 典型的湿式双离合器自动变速器(dual clutchtrans mission，DCT)由两个同轴嵌套或平行布置的离合器，同轴且内外嵌套布置的两根输入轴，两根平行布置的输出轴，布置在输出轴上的多个同步器装置、多个换挡拨叉以及1个差速器组成。

变速器奇、偶数档输入齿轮分别布置在两根输入轴上，通过两个离合器的切换以及不同同步器动作，经由不同输出轴实现扭矩变换和输出。

湿式双离合器自动变速器的蠕动控制功能是指驾驶员将换挡杆从驻车档（P档）移动到倒档（R档）或者前进挡（D档、M档、S档）模式后，松开制动踏板且油门踏板开度不超过一定门限值时（一般小于5%），控制相应的离合器压力在Kisspoint点（半联动点）附近使得车辆能平稳启动且达到车辆最低稳定车速的过程。

本文主要阐述了一种可以应用于湿式双离合器自动变速器的基于车速的蠕动PI控制策略，并制定蠕动性能指标，通过实车调试验证，策略可行有效，且性能达标，满足驾驶需求。

1.1 蠕动控制需求分析1）考虑到行驶档位都需要有蠕动控制，因此蠕动功能应该具备前进挡蠕动、R档蠕动，其中前进挡除具备1档蠕动外，还需要考虑跛行模式下的蠕动，因此需要具备2档蠕动功能；2）考虑驾驶员的操作习惯和误操作，可能会出现蠕动过程切换换挡杆的情况，因此需要考虑前进蠕动与R档蠕动切换控制；3）蠕动过程中因离合器的结合增加了发动机的怠速负荷，会导致发动机怠速不稳情况，因此需要发动机提供足够的储备扭矩提高其能力，因此需要有怠速控制；4）蠕动作为一种驾驶工况，是驾驶过程中必须要经历的，因此存在从蠕动到其他驾驶工况或从其他驾驶工况到蠕动的过渡控制。

双离合器自动变速器润滑油性能要求和试验方法王稳1，王库房2，尹兴林3，贾文4【摘要】摘要:综述了双离合器自动变速器（dual clutch transmission，简称DCT）的发展现状，介绍了离合器、液压系统、齿轮传动系统的工作特点，并与AT、MT、CVT、AMT变速系统进行对比，提出了DCT用润滑油（dual clutch transm ission fluid，简称DCTF）的性能要求，并介绍了DCTF的试验方法，随着汽车节能及驾驶舒适对变速系统的要求，研制专用化、国产化高质量DCTF是DCT推广和工作稳定的重要保证。

【期刊名称】润滑油【年(卷),期】2012(000)001【总页数】6【关键词】关键词:双离合器自动变速器;湿式离合器;双离合器自动变速器油;摩擦;润滑;磨损0 引言随着汽车技术水平的提高，节能减排的限制以及人们对汽车驾驶性能的不断要求，汽车变速箱技术水平也在不断进步。

双离合器自动变速器（DCT）技术对汽车燃油经济性和换挡平顺性有较大的提高，所以其在汽车上的装配率不断上升，有关机构预测DCT市场需求在2015年将达到10%［1］，国外DCT技术发展较早，如保时捷PDK（Porsche Dual Klutch）技术;大众DSG（Direct Shift Gearbox）技术，福特欧洲公司GETRAG－Ford技术，沃尔沃Powershift技术，三菱TC－SST技术均属于双离合器自动变速箱技术;我国汽车技术发展较晚，汽车变速箱技术较为落后，DCT的发展基本属于起步阶段，一汽汽车、上汽汽车、浙江吉利汽车、江淮汽车、杭州前进齿轮箱集团、重庆青山、吉林大学等企业与高校开展了DCT的研究，国家863计划对DCT的研发也正式立项，2009年，博格华纳（中国）投资有限公司与中国中发联投资有限公司（由一汽、上汽、东风、长安、奇瑞、华晨、江淮、长丰、吉利、广汽、北汽、天海、长城组成）共同投资成立合资公司，生产和开发双离合器自动变速器中的核心产品:双离合器模块、扭振减震器模块和控制模块。

研究探讨1 概述当列车运行到小曲线路段时，外轨侧导向轮轮缘将与钢轨轨距角/轨距面接触，由于接触压力大并伴随有冲击，同时接触斑内的滑动速度分量较大，因此将导致严重的轮轨磨损，同时还会增加列车运行阻力，带来噪声污染等问题[1-4]。

根据美国铁路协会的估算，由于没有润滑或润滑失效造成的轮轨磨损每年给美国铁路行业带来的损失多达20亿美元[5]。

目前普遍采用轮轨润滑方式减小轮轨间的有害摩擦并降低磨损。

轮轨润滑是指在轮缘表面或钢轨轨距角/轨距面上涂覆润滑剂，从而降低轮轨摩擦系数，减小轮轨磨损。

此外，轮轨润滑还可以显著节约列车牵引能耗，降低轮轨噪声和车轮爬轨倾向，提高列车运行安全性[5-10]。

轮轨润滑剂可分为润滑油、润滑脂和固体润滑剂三种[4]，需要与相应润滑装置配套使用。

选择轮轨润滑剂时，往往只凭借技术人员的经验或只考虑润滑剂的价格因素[11]。

虽然润滑剂的生产厂家提供了润滑剂的部分性能指标，但这些指标的测试条件与实际轮轨接触摩擦工况差别较大，很难用来评价润滑剂的润滑有效性[5]。

实际应用中，应针对不同线路、车辆及运行工况条件选择综合性能最优的轮轨润滑剂，但目前缺乏系统全面的润滑剂性能评价方法和指标。

近年来，国内外研究人员通过搭建轮轨摩擦润滑试验台进行模拟试验或直接对轮轨润滑效果进行线路实测的方法，建立了一些评价轮轨润滑剂性能的方法和指标，有些甚至已经成为铁路公司内部筛选轮轨润滑剂的规范[12]。

轮轨润滑剂的性能评价方法和指标张金煜：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，高级工程师，山东 青岛，266111虞大联：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，教授级高级工程师，山东 青岛，266111刘韶庆：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，高级工程师，山东 青岛，266111摘 要：轮轨润滑是减小轮轨磨损、降低轮轨噪声、节约列车牵引能耗及提高列车运行安全性的一种有效措施。

对近年来国内外学者在轮轨润滑剂性能评价方面的工作进行梳理，归纳一些常用的评价方法和指标，为系统全面、准确地评价轮轨润滑剂性能提供借鉴。

变速器润滑系统的优化设计与效果评估研究进展与应用在现代机械工程中，变速器被广泛应用于各种交通工具和机械设备中，起到调节驱动轴转速和扭矩的重要作用。

而变速器的润滑系统则是确保变速器正常运行和提高工作效率的关键。

本文将探讨变速器润滑系统的优化设计与效果评估的研究进展及其应用情况。

1. 选材与润滑油的选择在变速器润滑系统的设计中，选材和润滑油的选择是非常关键的一步。

优质的材料和适当的润滑油可以有效减少磨损和摩擦，延长变速器的使用寿命。

在选材方面，应根据变速器的工作条件和负荷情况选择耐磨损、耐腐蚀的材料。

在润滑油的选择方面，应考虑到温度范围、黏度、抗氧化性等因素，并与变速器的设计参数相匹配。

2. 润滑系统的布局设计润滑系统的布局设计直接影响到润滑油的流动和传递效果。

在设计中，应尽量减少润滑副间的油流阻力，提高润滑油的流动速度和流量。

常见的设计措施包括：合理设置油道，减少环流区域的损失；增加换热器的数量，提高热交换效率；考虑油泵的位置和功率，保证润滑油能够快速供给。

3. 摩擦副表面处理技术为了降低摩擦副间的磨损和摩擦系数，一种常见的方法是采用表面处理技术。

现阶段，常用的表面处理技术包括磨削、电火花加工、离子渗碳等。

这些技术可以在摩擦副表面形成陶瓷或金属间化合物的保护层，提高表面的硬度和抗磨损性能。

同时，适当的表面处理还可以提高润滑油的附着性和润滑性能。

4. 效果评估方法在研究变速器润滑系统优化设计效果时，需要借助一些评估方法来验证设计的合理性和性能提升情况。

目前常用的评估方法包括：温度测量、压力测量、润滑油分析、摩擦系数测试等。

这些方法可以通过实验数据来衡量润滑系统的工作效果，发现潜在问题，并指导进一步的优化设计。

5. 应用情况变速器润滑系统的优化设计和效果评估研究已在实际应用中取得了一定进展。

例如，在汽车行业中，通过优化设计润滑系统，可以减少能量损耗，提高燃油效率。

同时，一些新技术的应用也为变速器润滑系统带来了新的发展机遇，如纳米润滑油的应用、智能润滑系统的引入等。

第31卷第8期农业工程学报V ol.31 No.8 48 2015年4月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Apr. 2015拖拉机双离合器自动变速器换挡品质评价指标徐立友，刘海亮，周志立※，王心彬（河南科技大学车辆与交通工程学院，洛阳 471003）摘要：针对双离合器自动变速器拖拉机在田间高负载作业工况下进行换挡时，原换挡品质评价指标不能充分考察对性能的影响，提出了变速器输出转矩传递系数和变速器输出转矩2个评价指标。

归纳了奇数挡和偶数挡离合器接合与分离时序对换挡品质影响规律，建立了拖拉机DCT换挡动力学模型和换挡品质仿真模型。

以东方红1804拖拉机为研究对象，对其犁耕工况进行了仿真分析，结果表明：当离合器油压上升滞后时间分别为0、0.1及0.2 s时，对应的变速器最小输出转矩传递系数分别为0.42、0.36及0.12，变速器最小输出转矩分别为2 257、1 932及725N·m，产生的动载荷逐渐增大，拖拉机动力性变差；提出的2个换挡品质评价指标可较好地对换挡过程中产生的动载荷和拖拉机动力性进行评价，对原换挡品质评价指标进行了补充，完善了拖拉机DCT换挡品质评价体系。

该研究为拖拉机双离合器自动变速器换挡控制策略制定提供了理论依据。

关键词：拖拉机；离合器；计算机仿真；评价指标；换挡品质doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2015.08.008中图分类号：S219 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2015)-08-048-06徐立友，刘海亮，周志立，等. 拖拉机双离合器自动变速器换挡品质评价指标[J]. 农业工程学报，2015，31(8)：48－53.Xu Liyou, Liu Hailiang, Zhou Zhili, et al. Evaluation indexes of shifting quality for dual clutch transmission for tractor[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(8): 48－53. (in Chinese with English abstract)0 引 言中国是农业大国，农业现代化和机械化是农业发展中需要迫切实现的目标，拖拉机作为主要的农业机械，其自动化程度是评价一个国家农业机械化水平的重要标准[1-6]。

变速器润滑试验国标变速器作为一种重要的机械装置，在汽车、工程机械等领域扮演着关键的角色。

为了确保变速器的正常运行和寿命，变速器润滑试验国标被制定出来，以提供一套标准的润滑试验方法和评价指标。

本文将详细介绍变速器润滑试验国标的内容和意义。

变速器润滑试验国标是为了评估变速器润滑剂的性能而制定的。

润滑剂在变速器中起着润滑、冷却、密封、清洁和防腐等多种作用，因此其性能的优劣直接影响到变速器的工作效果和使用寿命。

通过润滑试验，可以了解润滑剂在不同工况下的性能表现，为选取合适的润滑剂提供依据。

变速器润滑试验国标包含了多种试验项目和评价指标。

其中，摩擦特性试验是评估润滑剂摩擦性能的重要手段。

通过测量润滑剂在摩擦片与摩擦片、摩擦片与钢板之间的摩擦系数，可以判断润滑剂的摩擦特性。

此外，还有耐磨性试验、极压性试验、氧化安定性试验等项目，用于评价润滑剂的耐磨性、极压性和抗氧化性能。

变速器润滑试验国标的制定过程严格按照科学、客观、公正的原则进行。

首先，需要确定试验方法的可行性和准确性。

试验方法应该能够真实模拟变速器工作条件下的润滑状态，并能够重复、可靠地获取试验结果。

其次，还需要确定评价指标的合理性和可操作性。

评价指标应该能够客观地反映润滑剂的性能差异，并且能够通过简单的实验手段获取。

变速器润滑试验国标的实施对于提高变速器润滑剂的质量和性能有着重要的意义。

首先，通过润滑试验，可以筛选出性能优良的润滑剂，为用户提供高质量的产品。

其次，润滑试验可以帮助润滑剂生产企业改进生产工艺和工艺条件，提高产品的一致性和稳定性。

此外，润滑试验还可以为润滑剂的研发提供参考和指导，促进技术进步和创新。

总结起来，变速器润滑试验国标是一套标准的润滑试验方法和评价指标，用于评估变速器润滑剂的性能。

通过润滑试验，可以了解润滑剂在不同工况下的性能表现，为选取合适的润滑剂提供依据。

变速器润滑试验国标的制定过程严格按照科学、客观、公正的原则进行，其实施对于提高变速器润滑剂的质量和性能有着重要的意义。

飞溅润滑CFD仿真在新能源变速箱润滑设计中的应用摘要：由于新能源变速箱内部结构更加复杂，基于经验的飞溅润滑设计已经无法满足变速箱对润滑设计的要求，对此本文通过VOF两相流和旋转动网格建立了变速箱总成的飞溅润滑CFD模型，并且通过透明壳体润滑试验验证了该模型仿真结果的准确性；然后将该飞溅润滑仿真方法应用于某HEV并联式变速箱润滑设计，为产品润滑设计提供了针对性建议。

仿真结果发现：混动低速工况下，通过设计接油筋和导油孔成功将电机冷却喷淋的润滑油输送至齿轮位置，且流量达到6 50ml/min，极大地降低了齿轮润滑风险；停车充电工况下，为充电齿轮设计的二级油池，虽然可以接到电机冷却后淋下的油和其他齿轮旋转飞溅的油，但是由于布置空间的限制，油池较浅，油池内集到的油量不足大约26ml，无法满足高速旋转齿轮的润滑需求，需要继续优化润滑设计。

关键词：新能源变速箱，飞溅润滑，VOF两相流，Star ccm+目录1.引言 (3)2.计算模型 (3)2.1.新能源变速箱介绍 (3)2.2.飞溅润滑物理模型介绍 (4)3.飞溅润滑模型试验验证 (5)4.计算工况与计算结果 (7)4.1.计算工况 (7)4.2.计算结果与分析 (8)5.结论 (9)1.引言众所周知，润滑对于变速箱有降低接触应力、减小摩擦磨损、缓和冲击、降低噪声等作用，如果润滑不良，齿轮很可能出现点蚀、胶合、磨损的现象，严重时甚至发生断齿的情况，因此，润滑设计在变速箱开发过程中至关重要[1]。

传统两轴式变速箱通常采用飞溅润滑的方式，依靠浸油齿将富油区的润滑油甩至贫油区的齿轮、轴承等传动件，保证整个变速箱润滑状态良好。

新能源变速箱集成了驱动电机后，齿轴布置位置发生了较大变化，动力流比之前变得复杂，使得平行轴、齿轮、轴承、同步器数量也随之增加，此时根据经验进行润滑设计往往很难满足变速箱各个齿轮的润滑需求，在产品开发后期需要进行大量的润滑试验和设计更改才能通过认证。

变速器润滑主要是根据各相关零部件的摩擦、磨损和动力传递效率状况来确定的。

润滑涉及变速器内部油道走向，各油路上的零部件结构形式，布置位置等，对变速器的整体布局影响较大。

同时变速器良好的润滑形式又是确保变速器正常运转、提高变速器使用寿命的必要条件之一。

因此开展变速器内部流体润滑仿真分析研究对变速器总体设计有着重要的工程意义。

1 简介变速器常用的润滑方式有飞溅润滑、油浴润滑和压力润滑[2]。

在齿轮传动润滑过程中，变速器润滑油属于非稳态、油-汽两相流，由于流动的复杂性，很难通过理论方法分析润滑油的瞬态流动过程。

目前大部分国内外变速器开发过程中润滑系统验证也主要是采用试验方式。

多采用如下2种方式：一是对变速器壳体相关部件采用透明强化塑料，在运转时观测润滑油的流向和大致情况，此种方法很难做到定量润滑分析；二是通过组装多台装载有色润滑油变速器，在各润滑工况下运转规定时间后，快速拆卸变速器箱体，查看变速器各齿，轴承，同步器等零件处的油量来评判润滑效果。

拆卸过程及时间、人为判断润滑油量，均对试验结果影响很大。

过程中也无法获取各零件润滑油量的具体数值且整个试验过程复杂且成本高。

相较而言，仿真分析能获取任何关键部位确切的油量数值且过程简单成本低，因此现在仿真分析成为评判润滑效果的越来越重要的手段之一。

本文以某一款双离合变速器为例，基于Ansa/Starccm+软件进行变速器总成数模的清理简化、网格划分、定义及求解过程，开展系统润滑仿真分析。

通过建立变速器内部系统润滑分析模型，应用CFD计算方法，获取了变速器容腔内润滑油的实时流动形貌，各运动零部件的润滑状况，润滑关键区域的油量曲线图，各齿轮的搅油功耗损失等，并结合理论计算的拖曳、齿轮、轴承、密封部件造成的效率损失，计算出变速器的理论传动效率。

从而直观评判变速器润滑效果及其变速器效率，为变速器润滑结构设计，提升效率设计及设计改型提供指导及其理论依据。

2 变速器总成润滑分析的理论模型2.1 控制方程变速器运行工况中，理论模型作如下假设或设定：（1）润滑油与水为两种互不相融流体间的交界面；（2）只考虑变速器壳体内部飞溅润滑及油浴润滑部分，不考虑外部油泵、管路及离合器部分；（3）不考虑变速器运行过程中的换热过程；（4）流体流动在壁面边界无滑移。

高速列车齿轮箱内部流场数值模拟于宝义;李亚丽;林亚东;郑黎;李润霞【摘要】为了研究齿轮箱内部复杂油气两相流的变化规律,采用数值模拟方法研究了转速及浸油深度对流场的影响.结果表明,3倍于齿高的浸油深度可以充分发挥润滑油的润滑冷却作用.在齿轮啮合区流体速度最大,不同转速条件下流体速度最大值变化规律相同,并最后稳定在一定范围内波动,且最大流体速度平均值呈线性增长.齿轮啮合区附近压力变化较大,在啮入区域形成局部高压,在啮出区域形成局部低压.随着转速的提高,高压和低压绝对值呈增大趋势,但不遵循线性关系.【期刊名称】《沈阳工业大学学报》【年(卷),期】2019(041)003【总页数】6页(P273-278)【关键词】高速列车;齿轮箱;流场;数值模拟;转速;浸油深度;流速;油压【作者】于宝义;李亚丽;林亚东;郑黎;李润霞【作者单位】沈阳工业大学材料科学与工程学院, 沈阳 110870;沈阳工业大学材料科学与工程学院, 沈阳 110870;沈阳工业大学材料科学与工程学院, 沈阳110870;沈阳工业大学材料科学与工程学院, 沈阳 110870;沈阳工业大学材料科学与工程学院, 沈阳 110870【正文语种】中文【中图分类】TH132随着列车的飞跃式提速，齿轮箱作为传动装置的重要部件，对其性能要求越来越严格.在列车高速行驶过程中，齿轮传动系统的工作环境极其恶劣，箱体内部存在复杂变化的油气两相流[1]，从而对齿轮箱的润滑、密封等性能造成很大的影响.润滑油具有良好的润滑性、密封性、抗磨性及抗腐蚀性能，因而可以减轻齿轮箱内运动零件接触表面的磨损并降低产热量，进而起到清洗和冷却的作用，从而保证齿轮箱的正常工作[2-3].因此，研究齿轮箱的流场变化规律并选择合适的浸油深度对保证齿轮箱的正常高效运行非常重要.目前关于齿轮箱流场的分析尚未得到系统研究.吴特[4]建立了齿轮箱二维仿真模型，应用动网格技术分析了齿轮箱内部流场的变化规律；刘志强、任崇会等[5-6]建立了齿轮箱三维流体模型，应用动网格技术研究了齿轮箱内的瞬时流场变化规律，相关试验结果表明，二维与三维仿真模型的流场变化具有一致规律，结构尺寸较小的模型可实现三维仿真计算，但结构尺寸较大的模型很难实现三维模拟.Li等[7]对齿轮进行了简化，忽略了齿形对齿轮搅动过程的影响.本文以时速380 km的动车组用齿轮箱为研究对象，且电机最大转速为5 900 r/min.由于齿轮箱的结构尺寸较大，建立三维仿真模型的计算规模十分庞大，现有计算机硬件难以满足仿真需求，因此，采用二维模型进行相关计算.目前齿轮转动过程主要采用动网格技术进行模拟计算.本文选用一种新方法，即采用Fluent软件中的MRF模型模拟齿轮转动，并结合VOF多相流模型对不同转速及不同浸油深度条件下的齿轮箱内油气两相流进行计算分析，并为齿轮箱的设计和安全可靠运行提供现实指导.1 模型选取及建立1.1 数学模型1.1.1 湍流模型当列车高速运行时，齿轮箱高速运转搅起润滑油并引起空气的剧烈运动，油气混合物在齿轮箱内部剧烈混乱地流动，使得箱体内部润滑油及空气运动变化复杂，因此，齿轮箱内部流体的流动应按湍流处理.湍流模型中的RNG k-ε模型考虑了平流问题中的复杂旋流以及旋转流动，对ε方程进行了改进，有效地改善了计算精度，能够处理齿轮箱内部流线弯度较大及应变率较高的问题.因此，选择RNG k-ε方程湍流模型进行内部流体数值模拟[8]，其控制方程如下：(1)(2)式中：ρ为密度；k为湍动能；ui为湍流速度；ε为湍流耗散率；μeff为RNG k-ε模型对湍流粘度的修正值；Gk为平均速度梯度引起的湍动能产生项数值；为RNG k-ε湍流模型经验常数C1ε的修正系数；t为时间；xi、xj分别为不同方向的位移；C1ε、C2ε分别为RNG k-ε湍流模型中k方程和ε方程的模型常数，具体数值为C1ε=1.42，C2ε=1.68；αk、αε分别为湍动能和耗散率对应的紊流普朗特数，且具体数值分别常采用1.0和1.3.1.1.2 多相流模型对于齿轮箱内部润滑油和空气形成的复杂两相流问题，选用VOF多相流模型对齿轮箱内部流体流动特性进行仿真计算.VOF模型的连续性方程、体积分数方程和动量方程分别为+(ρv)=0(3)+val=0(4)+(ρvv)=-p+[μ(v+vT)]+ρg+F(5)式中：为哈密尔顿算子；v为速度矢量；μ为流体动力粘度；g为重力加速度；p为压强；F为表面张力的等价体积力形式；al为第l相的体积分数.设al下标l=1和2分别代表空气和油液，则a1+a2=1(6)气液两相流中由于表面张力及壁面粘附引起的动量方程源项表达式为al/(ρl+ρm)(7)式中：σ为表面应力张量；k′为气液两相界面曲率，下标l、m代表不同相.1.1.3 动参考坐标系模型MRF模型的整个模拟计算区域被划分成多个较小的子域，每个子域可以拥有各自的运动方式，如静止、旋转运动和平移运动.在每个子域内分别进行控制方程计算，在相邻子域的相互交界面上通过边界设置实现各个子域流场的信息互换.对于一对啮合的齿轮而言，在啮合位置建立两个齿轮的旋转域会在空间上发生干涉，这样就需要将一对啮合齿轮拉开，并通过设置圆柱体将两个啮合齿轮分别进行包裹，从而保证圆柱体与圆柱体之间以及圆柱体与被包裹的齿轮之间保留适当的距离.定义齿轮和圆柱体之间的包裹空间为旋转域，因而齿轮箱内部流体区域共有两个旋转域.通过定义旋转域的转速实现齿轮的旋转，并通过定义两组边界来实现静止域和旋转域的信息交换.1.2 几何模型利用UG参数化建模方式建立啮合齿轮的实体模型，主、从动齿轮选用斜齿轮，斜齿轮具有啮合性能好、传动平稳等优点.传动齿轮基本参数如表1所示，齿轮箱流体域模型如图1所示.表1 传动齿轮基本参数Tab.1 Basic parameters for transmission gear齿轮法向模数压力角/(°)螺旋角/(°)中心距/mm齿数分度圆直径/mm主动轮6201838035220.81从动轮6201838085536.25图1 齿轮箱流体域模型Fig.1 Fluid domain model for gearbox初始网格质量对仿真结果至关重要，将建立的齿轮箱内部流体模型导入Fluent软件中进行网格划分和边界设置，内部流体域采用三角形网格进行离散.齿轮啮合处附近局部网格如图2所示，且初始网格共有39 242个节点、67 784个单元.图2 局部网格Fig.2 Local grid1.3 边界条件及求解方法齿轮箱内含有由润滑油和空气构成的复杂两相流，多相流模型选用VOF模型，第一相设定为空气，第二相设定为润滑油.本文选用Basf-Emgard RW-A 75W-90润滑油，65 ℃时润滑油粘度为0.036 9 Pa·s，密度为837 kg/m3.应用MRF模型对不同工况下的箱体内部流场进行动态实时仿真，选用RNG k-ε湍流模型与基于压力的分离求解器，并采用标准壁面函数处理近壁面区域的流动问题.齿轮箱壁面设置为无滑移模式，采用PISO算法进行压力速度耦合.当连续性方程、速度方程、湍动能、湍动能耗散率与油液体积分数方程的残差均小于1×10-5时，即可认为计算收敛.2 齿轮箱动态模拟结果2.1 齿轮箱内部流体分布齿轮箱的润滑油深度对齿轮传动系统温度场及整体性能具有很大影响[9].如果润滑油深度太小，会导致齿轮润滑及箱体散热不足；如果润滑油深度过大，会增大搅油损失，将对齿轮传动系统的润滑和密封性能造成不良影响.为了选择合适的润滑油深度，计算了齿轮箱不同润滑油深度对流场的影响.设定齿轮以额定功率运行，小齿轮顺时针旋转，转速为5 900 r/min，取齿轮箱内大齿轮润滑油深度分别为1～4倍齿高.当齿轮箱运动达到动态平衡时，润滑油分布趋于稳定，不同浸油深度条件下齿轮箱内的润滑油分布如图3所示.图3中蓝色代表空气，红色代表润滑油，其他不同颜色代表润滑油的不同体积分数.由图3a、b可见，当润滑油深度为1、2倍齿高时，随着啮合齿轮的高速旋转，在离心力的作用下箱体底部的润滑油在齿轮箱内发生飞溅，润滑油小油团沿箱体内壁聚集，而齿轮箱内部空间的油滴较少.由图3c可见，当润滑油深度为3倍齿高时，箱体内壁存在较多的润滑油小油团，齿轮箱内部空间具有较多的小油滴与弥散油雾，从而可对箱体起到冷却降温效果，而且在大、小齿轮的啮合区域存在较多微小油滴，这对齿轮工作表面起到了冲洗和润滑作用，使得齿面不发生直接接触，保证了齿轮的有效使用.由图3d可见，当浸油深度为4倍齿高时，箱体内的润滑油虽然被充分搅起，但箱体底部存有大量润滑油，增加了搅油损失.由此可见，当为齿轮箱注油时，选择浸油深度为3倍齿高时可以充分发挥润滑油的作用.2.2 齿轮箱内部流体速度场列车运行速度是影响齿轮箱密封及泄露性能的重要因素[10]，因而对不同转速条件下的速度场进行了分析.设定大齿轮浸油深度为3倍齿高，且小齿轮顺时针旋转.图4为稳态时小齿轮在最大运行速度5 900 r/min条件下某一时刻的速度分布.由图4可知，齿轮边界处流体流速较高，越靠近箱体内壁流速越小.齿轮啮合区流体速度最大，且速度最大值达到了92.4 m/s，这主要是因为在大、小齿轮的啮合区域，油气两相持续受到前后两对轮齿的挤压和分离作用，在极短时间内斜齿轮螺旋角的存在使得轮齿啮合线先由短变长，再由长变短并形成了狭小流体空间，且油气两相在此狭小空间中不断发生剧烈变化.图3 不同浸油深度下润滑油分布Fig.3 Lubricating oil distribution under different oil immersion depths为了研究不同转速下箱体内部流体的瞬时速度变化，设定主动轮转速分别为2 000、4 000、5 900 r/min，内部流体速度最大值随时间的变化曲线如图5所示.由图5可见，在齿轮开始运转一段时间内，速度呈上升趋势，最后分别稳定在一定范围内波动：当主动轮转速为2 000 r/min时，内部流体速度最大值稳定在40～48 m/s 范围内；当主动轮转速为4 000 r/min时，速度最大值稳定在65～70 m/s范围内；当主动轮转速为5 900 r/min时，速度最大值稳定在90～96 m/s范围内.图4 5 900 r/min下速度分布Fig.4 Velocity distribution at 5 900 r/min图5 不同转速条件下速度最大值变化曲线Fig.5 Change curves for maximum speed at different rotational speed选取图5中不同转速条件下内部流体速度最大值的平均值，得到箱体内部流体的最大速度平均值随转速的变化曲线，结果如图6所示.由图6可见，随着齿轮转速的增大，流体的最大速度平均值随之增大并呈线性增长.2.3 齿轮箱内部流体压力场在齿轮的啮入和啮出区域，流体分布和受力状态均不相同，导致二者之间出现了压力差，在长时间作用后齿轮产生形变，造成轮齿间的润滑间隙减小甚至消失，导致两轮齿直接接触，甚至引起齿轮传动失效，从而直接影响了齿轮寿命.设定润滑油深度为3倍齿高，主动轮转速为5 900 r/min.图7为内部流体运动达到动态平衡时某时刻的压力分布，且啮合处下方为齿轮啮合入口，上方为齿轮啮合出口.由图7可知，随着齿轮的旋转，轮齿将要进入啮合区时的压力值最大，并形成了局部高压，且最高压力值达到42 kPa.当齿轮啮合后，轮齿将要脱离啮合区时压力值最小，并形成了局部低压，最低压力值达到-31 kPa.出现这种现象主要是因为当齿轮高速旋转时，在齿轮进入啮合的过程中，将要进入啮合区的油气混合物瞬间聚集在啮合区域前，导致压力急剧升高，当达到正压峰值后，油液速度迅速增大，并在压力作用下进入啮合区，因而啮合部位的高压会以液压方式传递出去，从而保护了齿轮.在两个啮合齿轮脱离啮合的过程中，润滑油得不到及时填补，随后很快形成了一个真空区域，当达到负压峰值后又恢复正压.不同转速条件下箱体内部的压力分布规律基本一致且差别较小，这里不再赘述.图6 最大速度平均值与转速的关系Fig.6 Relationship between average valueof maximum speed and rotational speed图7 流体压力分布Fig.7 Fluid pressure distribution为了研究齿轮啮入和啮出区域的压力瞬态变化过程，选取图7中A、B两点作为分析压力随时间变化的参考点.由图7可见，A点为齿轮啮入区域参考点，B点为齿轮啮出区域参考点.设定参考压力为一个大气压，高于一个大气压时的压力为正值，低于一个大气压时的压力为负值.图8为不同转速条件下两参考点的压力值瞬态变化曲线.随着齿轮运行时间的推移，压力值发生波动，但压力分布规律基本不变，因此，选择0～0.6 s为研究时间范围.在齿轮启动初始时刻，两参考点的压力值未发生变化，这是因为从齿轮开始转动到齿轮带起润滑油接触参考点并引起参考点的压力变化需要一定时间，压力变化表现出启动瞬态行为，即啮入区和啮出区压力值相同，并在压力为零附近浮动，此时压力大小为外界大气压.随着时间的推移，转速越大，压力开始变化的时间点越早，这是因为转速越大，润滑油进入齿轮啮合区的速度越快，最终啮入点A的压力表现为正压，啮出点B的压力表现为负压，并最终稳定在一定范围内波动.图8 不同转速下压力值瞬态变化曲线Fig.8 Transient change curves of pressure at different rotational speed为了更精确地研究转速对箱体内部压力场的影响，在齿轮箱运行达到动态平衡后，选取不同主动轮转速条件下不同时刻齿轮箱内部啮入点A和啮出点B的压力平均值作图，结果如图9所示.图9 压力平均值和转速的关系Fig.9 Relationship between average pressure and rotational speed由图9可知，当润滑油深度一定时，随着转速的提高，箱体内部流体压力最大值和最小值的绝对值呈非线性增大，且增速逐渐增大，表明转速对压力的影响也逐渐增大，这与文献[5]的试验结果一致.图9中压力最大值与最小值曲线之间围成的部分为压力差.由图9可知，齿轮转速越大，压力差越大，相应地齿轮受到箱体内部流体的作用力越大，齿轮越容易变形，从而使得齿轮寿命越短.3 结论针对自主化研究的齿轮箱传动装置，采用多旋转坐标系方法模拟了高速齿轮箱流场分布情况，并得出以下结论：1) 通过对比不同浸油深度下的润滑油分布，确定3倍齿高的浸油深度既可以充分发挥润滑油的作用，又不会由于浸油深度过大而增大产热量.2) 当转速为5 900 r/min时，齿轮啮合区流体速度最大值达到92.4 m/s；不同转速下压力变化规律相同，并最终稳定在一定范围内波动.3) 齿轮啮入区形成局部高压，齿轮啮出区形成局部低压.随着转速的提高，高压和低压绝对值均呈增大趋势，且增速逐渐增大，表明转速对压力的影响也逐渐增大. 参考文献( References) :【相关文献】[1]Chernoray V，Jahanmiri M.Experimental study of multiphase flow in a model gearbox [J].Computational Methods in Multiphase Flow VI，2011，70：153-164.[2]王清国，桃春生，杨南.汽车润滑效率及润滑油长换油期 [J].润滑油，2017，32(1)：1-6. (WANG Qing-guo，TAO Chun-sheng，YANG Nan.The automotive lubricating efficiency and long oil drain interval [J].Lubricating Oil，2017，32(1)：1-6.)[3]林银辉，臧孟炎，胡志华，等.双离合器自动变速器油轨的流场模拟及其润滑效果评价 [J].中国机械工程，2013，24(22)：3052-3056.(LIN Yin-hui，ZANG Meng-yan，HU Zhi-hua，et al.Flow field simulation and lubrication effect evaluation of an oil orbit of dual clutch automatic transmisson [J].China Mechanical Engineering，2013，24(22)：3052-3056.)[4]吴特.高速齿轮箱体内流场分析及其密封结构数值研究 [D].成都：西南交通大学，2014.(WU Te.Analysis of flow field and numerical study of seal structure for high-speed gearbox [D].Chengdu：Southwest Jiaotong University，2014.)[5]刘志强，曲天威，罗世辉，等.HXN3型机车齿轮箱模拟仿真研究 [J].中国铁路，2012(7)：56-60.(LIU Zhi-qiang，QU Tian-wei，LUO Shi-hui，et al.Numerical simulation of HXN3 vehicle gearbox [J].Chinese Railways，2012(7)：56-60.)[6]任崇会，魏静，马跃，等.基于动网格的齿轮箱内部流场数值模拟 [J].机械强度，2013，35(6)：789-794.(REN Chong-hui，WEI Jing，MA Yue，et al.Numerical simulation of flow field in the gearbox based on dynamic mesh [J].Journal of Mechanical Strength，2013，35(6)：789-794.)[7]Li L，Versteeg H K，Hargrave G K，et al.Numerical investigation on fluid flow of gear lubrication [J].SAE International Journal of Fuels & Lubricants，2008，1(1)：1056-1062. [8]郑鹏，汤以兴，冯喆，等.基于流固耦合的离心风机蜗壳结构分析及优化 [J].沈阳工业大学学报，2014，36(4)：405-410.(ZHENG Peng，TANG Yi-xing，FENG Zhe，et al.Structural analysis and optimization of centrifugal fan volute based on fluid-structure interaction [J].Journal of Shengyang University of Technology，2014，36(4)：405-410.)[9]梁文宏，刘凯，崔亚辉.基于有限元分析的直齿轮搅油损失计算及实验验证[J].工程力学，2016，33(5)：220-226.(LIANG Wen-hong，LIU Kai，CUI Ya-Hui.Theoretical calculations and experimental studyof spur gears churning power loss based on finite element analysis [J].Engineering Mechanics，2016，33(5)：220-226.)[10]宗凌潇，马卫华，刘韦.HXN3型机车齿轮箱漏油问题及解决方案 [J].铁道机车与动车，2014(8)：22-24.(ZONG Ling-xiao，MA Wei-hua，LIU Wei.Oil leak problem of HXN3 vehicle gearbox and the solution of it [J].Railway Locomotive and Motor Car，2014(8)：22-24.)。

变速器润滑系统的优化设计与效果评估研究进展引言变速器作为汽车传动系统的核心组成部分之一，其润滑系统的设计至关重要。

变速器润滑系统的优化设计可以提高车辆的性能、可靠性和燃油经济性。

本文将介绍变速器润滑系统优化设计的研究进展，并对其效果进行评估。

一、变速器润滑系统的目标与要求1. 目标变速器润滑系统的主要目标是减少摩擦和磨损，保持润滑油的正常运行状态，延长变速器的使用寿命。

2. 要求（1）保持润滑油的稳定性：润滑油应具有较高的粘度指数和抗氧化性能，以保持在不同工况下的润滑性能稳定。

（2）降低润滑系统的能耗：通过减少润滑油的黏度和改善润滑油的流动性能，可以降低润滑系统的能耗。

（3）提高换挡的平顺性和准确性：良好的润滑系统设计可以减少换挡过程中的冲击和振动，提高换挡的平顺性和准确性。

二、变速器润滑系统的优化设计方法1. 润滑油的选择与性能优化润滑油的选择对变速器润滑系统的性能有重要影响。

传统的润滑油采用矿物油作为基础油，但其抗氧化性能较差。

近年来，合成润滑油成为研究热点，具有优异的抗氧化性能和稳定性。

2. 润滑系统的结构优化改进润滑系统的结构可以提高其润滑效果。

例如，引入喷射润滑技术可以改善齿轮的润滑状态，减少摩擦和磨损。

此外，采用双离合器变速器和电控润滑系统等新技术，可以进一步提高润滑系统的效果。

3. 润滑系统的热管理变速器工作时会产生大量的摩擦热，因此润滑系统的热管理至关重要。

采用冷却装置和油路管道的合理设计，可以有效地降低液压系统的温升，提高润滑系统的工作效率和可靠性。

三、变速器润滑系统优化设计的效果评估1. 润滑性能评估润滑性能评估是衡量变速器润滑系统优化效果的重要方法之一。

通过摩擦功率测试、磨损测试和润滑性能测试等多种手段，可以评估润滑系统在不同工况下的性能指标。

2. 燃油经济性评估变速器润滑系统的优化设计可以降低润滑油的黏度，减少能耗。

通过燃油经济性测试，可以评估润滑系统的优化效果对车辆燃油经济性的影响。

10.16638/ki.1671-7988.2018.18.048基于CFD的双离合器自动变速箱喷射油管流场模拟分析张付伟（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽合肥230061）摘要：采用CFD方法对双离合器自动变速箱喷射油管的喷油过程进行了动态模拟，得到了各喷口的质量流量与可视化的喷油迹线图，并与测试数据进行了对比，验证了仿真模型的准确性。

仿真结果表明了该喷射油管的设计是合理有效的。

本研究对变速箱润滑系统的设计评价具有一定的参考价值。

关键词：喷射油管；强制润滑；流场模拟；两相流中图分类号：U467 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)18-140-03Simulation and Analysis of Flow Field of Oil Manifold in Dual ClutchTransmission Based on CFDZhang Fuwei( AnHui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Technology Center, Anhui Hefei 230601 )Abstract: The dynamic simulation of jet process of Oil Manifold in Dual Clutch Transmission was carried, which was based on CFD approach. The mass flux and streamline of each nozzle were obtained. The accuracy of simulation model was validated by compared with test data. The result of simulation show that the design of Oil Manifold is valid and suitable. This research provides something referential value to the design evaluation of transmission lubrication.Keywords: oil manifold; forced lubrication; simulation of flow field; two-phase flowCLC NO.: U467 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)18-140-03引言双离合器自动变速箱的动力传动与手动变速箱一样，是依靠机械系统中齿轮的啮合作用来完成的[1]。

图1
润滑试验
透明壳体润滑分析：见图2
通过透明查看各个轴承位润滑油量，可以查看离合器腔油量多少，齿轮箱内润滑油量及走向。

铝壳开窗口润滑分析
由于透明壳体无法承受高转速及高扭矩工况，
要用铝合金壳体在需要观察的位置局部开窗口观看润滑在轴承位预埋温度传感器进行温度监测。

主要分析各轴承位温度及润滑流量。

通过调整泄油槽大小多次试使轴承位温度低于90℃。

内窥镜观察差速器润滑
由于结构限制无法通过以上2.1和2.2两种方式监测差速器内部行星齿轮及半轴齿轮的润滑情况，
用壳体上开孔便于内窥镜深入变速箱内部进行监测。

挡油板设计
因差速器齿轮大部分浸入油中，运转过程中搅油损失油品散热性差，同时会使油品产生大量泡沫，
加挡油板设计，将差速器齿轮与油底壳的油分隔开，提升传递效率，同时也提升了油面，需重复
最终确定润滑油量为6.7L。

图3
壳体挡油结构及孔的设计，见图4
————————————————
周山（1984-），男，河北保定人，本科，试验副部长，
程师，研究方向为机电专业类。

图2
图4
箱台架验证是正确的。

为变速器开发阶段润滑的设计提供一定的参考。

:
机械设计手册[M].机械工业出版社，
李春雷，等.QC/T1056-2017.。

124AUTO TIMEAUTO PARTS | 汽车零部件混动双离合变速箱气液两相流分析郭丽芳上海汽车变速器有限公司 上海市 201807摘 要： 本文以混动双离合变速箱实际出现的吸空油问题为例，采用SPH 无网格粒子法，运用nanoFluidX 软件模拟变速箱中齿轮的运动规律，进行气液两相流仿真分析，分析结果不仅复现了实际现象，而且清晰的解读了润滑油及空气的走向，提供了行之有效的优化方案，直观而快速的解决了实验难以解决的实际工程问题，具有很强的工程意义。

关键词：变速箱；混动双离合；粒子法；两相流1　引言变速箱是动力系统的重要组成部分，其润滑性能的好坏决定了变速箱的综合性能及使用寿命，对于具有双输出轴以及电机轴的混动双离合变速箱，位于油液面上的输出轴及电机轴各部件无法完全通过飞溅润滑满足各个工况的充分润滑，因而需要配合采用强制喷油润滑方式进行润滑。

强制润滑以变速箱箱体为油箱，通过油泵控制阀体，在一定压力的作用下将油池里的润滑油经过过滤器、冷却器供给各个润滑点，从而实现各工作部件的润滑冷却。

对变速箱润滑系统的效果进行评价的传统方法是通过建立实验样机，并在实验样机部分壳体上进行开窗，使用透明材料进行密封，以观察关键部位的润滑效果，此种方法较直观且可靠性高，但因其局部开窗，无法从全局上了解整个润滑系统的运行情况，即便是全透明壳体，也无法分辨出润滑油的实际走向；而且实验方法只能在变速箱开发的后期进行验证，实验研究耗费大量的精力和费用；另外传统的CFD 方法难以解决复杂运动部件和自由液面问题，工程应用上限制较大；本文的SPH 方法，可以直观的将变速器润滑系统的内部流场表现出来，准确的预测润滑油的走向，可对润滑效果进行准确评价。

2　仿真方法介绍光滑粒子流体动力学方法（SmoothedParticle Hydrodynamics）是多年来逐步发展起来的一种无网格方法，SPH 法的基本思想是首先将问题域分解成一个个的粒子，其次获得每个粒子上的物理变量函数及其导数的近似值，然后应用粒子近似函数，使得每个粒子都可由周边粒子来表示，从而生成一系列离散化的、只与时间相关的常微分方程，最后使用时间积分方法来求解这一系列离散化的常微分方程，进而得到每个粒子的物理量。

双离合器自动变速器润滑油性能要求和试验方法
王稳;王库房;尹兴林;贾文
【期刊名称】《润滑油》
【年(卷),期】2012(000)001
【摘要】综述了双离合器自动变速器（dual clutch transmission,简称DCT）的发展现状,介绍了离合器、液压系统、齿轮传动系统的工作特点,并与AT、MT、CVT、AMT变速系统进行对比,提出了DCT用润滑油（dual clutch transmission fluid,简称DCTF）的性能要求,并介绍了DCTF的试验方法,随着汽车节能及驾驶舒适对变速系统的要求,研制专用化、国产化高质量DCTF是DCT推广和工作稳定的重要保证。

【总页数】6页(P50-55)
【作者】王稳;王库房;尹兴林;贾文
【作者单位】西京学院机电工程系,陕西西安710123;西安工程技术学校,陕西西安710054;西安公共交通总公司第二公司,陕西西安710043;长安大学汽车学院,陕西西安710064
【正文语种】中文
【中图分类】U473.74
【相关文献】
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