CN110243591A - 一种变速器润滑油加注量的确定方法 - Google Patents

一种变速器润滑油加注量的确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种变速器润滑油加注量的确定方法，包括建立变速器分析模型、部件分组、设置各个运动部件的转速、设置润滑油加注量、通过仿真分析计算得到n+1组分析数据Ⅰ、改变润滑油加注量n次，并通过仿真分析计算得到n组分析数据Ⅰ、确定第一润滑油加注量、再设置各个运动部件的转速和润滑油加注量、通过仿真分析计算得到m+1组分析数据Ⅱ、确定第二润滑油加注量，最后确定变速器润滑油加注量。采用本发明能在变速器制成成品前，快速、高效的确定变速器润滑油加注量，减少试验成本和资源。

Description

一种变速器润滑油加注量的确定方法
技术领域
本发明属于汽车变速器开发技术领域，具体涉及一种变速器润滑油加注量的确定方法。
背景技术
变速器润滑油加注量是汽车变速器设计中的一个重要设计指标。一方面，如果变速器润滑油加注量过少，会造成变速器内机油泵不能吸取润滑油、各齿轮润滑不良、齿轮和壳体温度高于设计要求（即齿轮和壳体温度高于其各自材料的许用温度）等问题，最终使得变速器可靠性不满足要求；另一方面，如果变速器润滑油加注量过多，虽然能简单的满足可靠性要求，但是会降低变速器的能量传递效率，严重影响整车的油耗量。因此，需确定一个合适的变速器润滑油加注量，使得变速器的可靠性和经济性都达到最优。
目前，各个企业通常都是在将变速器制成产品后通过试验方法得到变速器润滑油加注量，其需要反复进行多次试验来获得合适的润滑油加注量。这种变速器润滑油加注量确定方法不仅需要耗费大量的试验成本和资源，而且需要在有实际成品后才能确定合适的加注量，明显延长了产品开发周期。
发明内容
本发明的目的是提供一种变速器润滑油加注量的确定方法，以在变速器制成成品前，快速、高效的确定变速器润滑油加注量，减少试验成本和资源。
本发明所述的变速器润滑油加注量的确定方法，包括：
第一步、建立用于变速器齿轮搅油CFD仿真分析的变速器分析模型，该变速器分析模型中的变速器壳体为一个封闭的整体；
第二步、根据分析需求，对变速器分析模型中的各部件进行分组；
第三步、在CFD仿真分析软件中，将第一预设转速设置为变速器分析模型中的输入轴的转速，并根据预设挡位下变速器的速比设置变速器分析模型中的其他运动部件的转速；
第四步、在CFD仿真分析软件中，设置润滑油加注量；
第五步、利用CFD仿真分析软件使变速器分析模型中的各个运动部件按照设置的转速运转，进行仿真分析和计算，得到与该次润滑油加注量对应的一组分析数据Ⅰ，该组分析数据Ⅰ包括总搅油功率损失（由各个运动部件的搅油功率损失相加得到）、各部件的温度值和需要润滑部件处的润滑油分布情况；
第六步、在CFD仿真分析软件中，改变润滑油加注量n次，并重复第五步n次，得到与n次润滑油加注量一一对应的n组分析数据Ⅰ；
第七步、将所述n+1组分析数据Ⅰ中，满足预设润滑要求的一组分析数据Ⅰ所对应的润滑油加注量作为第一润滑油加注量；
第八步、在CFD仿真分析软件中，将第二预设转速设置为变速器分析模型中的输入轴的转速，并根据预设挡位下变速器的速比设置变速器分析模型中的其他运动部件的转速；
第九步、在CFD仿真分析软件中，设置润滑油加注量；
第十步、利用CFD仿真分析软件使变速器分析模型中的各个运动部件按照设置的转速运转，进行仿真分析和计算，得到与该次润滑油加注量对应的一组分析数据Ⅱ，该组分析数据Ⅱ包括总搅油功率损失（由各个运动部件的搅油功率损失相加得到）、各部件的温度值和需要润滑部件处的润滑油分布情况；
第十一步、在CFD仿真分析软件中，改变润滑油加注量m次，并重复第十步m次，得到与m次润滑油加注量一一对应的m组分析数据Ⅱ；
第十二步、将所述m+1组分析数据Ⅱ中，满足预设润滑要求的一组分析数据Ⅱ所对应的润滑油加注量作为第二润滑油加注量；
第十三步、判断第一润滑油加注量与第二润滑油加注量的大小关系，如果第一润滑油加注量大于或等于第二润滑油加注量，则将第一润滑油加注量作为变速器润滑油加注量，否则（即第一润滑油加注量小于第二润滑油加注量时）将第二润滑油加注量作为变速器润滑油加注量；即将第一润滑油加注量与第二润滑油加注量中较大的加注量作为变速器润滑油加注量。
优选的，所述满足预设润滑要求是指：各部件的温度值小于或等于各自材料的许用温度，且需要润滑部件的表面均有润滑油液膜，且总搅油功率损失最小。
优选的，所述第一预设转速为600～800rpm，所述预设挡位为1挡，所述第二预设转速为发动机输出轴的最大转速。将所述输入轴的转速设置为600～800rpm，进行仿真分析得到第一润滑油加注量，将所述输入轴的转速设置为发动机输出轴的最大转速，进行仿真分析得到第二润滑油加注量，然后再进行比较，确定变速器润滑油加注量；这两种转速基本上覆盖了变速器的大多数工况，得到的变速器润滑油加注量也更准确。
优选的，在将发动机输出轴的最大转速设置为变速器分析模型中的输入轴的转速时，先将500rpm作为变速器分析模型中的输入轴的初始转速，然后匀速加速至发动机输出轴的最大转速，所述发动机输出轴的最大转速为5500rpm。
优选的，所述变速器分析模型为去除了变速器壳体的外壁面之后的变速器模型。在建立用于变速器齿轮搅油CFD仿真分析的变速器分析模型时，只提取变速器壳体的内腔和各部件，而去除变速器壳体的外壁面，能节省建模时间，提高建模效率，并且使后续仿真分析的运算时间更短。
本发明通过采用CFD分析工具来代替传统试验方法，可在变速器制成成品前，快速、高效、可靠的得到合适的变速器润滑油加注量，有效提高了设计正确率和工作效率，减少了试验成本和资源，大大缩短了变速器开发周期。变速器制成产品后只需通过试验验证一次即可。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
图2为本发明中的变速器分析模型示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
如图1所示的变速器润滑油加注量的确定方法，包括：
第一步、建立变速器分析模型：在CFD仿真分析前处理软件（比如HyperMesh）中，提取变速器壳体的内腔和各部件，去除变速器壳体的外壁面，使得变速器壳体成为一个封闭的整体，进而形成用于变速器齿轮搅油CFD仿真分析的变速器分析模型（参见图2）。
第二步、部件分组：在CFD仿真分析前处理软件中，根据分析需求，对变速器分析模型中的各部件进行分组，以方便后续查看温度、润滑油分布情况等；可以分为变速器壳体1、运动部件组和变速器内固定不动部件组3，运动部件组再具体细分为输入轴、输出轴、各个齿轮（包括图2中的齿轮2）、同步器、各个轴承等。
第三步、设置各个运动部件的转速：在CFD仿真分析软件（比如STCR CCM+、Particleworks或者Fluent）中，直接将700 rpm（也可以是600 rpm或者800rpm）设置为变速器分析模型中的输入轴的转速，并根据1挡变速器的速比设置变速器分析模型中的其他运动部件的转速。
第四步、在CFD仿真分析软件中，设置润滑油加注量。
第五步、通过仿真分析计算得到一组分析数据Ⅰ：在CFD仿真分析软件中，使变速器分析模型中的各个运动部件按照设置的转速运转，进行仿真分析和计算，得到与该次润滑油加注量对应的一组分析数据Ⅰ，该组分析数据Ⅰ包括总搅油功率损失（由各个运动部件的搅油功率损失相加得到）、各部件的温度值和需要润滑部件处的润滑油分布情况。
第六步、改变润滑油加注量n次，并通过仿真分析计算得到n组分析数据Ⅰ：在CFD仿真分析软件中，改变润滑油加注量n次，并重复第五步n次，得到与n次润滑油加注量一一对应的n组分析数据Ⅰ。
第七步、确定第一润滑油加注量：将前述n+1组分析数据Ⅰ中，各部件的温度值小于或等于各自材料的许用温度，且需要润滑部件的表面均有润滑油液膜，且总搅油功率损失最小的一组分析数据Ⅰ所对应的润滑油加注量作为第一润滑油加注量。
第八步、设置各个运动部件的转速：在CFD仿真分析软件中，将5500rpm设置为变速器分析模型中的输入轴的转速，并根据1挡变速器的速比设置变速器分析模型中的其他运动部件的转速；由于5500rpm是比较高的转速，因此，在设置时，先将500rpm作为变速器分析模型中的输入轴的初始转速，然后匀速加速至5500rpm（比如设置为按照每隔0.3s，转速增加500rpm的方式匀速加速）。
第九步、在CFD仿真分析软件中，设置润滑油加注量。
第十步、通过仿真分析计算得到一组分析数据Ⅱ：在CFD仿真分析软件中，使变速器分析模型中的各个运动部件按照设置的转速运转，进行仿真分析和计算，得到与该次润滑油加注量对应的一组分析数据Ⅱ，该组分析数据Ⅱ包括总搅油功率损失（由各个运动部件的搅油功率损失相加得到）、各部件的温度值和需要润滑部件处的润滑油分布情况。
第十一步、改变润滑油加注量m次，并通过仿真分析计算得到m组分析数据Ⅱ：在CFD仿真分析软件中，改变润滑油加注量m次，并重复第十步m次，得到与m次润滑油加注量一一对应的m组分析数据Ⅱ。
第十二步、确定第二润滑油加注量：将前述m+1组分析数据Ⅱ中，各部件的温度值小于或等于各自材料的许用温度，且需要润滑部件的表面均有润滑油液膜，且总搅油功率损失最小的一组分析数据Ⅱ所对应的润滑油加注量作为第二润滑油加注量。
第十三步、确定变速器润滑油加注量：判断第一润滑油加注量与第二润滑油加注量的大小关系，如果第一润滑油加注量大于或等于第二润滑油加注量，则将第一润滑油加注量作为变速器润滑油加注量，否则（即第一润滑油加注量小于第二润滑油加注量时）将第二润滑油加注量作为变速器润滑油加注量。

Claims (5)

1.一种变速器润滑油加注量的确定方法，其特征在于，包括：
第一步、建立用于变速器齿轮搅油CFD仿真分析的变速器分析模型，该变速器分析模型中的变速器壳体为一个封闭的整体；
第二步、根据分析需求，对变速器分析模型中的各部件进行分组；
第三步、在CFD仿真分析软件中，将第一预设转速设置为变速器分析模型中的输入轴的转速，并根据预设挡位下变速器的速比设置变速器分析模型中的其他运动部件的转速；
第四步、在CFD仿真分析软件中，设置润滑油加注量；
第五步、利用CFD仿真分析软件使变速器分析模型中的各个运动部件按照设置的转速运转，进行仿真分析和计算，得到与该次润滑油加注量对应的一组分析数据Ⅰ，该组分析数据Ⅰ包括总搅油功率损失、各部件的温度值和需要润滑部件处的润滑油分布情况；
第六步、在CFD仿真分析软件中，改变润滑油加注量n次，并重复第五步n次，得到与n次润滑油加注量一一对应的n组分析数据Ⅰ；
第七步、将所述n+1组分析数据Ⅰ中，满足预设润滑要求的一组分析数据Ⅰ所对应的润滑油加注量作为第一润滑油加注量；
第八步、在CFD仿真分析软件中，将第二预设转速设置为变速器分析模型中的输入轴的转速，并根据预设挡位下变速器的速比设置变速器分析模型中的其他运动部件的转速；
第九步、在CFD仿真分析软件中，设置润滑油加注量；
第十步、利用CFD仿真分析软件使变速器分析模型中的各个运动部件按照设置的转速运转，进行仿真分析和计算，得到与该次润滑油加注量对应的一组分析数据Ⅱ，该组分析数据Ⅱ包括总搅油功率损失、各部件的温度值和需要润滑部件处的润滑油分布情况；
第十一步、在CFD仿真分析软件中，改变润滑油加注量m次，并重复第十步m次，得到与m次润滑油加注量一一对应的m组分析数据Ⅱ；
第十二步、将所述m+1组分析数据Ⅱ中，满足预设润滑要求的一组分析数据Ⅱ所对应的润滑油加注量作为第二润滑油加注量；
第十三步、判断第一润滑油加注量与第二润滑油加注量的大小关系，如果第一润滑油加注量大于或等于第二润滑油加注量，则将第一润滑油加注量作为变速器润滑油加注量，否则将第二润滑油加注量作为变速器润滑油加注量。
2.根据权利要求1所述的变速器润滑油加注量的确定方法，其特征在于：所述满足预设润滑要求是指：各部件的温度值小于或等于各自材料的许用温度，且需要润滑部件的表面均有润滑油液膜，且总搅油功率损失最小。
3.根据权利要求1或2所述的变速器润滑油加注量的确定方法，其特征在于：所述第一预设转速为600～800rpm，所述预设挡位为1挡，所述第二预设转速为发动机输出轴的最大转速。
4.根据权利要求3所述的变速器润滑油加注量的确定方法，其特征在于：在将发动机输出轴的最大转速设置为变速器分析模型中的输入轴的转速时，先将500rpm作为变速器分析模型中的输入轴的初始转速，然后匀速加速至发动机输出轴的最大转速，所述发动机输出轴的最大转速为5500rpm。
5.根据权利要求3或4所述的变速器润滑油加注量的确定方法，其特征在于：所述变速器分析模型为去除了变速器壳体的外壁面之后的变速器模型。
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