CN116522493A - 一种双离合变速器整机效率估算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双离合变速器整机效率估算方法，包括根据功能或作用，将双离合变速器分解为m个分系统；确定各分系统在预设工况下的损失功率；对各分系统在预设工况下的损失功率进行处理，得到预设工况下的双离合变速器总损失功率；将预设工况下的双离合变速器总损失功率换算为预设工况下的双离合变速器整机效率。采用本发明能在双离合变速器开发前期（即效率试验前）对整机效率进行评估，减少变速器效率试验次数、缩短项目开发周期、降低项目开发成本。

Description

一种双离合变速器整机效率估算方法

技术领域

本发明属于汽车变速器领域，具体涉及一种双离合变速器整机效率估算方法。

背景技术

变速器作为传动系统的重要部件，直接影响着车辆的动力性与燃油经济性。其中，整机效率是变速箱总成的重要技术指标之一，它不仅反映变速器的综合性能，还体现了变速箱的技术先进性。但在变速器前期开发阶段无试验支撑，只能粗略预估变速器的效率情况，偏差较大。

目前，变速器效率获取方式主要是通过效率试验，不能在项目前期有效的对变速器整机效率进行评估，严重影响变速器整机开发周期，并且也不利于变速器开发成本的控制。

CN112380673A公开了一种变速器传动效率优化方法及装置，通过各零件阻力矩的表达式得到变速器拖曳扭矩的理论值，通过试验标定后对变速器效率进行预测、优化。但是其拖曳损失的部件没考虑完全，在项目设计前期运用不上，解决不了变速器设计前期的效率评估问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种双离合变速器整机效率估算方法，以在双离合变速器开发前期(即效率试验前)对整机效率进行评估，减少变速器效率试验次数、缩短项目开发周期、降低项目开发成本。

本发明所述的双离合变速器(即DCT变速器)整机效率估算方法，包括：

步骤一、根据功能或作用，将双离合变速器分解为m个分系统。

步骤二、确定各分系统在预设工况下的损失功率。

步骤三、对各分系统在预设工况下的损失功率进行处理，得到预设工况下的双离合变速器总损失功率。

步骤四、将预设工况下的双离合变速器总损失功率换算为预设工况下的双离合变速器整机效率。

优选的，所述步骤三中对各分系统在预设工况下的损失功率进行处理，得到预设工况下的双离合变速器总损失功率的方式为：利用公式：计算得到预设工况下的双离合变速器总损失功率P_total.loss。其中，P_loss·k表示第k个分系统在预设工况下的损失功率，α_k表示预设的第k个分系统的损失功率与双离合变速器总损失功率的相关系数。预设工况的参数包括已知的挡位、已知的变速器输入轴转速、已知的变速器输入轴扭矩和已知的润滑油油温。

优选的，所述步骤四中将预设工况下的双离合变速器总损失功率换算为预设工况下的双离合变速器整机效率的方式为：利用公式：η_{con_total}＝(1-P_total.loss/P_input)×100％，计算得到预设工况下的双离合变速器整机效率η_{con_total}；其中，P_input表示双离合变速器的输入功率，根据预设工况下的变速器输入轴转速、变速器输入轴扭矩计算得到。

优选的，所述步骤一中m＝5，将双离合变速器分解成的5个分系统分别为：齿轮轴系、离合器系统、换挡系统、液压系统和附件系统。

确定齿轮轴系在预设工况下的损失功率的方法有两种。

第一种为：

先基于齿轮轴系和变速器壳体的几何模型，搭建齿轮轴系效率仿真模型。该齿轮轴系效率仿真模型考虑了变速器壳体、所有轴和齿轮的几何尺寸和材料、所有轴承的结构和性能参数、润滑油的性能参数、润滑油的温度和轴系浸油深度参数。

然后，进行预设工况下的齿轮轴系效率仿真分析，直接获得齿轮轴系在预设工况下的损失功率P_loss·1(即第一个分系统在预设工况下的损失功率)。

这种通过齿轮轴系效率仿真分析直接获得齿轮轴系在预设工况下的损失功率的方式比较简单。

第二种为：

首先，基于齿轮轴系和变速器壳体的几何模型，搭建齿轮轴系效率仿真模型。该齿轮轴系效率仿真模型考虑了变速器壳体、所有轴和齿轮的几何尺寸和材料、所有轴承的结构和性能参数、润滑油的性能参数、润滑油的温度和轴系浸油深度参数。

其次，进行预设工况下的齿轮轴系效率仿真分析，获得所有啮合齿轮的损失功率和所有轴承的损失功率。

然后，基于变速器整机几何模型，搭建齿轮轴系的搅油分析模型，开展预设工况下的3D搅油仿真分析，获得齿轮轴系的搅油损失功率。

最后，将(通过齿轮轴系效率仿真分析获得的)所有啮合齿轮的损失功率、所有轴承的损失功率和(通过3D搅油仿真分析获得的)齿轮轴系的搅油损失功率相加，得到齿轮轴系在预设工况下的损失功率P_loss·1。

由于通过3D搅油仿真分析获得的齿轮轴系的搅油损失功率更精确，从而使利用第二种方法得到的齿轮轴系在预设工况下的损失功率也更精确。

优选的，确定离合器系统在预设工况下的损失功率的方法为：

首先，将离合器系统分解为离合器壳体、钢片、摩擦片和离合器轴承。

其次，基于钢片和摩擦片的具体结构、润滑油流量及性能参数、离合器工作温度、钢片和摩擦片的速差，搭建离合器片间拖曳损失仿真模型，进行预设工况下的离合器片间拖曳损失仿真分析，获得离合器片间拖曳损失扭矩T_{loss·2_1}。

再次，利用公式：P_{loss·2_1}＝T_{loss·2_1}×ω/9549，计算得到离合器片间拖曳损失功率P_{loss·2_1}；其中，ω表示离合器输入轴转速，ω等于预设工况的变速器输入轴转速。

然后，基于离合器壳体结构、转速、离合器安装腔体外包络面、润滑油性能参数、离合器轴承及离合器外壳浸油深度，搭建离合器壳体搅油分析模型，进行预设工况下的离合器壳体搅油功率损失仿真分析，获得离合器壳体搅油损失功率P_{loss·2_2}。

最后，利用公式：P_loss·2＝P_{loss·2_1}+P_{loss·2_2}，计算得到离合器系统在预设工况下的损失功率P_loss·2(即第二个分系统在预设工况下的损失功率)。

优选的，确定换挡系统在预设工况下的损失功率的方法为：

首先，基于第i个同步器的几何模型，搭建第i个同步器的拖曳损失仿真模型。该同步器的拖曳损失仿真模型考虑了同步器摩擦副的各部件(齿环、空转齿轮、摩擦锥)、摩擦锥接触面的粗糙度和摩擦系数、各摩擦锥之间的转速差、润滑油流量及性能参数、同步器工作温度。其中，i依次取1至n的所有整数，n为换挡系统中的同步器总个数(n为已知参数)。

其次，基于第i个同步器的拖曳损失仿真模型，进行仿真分析和计算，得到第i个同步器的拖曳损失功率P_{sync·loss_i}。

然后，利用公式：计算得到同步器总损失功率P_sync·loss。

最后，将同步器总损失功率P_sync·loss作为换挡系统在预设工况下的损失功率P_loss·3(即第三个分系统在预设工况下的损失功率)。

优选的，基于第i个同步器的拖曳损失仿真模型，进行仿真分析和计算，得到第i个同步器的拖曳损失功率P_{sync·loss_i}的具体方式为：

若第i个同步器的几何模型只有一端有摩擦锥，则将第i个同步器的几何模型的没有摩擦锥的一端固定，有摩擦锥的一端加载第i个同步器的摩擦锥的转速差n_i，并进行仿真分析，获得第i个同步器的拖曳损失扭矩T_{sync·loss_i}。再利用公式：P_{sync·loss_i}＝T_{sync·loss_i}×n_i/9549，计算得到第i个同步器的拖曳损失功率P_{sync·loss_i}。其中，第i个同步器的摩擦锥的转速差n_i通过预设工况的变速器输入轴转速、相应齿轮、轴的速比换算得到。

若第i个同步器的几何模型两端都有摩擦锥，则先将第i个同步器的几何模型的右端固定、左端加载第i个同步器的左摩擦锥的转速差n_{i_1}，并进行仿真分析，获得第i个同步器的左端拖曳损失扭矩T_{sync·loss_i_1}。再将第i个同步器的几何模型的左端固定、右端加载第i个同步器的右摩擦锥的转速差n_{i_2}，并进行仿真分析，获得第i个同步器的右端拖曳损失扭矩T_{sync·loss_i_2}。然后，利用公式：P_{sync·loss_i_1}＝T_{sync·loss_i_1}×n_{i_1}/9549，P_{sync·loss_i_2}＝T_{sync·loss_i_2}×n_{i_2}/9549，计算得到第i个同步器的左端拖曳损失功率P_{sync·loss_i_1}和右端拖曳损失功率P_{sync·loss_i_2}。最后，利用公式：P_{sync·loss_i}＝P_{sync·loss_i_1}+P_{sync·loss_i_2}，计算得到第i个同步器的拖曳损失功率P_{sync·loss_i}。其中，第i个同步器的左摩擦锥的转速差n_{i_1}和右摩擦锥的转速差n_{i_2}通过预设工况的变速器输入轴转速、相应齿轮、轴的速比换算得到。

另外，同步器的拖拽损失功率也可以直接利用同步器的单体拖曳损失功率测试数据。

优选的，确定液压系统在预设工况下的损失功率的方法为：

首先，利用机械油泵与变速器输入轴的速比，将预设工况的变速器输入轴转速转换为对应的机械油泵转速。

然后，在机械油泵的转速-损失功率曲线上，根据对应的机械油泵转速查找对应的损失功率；其中，机械油泵的转速-损失功率曲线通过测试获得。

最后，将查找到的对应的损失功率作为液压系统在预设工况下的损失功率P_loss·4(即第四个分系统在预设工况下的损失功率)。

优选的，确定附件系统在预设工况下的损失功率的方法为：

先利用公式：计算得到油封总损失功率P_seal.loss。其中，ε_t为第t个密封圈的与摩擦系数相关的系数，F_t为第t个密封圈的密封径向抱紧力，R_t为第t个密封圈密封的轴的半径，ω_t为第t个密封圈密封的轴的转速，将预设工况的变速器输入轴转速进行相应的速比换算得到ω_t，w为双离合变速器中的密封圈总个数；ε_t、F_t、R_t、w都为已知参数。

然后，将油封总损失功率P_seal.loss作为附件系统在预设工况下的损失功率P_loss·5(即第五个分系统在预设工况下的损失功率)。

本发明具有如下效果：

(1)通过获取双离合变速器的各分系统的损失功率来换算双离合变速器整机效率，双离合变速器的各分系统的损失功率由仿真或测试计算获得，或者由部件的损失功率叠加获得，其考虑的双离合变速器效率影响因素很完整，提升了双离合变速器的整机效率评估精度。

(2)利用该双离合变速器整机效率估算方法，不仅能在双离合变速器开发前期(即效率试验前)精准评估双离合变速器的整机效率，还可以提前预估各分系统或部件的效率提升措施是否有效，并可以给出效率提升方案具体的效率变化值；后续还可以对各分系统或部件的设计参数进行敏感度分析，找到影响其效率的关键因素，再通过关键因素的优化设计，来优化分系统或部件的效率，最终提升整机效率。

(3)利用该双离合变速器整机效率估算方法进行双离合变速器整机效率评估，不仅减少了变速器效率试验次数，缩短了项目开发周期，还降低了项目开发成本。

附图说明

图1为实施例1中双离合变速器整机效率估算流程图。

图2为实施例1中确定齿轮轴系在预设工况下的损失功率的流程图。

图3为实施例1中确定离合器系统在预设工况下的损失功率的流程图。

图4为实施例1中确定换挡系统在预设工况下的损失功率的流程图。

图5为实施例1中确定液压系统在预设工况下的损失功率的流程图。

图6为实施例1中确定附件系统在预设工况下的损失功率的流程图。

图7为实施例1中双离合变速器各分系统的损失功率占比图。

图8为实施例2中确定齿轮轴系的损失功率的流程图。

具体实施方式

实施例1：如图1至图7所示，本实施例中的双离合变速器(即DCT变速器)整机效率估算方法，包括：

步骤一、根据功能或作用，将双离合变速器分解为m个分系统。本实施例中m＝5，即将双离合变速器分解成5个分系统，5个分系统分别为：齿轮轴系、离合器系统、换挡系统、液压系统和附件系统。

步骤二、确定各分系统在预设工况下的损失功率。本实施例中预设工况是指挡位为1挡、变速器输入轴转速为2500rpm、变速器输入轴扭矩为60N·m和润滑油油温为60°的工况。需要说明的是，预设工况还可以是其他已知挡位、已知变速器输入轴转速、已知变速器输入轴扭矩和已知润滑油油温的工况。

如图2所示，确定齿轮轴系在预设工况下的损失功率的方法包括：

首先，基于齿轮轴系和变速器壳体的几何模型，搭建齿轮轴系效率仿真模型。该齿轮轴系效率仿真模型考虑了变速器壳体、所有轴和齿轮的几何尺寸和材料、所有轴承的结构和性能参数、润滑油的性能参数、润滑油的温度和轴系浸油深度参数。齿轮轴系效率仿真模型包括：变速器壳体、轴、齿轮、轴承和齿轮箱内的润滑油。在齿轮轴系效率仿真模型的输入轴定义预设工况的变速器输入轴转速2500rpm和变速器输入轴扭矩60N·m，在差速器壳体或输出轴定义功率输出。

其次，进行预设工况下的齿轮轴系效率仿真分析，获得所有啮合齿轮的损失功率和所有轴承的损失功率。

然后，基于变速器整机几何模型，搭建齿轮轴系的搅油分析模型，开展预设工况下的3D搅油仿真分析，获得齿轮轴系的搅油损失功率。

最后，将(通过齿轮轴系效率仿真分析获得的)所有啮合齿轮的损失功率、所有轴承的损失功率和(通过3D搅油仿真分析获得的)齿轮轴系的搅油损失功率相加，得到齿轮轴系在预设工况下的损失功率P_loss·1。本实施例中齿轮轴系在预设工况下的损失功率P_loss·1＝0.61kW。由于通过3D搅油仿真分析获得的齿轮轴系的搅油损失功率更精确，从而使得到的齿轮轴系在预设工况下的损失功率也更精确。

如图3所示，离合器系统的损失功率包括离合器片间拖曳损失功率和离合器壳体搅油损失功率。确定离合器系统在预设工况下的损失功率的方法为：

首先，将离合器系统分解为离合器壳体、钢片、摩擦片和离合器轴承。

其次，基于钢片和摩擦片的具体结构、润滑油流量及性能参数、离合器工作温度、钢片和摩擦片的速差，搭建离合器片间拖曳损失仿真模型，进行预设工况下的离合器片间拖曳损失仿真分析，获得离合器片间拖曳损失扭矩T_{loss·2_1}。双离合变速器中，在挡的离合器没有拖曳损失(即拖曳损失扭矩为0)，不在挡的离合器才存在拖曳损失。

再次，利用公式：P_{loss·2_1}＝T_{loss·2_1}×ω/9549，计算得到离合器片间拖曳损失功率P_{loss·2_1}；其中，ω表示离合器输入轴转速，ω等于预设工况的变速器输入轴转速，本实施例中，ω＝2500rpm，计算得到的P_{loss·2_1}＝0.15kW。

然后，基于离合器壳体结构、转速、离合器安装腔体外包络面、润滑油性能参数、离合器轴承及离合器外壳浸油深度，搭建离合器壳体搅油分析模型，进行预设工况下的离合器壳体搅油功率损失仿真分析，获得离合器壳体搅油损失功率P_{loss·2_2}。离合器壳体搅油分析模型包括离合器外壳、离合器装配空间包络面(为一个封闭的整体)和离合器安装腔体内的润滑油。本实施例中，P_{loss·2_2}＝0.2kW。

最后，利用公式：P_loss·2＝P_{loss·2_1}+P_{loss·2_2}，计算得到离合器系统在预设工况下的损失功率P_loss·2。本实施例中P_loss·2＝0.15+0.2＝0.35kW。

如图4所示，确定换挡系统在预设工况下的损失功率的方法为：

首先，基于第i个同步器的几何模型，搭建第i个同步器的拖曳损失仿真模型。该同步器的拖曳损失仿真模型考虑了同步器摩擦副的各部件(齿环、空转齿轮、摩擦锥)、摩擦锥接触面的粗糙度和摩擦系数、各摩擦锥之间的转速差、润滑油流量及性能参数、同步器工作温度。其中，i依次取1至n的所有整数，n为换挡系统中的同步器总个数(n为已知参数)，本实施例中，n＝4。

其次，基于第i个同步器的拖曳损失仿真模型，进行仿真分析和计算，得到第i个同步器的拖曳损失功率P_{sync·loss_i}。具体为：

若第i个同步器的几何模型只有一端有摩擦锥，则将第i个同步器的几何模型的没有摩擦锥的一端固定，有摩擦锥的一端加载第i个同步器的摩擦锥的转速差n_i，并进行仿真分析，获得第i个同步器的拖曳损失扭矩T_{sync·loss_i}(当第i个同步器的摩擦锥结合时，该摩擦锥的转速差n_i＝0，拖曳损失扭矩)。再利用公式：P_{sync·loss_i}＝T_{sync·loss_i}×n_i/9549，计算得到第i个同步器的拖曳损失功率P_{sync·loss_i}。其中，第i个同步器的摩擦锥的转速差n_i通过预设工况的变速器输入轴转速、相应齿轮、轴的速比换算得到(属于现有技术)。

若第i个同步器的几何模型两端都有摩擦锥，则先将第i个同步器的几何模型的右端固定、左端加载第i个同步器的左摩擦锥的转速差n_{i_1}，并进行仿真分析，获得第i个同步器的左端拖曳损失扭矩T_{sync·loss_i_1}。再将第i个同步器的几何模型的左端固定、右端加载第i个同步器的右摩擦锥的转速差n_{i_2}，并进行仿真分析，获得第i个同步器的右端拖曳损失扭矩T_{sync·loss_i_2}。当第i个同步器的某一端的摩擦锥结合、另一端的摩擦锥脱开时，处于结合状态的摩擦锥的转速差等于0，处于结合状态的摩擦锥所在端拖曳损失扭矩也等于0；例如，第i个同步器的左摩擦锥结合、右摩擦锥脱开时，n_{i_1}＝0，T_{sync·loss_i_1}＝0，n_{i_2}≠0，T_{sync·loss_i_2}≠0。然后，利用公式：P_{sync·loss_i_1}＝T_{sync·loss_i_1}×n_{i_1}/9549，P_{sync·loss_i_2}＝T_{sync·loss_i_2}×n_{i_2}/9549，计算得到第i个同步器的左端拖曳损失功率P_{sync·loss_i_1}和右端拖曳损失功率P_{sync·loss_i_2}。最后，利用公式：P_{sync·loss_i}＝P_{sync·loss_i_1}+P_{sync·loss_i_2}，计算得到第i个同步器的拖曳损失功率P_{sync·loss_i}。其中，第i个同步器的左摩擦锥的转速差n_{i_1}和右摩擦锥的转速差n_{i_2}通过预设工况的变速器输入轴转速(2500rpm)、相应齿轮、轴的速比换算得到(属于现有技术)。

然后，利用公式：计算得到同步器总损失功率P_sync·loss。

最后，将同步器总损失功率P_sync·loss作为换挡系统在预设工况下的损失功率P_loss·3。经过计算，本实施例中，P_loss·3＝0.09kW。

由于本实施例中双离合变速器采用的机械油泵是借用件，有功率损耗测试数据，因此不用仿真，直接使用该测试数据。

如图5所示，确定液压系统在预设工况下的损失功率的方法为：

首先，利用机械油泵与变速器输入轴的速比，将预设工况的变速器输入轴转速转换为对应的机械油泵转速。本实施例中，由于机械油泵与变速器输入轴的速比为1.5：1，所以变速器输入轴转速为2500rpm时的机械油泵损失功率，应该采用机油泵转速3750rpm时的功率损耗试验结果。

然后，在机械油泵的转速-损失功率曲线上，根据对应的机械油泵转速3750rpm查找对应的损失功率；其中，机械油泵的转速-损失功率曲线通过测试获得(即前述功率损耗测试数据中包含机械油泵的转速-损失功率曲线)。本实施例中，机械油泵转速为3750rpm时的损失功率为0.1kW。

最后，将查找到的对应的损失功率(即0.1kW)作为液压系统在预设工况下的损失功率P_loss·4，即P_loss·4＝0.1kW。

如图6所示，确定附件系统在预设工况下的损失功率的方法为：

先利用公式：计算得到油封总损失功率P_seal.loss。其中，ε_t为第t个密封圈的与摩擦系数相关的系数，F_t为第t个密封圈的密封径向抱紧力，R_t为第t个密封圈密封的轴的半径，ω_t为第t个密封圈密封的轴的转速，将预设工况的变速器输入轴转速2500rpm进行相应的速比换算得到ω_t，w为双离合变速器中的密封圈总个数；ε_t、F_t、R_t、w都为已知参数。

然后，将油封总损失功率P_seal.loss作为附件系统在预设工况下的损失功率P_loss·5。本实施例中，P_loss·5＝0.005kW。

步骤三、对各分系统在预设工况下的损失功率进行处理，得到预设工况下的双离合变速器总损失功率。

基于上述分析，在预设工况下，齿轮轴系的损失功率P_loss·1＝0.61kW，离合器系统的损失功率P_loss·2＝0.35kW，换挡系统的损失功率P_loss·3＝0.09kW，液压系统的损失功率P_loss·4＝0.1kW，附件系统的损失功率P_loss·5＝0.005kW。

本实施例中预设的第k个分系统的损失功率与双离合变速器总损失功率的相关系数等于1，即α₁＝α₂＝α₃＝α₄＝α₅＝1。

利用公式： 计算得到预设工况下的双离合变速器总损失功率P_total.loss＝1.155kW，预设工况下各分系统的损失功率占比如图7所示。即在预设工况下，整个双离合变速器总损失功率为1.155kW。

步骤四、将预设工况下的双离合变速器总损失功率换算为预设工况下的双离合变速器整机效率。具体为：

利用公式：η_{con_total}＝(1-P_total.loss/P_input)×100％，计算得到预设工况下的双离合变速器整机效率η_{con_total}；其中，P_input表示双离合变速器的输入功率，根据预设工况下的变速器输入轴转速(2500rpm)、变速器输入轴扭矩(60N·m)计算得到。本实施例中P_input＝2500*60/9549＝15.708kW，

即本实施例中双离合变速器在预设工况下的整机效率为92.65％。

通过运用该估算方法，在项目开发前期估算双离合变速器整机效率，在项目开发后期通过与整机效率试验对比验证仿真精度。其中，与试验对比的评判指标有两项：1、整机综合效率偏差：一般认为该偏差小于1％时，仿真精度就能满足要求；2、相关性评估：针对多点(或map)的效率仿真结果和测试结果的相关系数r，当该系数满足一定限值时(一般取0.8≤|r|<1)，就认为仿真结果和测试结果强相关。

后期通过对该双离合变速器进行效率测试，在预设工况下该双离合变速器整机效率试验结果为93.36％，效率估算值与试验值偏差为0.71％，小于设定限值1％。通过相同估算方法，计算得到另外10个工况点的双离合变速器整机效率，通过与对应工况试验对比，各工况的效率估算结果和试验结果的相关系数|r|＝0.955，满足相关性要求。通过这个双离合变速器项目的效率估算和测试对比，验证了本估算方法的合理性。

为了提升整机效率，通过讨论，由于离合器壳体搅油是可以降低的，即增加其润滑油回油孔，减少离合器安装腔体的储油，就能降低离合器的壳体搅油损失；通过优化设计，可以避免离合器壳体搅油，即减少离合器壳体搅油损失功率0.2kW，整个变速器在预设工况下的损失功率减少到0.955kW。通过计算得到，双离合变速器在预设工况下的整机效率变为93.92％，即该预设工况下双离合变速器整机效率可以提升1.27％。

实施例2：本实施例中的双离合变速器(即DCT变速器)整机效率估算方法的大部分步骤与实施例1相同，不同之处在于：

确定齿轮轴系在预设工况下的损失功率的方法(参见图8)包括：

先基于齿轮轴系和变速器壳体的几何模型，搭建齿轮轴系效率仿真模型。该齿轮轴系效率仿真模型考虑了变速器壳体、所有轴和齿轮的几何尺寸和材料、所有轴承的结构和性能参数、润滑油的性能参数、润滑油的温度和轴系浸油深度参数。齿轮轴系效率仿真模型包括：变速器壳体、轴、齿轮、轴承和齿轮箱内的润滑油。在齿轮轴系效率仿真模型的输入轴定义预设工况的变速器输入轴转速2500rpm和变速器输入轴扭矩60N·m，在差速器壳体或输出轴定义功率输出。

然后，进行预设工况下的齿轮轴系效率仿真分析，直接获得齿轮轴系在预设工况下的损失功率P_loss·1。这种通过齿轮轴系效率仿真分析直接获得齿轮轴系在预设工况下的损失功率的方式比较简单。

同步器的拖拽损失功率是直接利用的同步器的单体拖曳损失功率测试数据，未进行仿真。

Claims (10)

1.一种双离合变速器整机效率估算方法，其特征在于，包括：

步骤一、根据功能或作用，将双离合变速器分解为m个分系统；

步骤二、确定各分系统在预设工况下的损失功率；

步骤三、对各分系统在预设工况下的损失功率进行处理，得到预设工况下的双离合变速器总损失功率；

步骤四、将预设工况下的双离合变速器总损失功率换算为预设工况下的双离合变速器整机效率。

2.根据权利要求1所述的双离合变速器整机效率估算方法，其特征在于，所述步骤三中，利用公式：计算得到预设工况下的双离合变速器总损失功率P_total.loss；其中，P_loss·k表示第k个分系统在预设工况下的损失功率，α_k表示预设的第k个分系统的损失功率与双离合变速器总损失功率的相关系数。

3.根据权利要求2所述的双离合变速器整机效率估算方法，其特征在于：

所述步骤四中，利用公式：η_{con_total}＝(1-P_total.loss/P_input)×100％，计算得到预设工况下的双离合变速器整机效率η_{con_total}；其中，P_input表示双离合变速器的输入功率，根据预设工况下的变速器输入轴转速、变速器输入轴扭矩计算得到；

所述步骤一中m＝5，将双离合变速器分解成的5个分系统分别为：齿轮轴系、离合器系统、换挡系统、液压系统和附件系统。

4.根据权利要求3所述的双离合变速器整机效率估算方法，其特征在于，确定齿轮轴系在预设工况下的损失功率的方法为：

基于齿轮轴系和变速器壳体的几何模型，搭建齿轮轴系效率仿真模型；

进行预设工况下的齿轮轴系效率仿真分析，直接获得齿轮轴系在预设工况下的损失功率P_loss·1。

5.根据权利要求3所述的双离合变速器整机效率估算方法，其特征在于，确定齿轮轴系在预设工况下的损失功率的方法为：

基于齿轮轴系和变速器壳体的几何模型，搭建齿轮轴系效率仿真模型；

进行预设工况下的齿轮轴系效率仿真分析，获得所有啮合齿轮的损失功率和所有轴承的损失功率；

基于变速器整机几何模型，搭建齿轮轴系的搅油分析模型，开展预设工况下的3D搅油仿真分析，获得齿轮轴系的搅油损失功率；

将所有啮合齿轮的损失功率、所有轴承的损失功率和齿轮轴系的搅油损失功率相加，得到齿轮轴系在预设工况下的损失功率P_loss·1。

6.根据权利要求3所述的双离合变速器整机效率估算方法，其特征在于，确定离合器系统在预设工况下的损失功率的方法为：

将离合器系统分解为离合器壳体、钢片、摩擦片和离合器轴承；

基于钢片和摩擦片的具体结构、润滑油流量及性能参数、离合器工作温度、钢片和摩擦片的速差，搭建离合器片间拖曳损失仿真模型，进行预设工况下的离合器片间拖曳损失仿真分析，获得离合器片间拖曳损失扭矩T_{loss·2_1}；

利用公式：P_{loss·2_1}＝T_{loss·2_1}×ω/9549，计算得到离合器片间拖曳损失功率P_{loss·2_1}；其中，ω表示离合器输入轴转速，ω等于预设工况的变速器输入轴转速；

基于离合器壳体结构、转速、离合器安装腔体外包络面、润滑油性能参数、离合器轴承及离合器外壳浸油深度，搭建离合器壳体搅油分析模型，进行预设工况下的离合器壳体搅油功率损失仿真分析，获得离合器壳体搅油损失功率P_{loss·2_2}；

利用公式：P_loss·2＝P_{loss·2_1}+P_{loss·2_2}，计算得到离合器系统在预设工况下的损失功率P_loss·2。

7.根据权利要求3所述的双离合变速器整机效率估算方法，其特征在于，确定换挡系统在预设工况下的损失功率的方法为：

基于第i个同步器的几何模型，搭建第i个同步器的拖曳损失仿真模型；其中，i依次取1至n的所有整数，n为换挡系统中的同步器总个数；

基于第i个同步器的拖曳损失仿真模型，进行仿真分析和计算，得到第i个同步器的拖曳损失功率P_{sync·loss_i}；

利用公式：计算得到同步器总损失功率P_sync·loss；

将同步器总损失功率P_sync·loss作为换挡系统在预设工况下的损失功率P_loss·3。

8.根据权利要求7所述的双离合变速器整机效率估算方法，其特征在于：

若第i个同步器的几何模型只有一端有摩擦锥，则将第i个同步器的几何模型的没有摩擦锥的一端固定，有摩擦锥的一端加载第i个同步器的摩擦锥的转速差n_i，并进行仿真分析，获得第i个同步器的拖曳损失扭矩T_{sync·loss_i}；再利用公式：P_{sync·loss_i}＝T_{sync·loss_i}×n_i/9549，计算得到第i个同步器的拖曳损失功率P_{sync·loss_i}；其中，第i个同步器的摩擦锥的转速差n_i通过预设工况的变速器输入轴转速、相应齿轮、轴的速比换算得到；

若第i个同步器的几何模型两端都有摩擦锥，则先将第i个同步器的几何模型的右端固定、左端加载第i个同步器的左摩擦锥的转速差n_{i_1}，并进行仿真分析，获得第i个同步器的左端拖曳损失扭矩T_{sync·loss_i_1}；再将第i个同步器的几何模型的左端固定、右端加载第i个同步器的右摩擦锥的转速差n_{i_2}，并进行仿真分析，获得第i个同步器的右端拖曳损失扭矩T_{sync·loss_i_2}；然后，利用公式：P_{sync·loss_i_1}＝T_{sync·loss_i_1}×n_{i_1}/9549，P_{sync·loss_i_2}＝T_{sync·loss_i_2}×n_{i_2}/9549，计算得到第i个同步器的左端拖曳损失功率P_{sync·loss_i_1}和右端拖曳损失功率P_{sync·loss_i_2}；最后，利用公式：P_{sync·loss_i}＝P_{sync·loss_i_1}+P_{sync·loss_i_2}，计算得到第i个同步器的拖曳损失功率P_{sync·loss_i}；其中，第i个同步器的左摩擦锥的转速差n_{i_1}和右摩擦锥的转速差n_{i_2}通过预设工况的变速器输入轴转速、相应齿轮、轴的速比换算得到。

9.根据权利要求3所述的双离合变速器整机效率估算方法，其特征在于，确定液压系统在预设工况下的损失功率的方法为：

利用机械油泵与变速器输入轴的速比，将预设工况的变速器输入轴转速转换为对应的机械油泵转速；

在机械油泵的转速-损失功率曲线上，根据对应的机械油泵转速查找对应的损失功率；其中，机械油泵的转速-损失功率曲线通过测试获得；

将查找到的对应的损失功率作为液压系统在预设工况下的损失功率P_loss·4。

10.根据权利要求3所述的双离合变速器整机效率估算方法，其特征在于，确定附件系统在预设工况下的损失功率的方法为：

利用公式：计算得到油封总损失功率P_seal.loss；其中，ε_t为第t个密封圈的与摩擦系数相关的系数，F_t为第t个密封圈的密封径向抱紧力，R_t为第t个密封圈密封的轴的半径，ω_t为第t个密封圈密封的轴的转速，将预设工况的变速器输入轴转速进行相应的速比换算得到ω_t，w为双离合变速器中的密封圈总个数，ε_t、F_t、R_t、w都为已知参数；

将油封总损失功率P_seal.loss作为附件系统在预设工况下的损失功率P_loss·5。