西门子汽车自动变速器内部流体润滑仿真分析与开发实践.pdf
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汽车变速器内部润滑仿真分析与开发实践
苏婷， 胡鹤，马冠钦
宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司 杭州湾
【摘要】变速器良好的润滑是保证变速器正常运转的必要条件之一。但变速器齿轮传动润滑过程中
，由于变速器润滑油非稳态、油-
汽两相流流动的复杂性，很难只是通过理论或实验来精确快速分析润滑油的瞬态流动过程。针对此问题
，在吉利汽车变速器的开发过程中，基于ANSA/Starccm+软件开展了三维瞬态系统润滑仿真分析的研究
。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，各运动零部件的搅油功耗损失等，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，计算变速器的理论传动效率。并将仿真分
析数据与试验数据进行比较，结果表明，仿真分析与试验结果吻合度良好。为直观评判变速器润滑效果
、变速器效率、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。
【关键词】变速器；润滑；仿真分析
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
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