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飞溅润滑CFD仿真在新能源变速箱润滑设计中的应用
杜云鹏 方翔 陶鸿莹 李学伟 陈凯
（泛亚汽车技术中心 上海 浦东）
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+
0 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。对于变速箱飞溅润滑问题，早些年国内外已经有学者通过CF
D方法对平行轴齿轮搅油、行星齿轮润滑、轴承润滑进行了仿真分析，为后面的
整机飞溅润滑仿真打下了基础，近些年美国通用汽车、日本本田汽车、中国吉利
汽车等整车公司将飞溅润滑CFD分析拓展至变速箱整机模型，使得整机飞溅润
滑CFD仿真计算取得了一定的突破
[2,3,4]
。
本文借鉴传统变速箱飞溅润滑CFD仿真的思路，在软件Star
cc+中建立了某款HEV变速箱VOF两相流飞溅润滑模型，通过与试验对比验证了
飞溅润滑模型的准确性，然后分别对混动低速和停车充电两个工况进行了分析，
为变速箱润滑设计提供了针对性的建议和优化方案。
1 计算模型
1.1 新能源变速箱介绍
本文中研究对象为某在研HEV并联式新能源变速箱，该变速箱在保留了传统的
机械档位基础上，新增四个电动驱车档位（倒车、高速、低速）以及一个停车充电
工况，并且由于并联式变速箱构架特点，该变速箱还可以根据整车需求将发动机
和电机同时作为动力源驱车，在提高整车经济性的同时还具有良好的动力性能。
变速箱基本原理和构架如下图1所示：
图1 并联新能源变速箱示意图
1.2 飞溅润滑物理模型介绍
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