基于流固耦合的智能四驅(qū)車輛分動器流場分析.pdf

1、分動器在工作過程中,齒輪是其關(guān)鍵傳動零件,齒輪在嚙合傳動過程中攪動對其潤滑的潤滑油流體產(chǎn)生作用,選擇潤滑油不同的加注量會影響齒輪的潤滑及冷卻,若選擇的注油量不合適,將導(dǎo)致潤滑齒輪不充分及冷卻效果不良。為了確定齒輪轉(zhuǎn)動的相互關(guān)系、齒輪潤滑油流體及齒輪傳動過程中對潤滑油膜及潤滑劑的性能及分動器性能的影響,對于固體齒輪周圍的流體潤滑油流場的研究顯得十分重要。
　　本文在流固耦合及流體動力學(xué)理論基礎(chǔ)上,建立分動器內(nèi)流體的計算模型,基于動網(wǎng)

2、格技術(shù)、VOF多相流模型及湍流模型,采用CFD方法對分動器殼體內(nèi)流體場進(jìn)行模擬仿真分析,通過三維流場的計算直觀地顯示齒輪潤滑油的運(yùn)動狀態(tài);對齒輪潤滑油流體的進(jìn)行三維數(shù)值模擬分析,研究分動器殼體內(nèi)流體運(yùn)動的對各參數(shù)的影響。數(shù)值模擬及分析計算結(jié)果將為分動器的設(shè)計提供參考依據(jù),對于縮短設(shè)計周期、降低設(shè)計風(fēng)險、改善及提高分動器性能都有著實(shí)際意義,為進(jìn)一步分析和準(zhǔn)確掌握分動器內(nèi)部流動規(guī)律打下初步的基礎(chǔ),也為人們將來較為深入地研究分動器殼體內(nèi)的流體

3、問題提供數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。因此,本文的研究工作具有重要的理論意義及應(yīng)用價值。
　　本文以企業(yè)某款分動器殼體內(nèi)的流體場為基體,采用CFD方法分析其內(nèi)部流場狀態(tài)及流場特性。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1、利用UG和CATIA三維建模軟件對分動器進(jìn)行建模,并對CAD模型進(jìn)行簡化、給出計算齒輪對的參數(shù)。在FLUENT軟件中建立分動器殼內(nèi)流體模型,并選用適于計算的網(wǎng)格劃分方法對流體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。對處理完成的分動器流體模型在Flue

4、nt中進(jìn)行邊界條件及初始條件的設(shè)置,選擇VOF模型、RNGk兩方程湍流模型、壓力耦合方程求解的PISO方法及動態(tài)網(wǎng)格技術(shù)對分動器殼體內(nèi)的流場狀態(tài)及空氣和潤滑油的兩相流場進(jìn)行模擬仿真。比較真實(shí)的反映了瞬態(tài)的空氣和潤滑油的狀態(tài),并獲得了潤滑油的分布狀態(tài)及局部提取點(diǎn)的速度、壓力變化情況。即隨著齒輪的逐步轉(zhuǎn)動,速度的最高值逐漸向齒輪轉(zhuǎn)動的方向轉(zhuǎn)移,當(dāng)最大值轉(zhuǎn)移到齒輪嚙合點(diǎn)位置時,嚙合點(diǎn)位置始終保持較大值;流體區(qū)域的壓力值逐漸變大并逐步向嚙合區(qū)轉(zhuǎn)

5、移,并在嚙合區(qū)保持在較高值。
　　2、對同一注油量時,大齒輪三種不同轉(zhuǎn)速時的分動器殼體內(nèi)部流場的三種轉(zhuǎn)速工況進(jìn)行模擬分析,得出:對于不同轉(zhuǎn)速時齒輪轉(zhuǎn)動的攪油量是不同的,攪油量伴隨著齒輪轉(zhuǎn)速的提高也逐步增加,被攪動飛濺到分動器殼體壁面上的潤滑油油量亦隨著齒輪轉(zhuǎn)速及攪油量的增加而增多。對于選定點(diǎn)處的流體速度則是隨轉(zhuǎn)速的增大而增大,而其兩點(diǎn)的壓力卻有下降的趨勢。同時對齒輪同一轉(zhuǎn)速時,分動器殼體內(nèi)注入不同油量時的潤滑油流體場的三種不同油量

6、工況進(jìn)行模擬分析,得出:對于齒輪不同浴油深度時齒輪轉(zhuǎn)動的攪油量是不同的,攪油量伴隨著齒輪浴油量的增加而相應(yīng)增加,對于選定點(diǎn)處的流體速度則相對油量的增減而無太大變化,而其兩點(diǎn)的壓力則在油量增加的時候有增大趨勢。分動器殼體內(nèi)部流體的流動伴隨著齒輪的轉(zhuǎn)動逐步達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后,其流速和壓力均逐漸趨于某一相對穩(wěn)定值,且圍繞這一穩(wěn)定值作小幅的穩(wěn)定波動。
　　3、采用簡單的實(shí)驗(yàn)方法,對分動器殼體內(nèi)部流體的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證觀察,根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺運(yùn)轉(zhuǎn)帶