基于流固耦合的智能四驅(qū)車輛分動(dòng)器流場(chǎng)分析.pdf

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

2、格技術(shù)、VOF多相流模型及湍流模型,采用CFD方法對(duì)分動(dòng)器殼體內(nèi)流體場(chǎng)進(jìn)行模擬仿真分析,通過三維流場(chǎng)的計(jì)算直觀地顯示齒輪潤(rùn)滑油的運(yùn)動(dòng)狀態(tài);對(duì)齒輪潤(rùn)滑油流體的進(jìn)行三維數(shù)值模擬分析,研究分動(dòng)器殼體內(nèi)流體運(yùn)動(dòng)的對(duì)各參數(shù)的影響。數(shù)值模擬及分析計(jì)算結(jié)果將為分動(dòng)器的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù),對(duì)于縮短設(shè)計(jì)周期、降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)、改善及提高分動(dòng)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(dòng)器內(nèi)部流動(dòng)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(dòng)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(jià)值。
　　本文以企業(yè)某款分動(dòng)器殼體內(nèi)的流體場(chǎng)為基體,采用CFD方法分析其內(nèi)部流場(chǎng)狀態(tài)及流場(chǎng)特性。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1、利用UG和CATIA三維建模軟件對(duì)分動(dòng)器進(jìn)行建模,并對(duì)CAD模型進(jìn)行簡(jiǎn)化、給出計(jì)算齒輪對(duì)的參數(shù)。在FLUENT軟件中建立分動(dòng)器殼內(nèi)流體模型,并選用適于計(jì)算的網(wǎng)格劃分方法對(duì)流體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。對(duì)處理完成的分動(dòng)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(dòng)態(tài)網(wǎng)格技術(shù)對(duì)分動(dòng)器殼體內(nèi)的流場(chǎng)狀態(tài)及空氣和潤(rùn)滑油的兩相流場(chǎng)進(jìn)行模擬仿真。比較真實(shí)的反映了瞬態(tài)的空氣和潤(rùn)滑油的狀態(tài),并獲得了潤(rùn)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(dòng),速度的最高值逐漸向齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的方向轉(zhuǎn)移,當(dāng)最大值轉(zhuǎn)移到齒輪嚙合點(diǎn)位置時(shí),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(duì)同一注油量時(shí),大齒輪三種不同轉(zhuǎn)速時(shí)的分動(dòng)器殼體內(nèi)部流場(chǎng)的三種轉(zhuǎn)速工況進(jìn)行模擬分析,得出:對(duì)于不同轉(zhuǎn)速時(shí)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)飛濺到分動(dòng)器殼體壁面上的潤(rùn)滑油油量亦隨著齒輪轉(zhuǎn)速及攪油量的增加而增多。對(duì)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(shì)。同時(shí)對(duì)齒輪同一轉(zhuǎn)速時(shí),分動(dòng)器殼體內(nèi)注入不同油量時(shí)的潤(rùn)滑油流體場(chǎng)的三種不同油量

6、工況進(jìn)行模擬分析,得出:對(duì)于齒輪不同浴油深度時(shí)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)于選定點(diǎn)處的流體速度則相對(duì)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(shí)候有增大趨勢(shì)。分動(dòng)器殼體內(nèi)部流體的流動(dòng)伴隨著齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)穩(wěn)定值,且圍繞這一穩(wěn)定值作小幅的穩(wěn)定波動(dòng)。
　　3、采用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方法,對(duì)分動(dòng)器殼體內(nèi)部流體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證觀察,根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)帶